晚更新世阿蒙森海生产力和冰筏输入的变化对表层海洋环境和西南极冰盖演化的指示

阿蒙森海是当前全球变暖背景下西南极冰盖消融的核心区域。本文分析了中国第34次南极考察采集自阿蒙森海的ANT34-A5-7岩芯中生产力和冰筏碎屑含量等指标,旨在重建研究区深海氧同位素MIS 6期以来表层海洋环境和西南极冰盖演化历史。研究结果显示,阿蒙森海生产力呈现间冰期高、冰期低的特征。在末次间冰期（MIS 5.5）具有比当前更高的生产力水平,同时伴随着西南极冰盖的严重消融。这个现象归因于MIS 5.5更暖的海表温度、更少的海冰覆盖,以及向南入侵的绕极深层水的上涌。该研究结果可对预测未来气候变化提供必要的理论依据。     

南极罗斯海–阿蒙森海2019—2020年夏季表层悬浮颗粒有机质组成及其控制因素

陆架边缘海悬浮颗粒有机质的组成及其来源研究是海洋物质生物地球化学循环研究的重要组成部分。南极的地理位置和气候环境特殊,其边缘海海洋环境受海–气–冰系统共同作用与影响,颗粒有机质的组成及来源具有独特的区域特征与全球意义,其控制因素研究对全面认识罗斯海、阿蒙森海等典型西南极边缘海生物地球化学循环以及生物泵传输效率具有重要的意义。利用中国第36次南极科学考察期间在西南极罗斯海–阿蒙森海区采集的59个表层海水悬浮颗粒物样品的有机碳、氮及其同位素和多种来源特异性的生物标志物分析测试数据,研究了罗斯海–阿蒙森海区域悬浮颗粒物中有机质的物质组成和分布特征,探讨了悬浮颗粒物中不同来源有机质含量与分布的控制因素,评估了不同有机地球化学指标在海–气–冰系统作用下的南极边缘海颗粒有机质组成及来源示踪的应用潜力。研究结果表明,罗斯海–阿蒙森海区海水表层颗粒物中颗粒有机碳（POC）的丰度与表层水体荧光值、海水pCO2、海洋浮游植物源和动物源生物标志物等的丰度分布趋势一致,这种水平分布趋势的一致性表明夏季罗斯海–阿蒙森海海水表层POC主要由浮游植物和动物现场产生。表层悬浮颗粒物总有机质C/N比普遍低于4,显示海区颗粒有机质受微生物降解改造作用明显;表层悬浮颗粒物δ13C值普遍低于−25.2‰,空间分布复杂,反映了南极冰架边缘海独特的贫13C的浮游植物源、富13C的动物源和贫13C的陆源颗粒有机组成的混合信号。表层悬浮颗粒物类脂生物标志物指标是区分不同来源POC组分的有效指标;菜籽甾醇、甲藻甾醇等浮游植物源生物标志物含量之和能较好地反映浮游植物源POC的贡献：近岸冰间湖区呈现高值,其浓度的空间变化受控于水体浮游植物活动;胆甾醇能较好地反映动物源POC的贡献：冰架边缘近岸区呈现高值,其浓度的空间变化受控于海区次级生产力水平和企鹅、海豹等生物量水平;长链的烷基类脂生物标志物较好地反映了南极岩性陆源POC的贡献,其浓度的空间变化受控于南极冰川作用主导的海陆相互作用的过程影响,往往在融冰过程明显的冰架边缘近岸区呈现高值。以上研究结果表明,生物标志物分子指标结合总有机质指标的多参数综合评估为准确辨识南极边缘海复杂的POC来源组成提供了有效的方法,在极区现代海洋（生物地球化学）过程及古海洋环境演化研究中具有广阔的应用空间。     

南极麦肯齐湾冰间湖的时空变化及主要影响因素分析

利用2003—2009年AMSR-E日平均海冰密集度数据,对南极普里兹湾埃默里冰架前缘中西部的麦肯齐湾冰间湖进行了分析。针对冰架前缘冰间湖的特点,本文在阈值法和连通域法的基础上,提出了生长点法作为识别此类冰间湖的方法。研究发现,该冰间湖的开始时间为每年的3月中下旬,结束时间为每年的10月末到11月初,平均出现天数为226d。冰间湖的面积每天都发生变化,表现出天气尺度的变化特征。全年累计的冰间湖面积平均为(8.33±1.55)×105 km2。冰间湖最大面积为1.69×104 km2,出现在2004年。结合NCEP再分析数据中的日平均风速资料的分析发现,在6～8月,冰间湖的天气尺度变化主要是受风场的影响,冰间湖面积与离岸风速有很好的相关性。     

南极海冰和陆架冰的变化特征

利用美国冰中心和雪冰中心提供的海冰资料和我国南极考察现场的海冰观测资料,对南极海冰的长期变化进行了研究.研究表明20世纪70年代后期是多冰期;80年代是少冰期;90年代南极海冰属于上升趋势,后期偏多,区域性变化差别大,东南极海冰偏多,西南极海冰即南极半岛两侧尤其是威德尔海区和别林斯高晋海的冰明显偏少.东南极和西南极海冰的变化趋势总是反相的.90年代后期普里兹湾的海冰明显偏多,南极大陆陆架冰外缘线总体没有明显的收缩,有崩解也有再生的自然变化现象.西南极威德尔海的龙尼冰架和罗斯海冰架东部崩解和收缩趋势明显,东南极的冰架也有崩解和收缩,但没有西南极明显.陆架冰崩解向海洋输送的冰山对全球海平面升高有一定的影响.目前南极冰盖断裂崩解形成的冰山,向海洋输入的水量可使全球海平面上升约14mm.南极海冰没有随着全球气候温暖化而明显减少,而是按照东南极和西南极反相的变化规律进行周期性的变化、调整和制约.     

热带西太平洋、印度洋表层水温的变异特性及其对南极冰面积变化的响应

应用海洋表层水温资料（ＣＯＡＤＳ资料）,分析研究了对全球气候有重要影响的热带西太平洋、印度洋海洋表层水温的年变化和年际变化的特性,探讨了与ＥＮＳＯ和南极冰面积变化之间的联系。结果表明,热带西太平洋及印度洋表层水温具有明显的年变化和年际变化而且它们之间存在不同的变化趋势。这种结果是两大洋的水温振荡周期不同有较大关系。热带印度洋表层水温的年际变化与Ｅ１ Ｎｉ￣／ｎｏ和Ｌａ Ｎｉ￣／ｎａ的发生年份存在较     

南极海冰运动速度的变化特征及其影响因子分析

利用NSIDC提供的每日和月平均极区海冰运动矢量数据,统计分析了南极地区1979—2016年海冰运动速度的年、月尺度的时空变化特征以及近几十年南极海冰范围增加与海冰运动速度之间的关系,并讨论了影响南极海冰运动速度的主要因子。结果表明:1979—2016年南大洋全区和各扇区海冰运动速度均呈现增加趋势,春、冬季海冰运动速度增加趋势大于夏、秋季,季节差异明显;海冰运动速度与海冰范围有显著的正相关关系;海冰运动与海表面气压场密切相关,主要受低压风场的影响,威德尔海、罗斯海海冰的快速流出和顺时针旋转的特征与低压区的位置有密切关联,自由漂流区的海冰整体表现为自西向东运动。     

基于1997—2017年遥感数据的南极海冰时空变化分析

基于1997—2017年美国国防气象卫星DMSP的SSM/I数据和NASA TEAM算法反演出南极整体海冰、多年冰和一年冰密集度,进而对南极海冰进行时空变化分析。从时间上看:南极整体海冰面积呈小幅增长趋势,增长率约为1.11%/a;海冰面积为周期性变化,最小值出现在每年2月,最大值出现在每年9月,年均海冰面积约为12.65×10⁶km²;多年冰呈减少趋势,下降率约为1.15%/a,平均每年减少约0.015×10⁶km²;一年冰处于增长趋势,增长率约为2.61%/a;整体海冰、多年冰和一年冰面积在2015—2017年大幅度减少。从空间上看:多年冰主要分布在威德尔海域和大陆边缘,稳定存在多年冰的区域约占多年冰总面积的28%;南极海冰约80%为一年冰,一年冰呈环状分布在多年冰外围,稳定存在区域约占一年冰总面积的75%。     

南极冰退与深圳湾北岸海平面变化的地质记录

南极冰层的冰量为２４．５×１０６ｋｍ３，占地球总冰量的９０％以上，南极冰川进退控制着全球海平面变化和气候波动。酉部南极乔治王岛第四纪冰碛与湖积剖面记录了近１２０００ａ来南极曾于距今１１０００ａ，９０００ａ和６１００ａ出现过３次快速的冰消过程，近６０００ａ来是一小幅度冷暖交替的气候波动过程。深圳湾北岸潮间带堆积是在近６０００ａ以来发育的，堆积物的环境记录表明，海平面呈周期性升降变化，波动周期平均为６７０ａ，低海面时期发生于距今５５００—４９００ａ，３９００—３６００ａ，２４００—２２００ａ和１３００—１２００ａ。相邻低海面间则是海面上升时期，每一升降周期的海平面变化幅度为８０ｃｍ左右，近１００ａ的现代增温，海平面处于上升阶段，上升速率为２—３ｍｍ·ａ（－１）。     

东南极中山站陆缘固定冰2011/2012年度的时空变化

Annual observations of first-year ice(FYI) and second-year ice(SYI) near Zhongshan Station, East Antarctica,were conducted for the first time from December 2011 to December 2012. Melt ponds appeared from early December 2011. Landfast ice partly broke in late January, 2012 after a strong cyclone. Open water was refrozen to form new ice cover in mid-February, and then FYI and SYI co-existed in March with a growth rate of 0.8 cm/d for FYI and a melting rate of 2.7 cm/d for SYI. This difference was due to the oceanic heat flux and the thickness of ice,with weaker heat flux through thicker ice. From May onward, FYI and SYI showed a similar growth by 0.5 cm/d.Their maximum thickness reached 160.5 cm and 167.0 cm, respectively, in late October. Drillings showed variations of FYI thickness to be generally less than 1.0 cm, but variations were up to 33.0 cm for SYI in March,suggesting that the SYI bottom was particularly uneven. Snow distribution was strongly affected by wind and surface roughness, leading to large thickness differences in the different sites. Snow and ice thickness in Nella Fjord had a similar "east thicker, west thinner" spatial distribution. Easterly prevailing wind and local topography led to this snow pattern. Superimposed ice induced by snow cover melting in summer thickened multi-year ice,causing it to be thicker than the snow-free SYI. The estimated monthly oceanic heat flux was ～30.0 W/m2 in March–May, reducing to ～10.0 W/m2 during July–October, and increasing to ～15.0 W/m2 in November. The seasonal change and mean value of 15.6 W/m2 was similar to the findings of previous research. The results can be used to further our understanding of landfast ice for climate change study and Chinese Antarctic Expedition services.     

南极气候和海冰的时空变化特征及其与太平洋海温场的关系

应用1973～1999年南极气温和海冰资料,分别对它们进行了统计分析,结果表明,南极的最低温度中心位于东南极大陆(东方站),这种分布特征是与南极地形相对应的.南极东方站的年平均地面气温是-55.3℃;地面最高气温出现在12月至翌1月,其温度为-32.1℃;地面最低气温出现在8月,其温度为-68.2℃.南极各地区的地面气温具有不同的变化特征.根据温度的变化特征,将南极的气候分为4种类型:南极大陆型、南极半岛型、东南极沿岸型和海湾型.近年来南极半岛的气温有明显升高的趋势,而东南极沿岸的气温有明显下降的趋势,它们的变化呈明显的反位相.南极海冰与南极气温变化有较好的对应关系,气温升高的南极半岛的海冰有减少的趋势,而气温下降的东南极的海冰有增加的趋势.这种结果很难用温室效应来解释南极与全球气候变化的差异.东南极海冰变化与南太平洋的海温场存在密切关系,其影响过程是通过南极海冰范围的异常增加或减少,直接影响南极绕极流的冷暖结构及其异常冷暖水的经向输送,从而导致热带和副热带太平洋上层海温场的异常变化.     

基于高分辨率风场的海洋近惯性能通量计算——时空特征及其影响因素

基于高分辨率CFSR(climate forecast system reanalysis)风场资料、气候态海洋混合层厚度资料和卫星高度计海面高度异常资料,本文估计了大气风场向全球海洋混合层的近惯性能通量和近惯性能量输入功率,并探究了混合层厚度、风场时间分辨率、经验衰减系数和中尺度涡旋涡度对近惯性能通量和能量输入功率的影响。浮标实测风场和流速表明,本文所用的风场和阻尼平板模型可用于估计风场向全球海洋的近惯性能通量。本文计算得到的大气向全球海洋输入近惯性能量的功率为0.56TW(1TW=10¹²W),其中北半球贡献0.22TW,南半球贡献0.34TW。在时间上,风场的近惯性能通量呈现各个半球冬季最强、夏季最弱的特征,这和西风带风场的季节变化有关。在空间上,近惯性能通量的高值海域为南、北半球西风带海洋,尤其是南大洋。混合层厚度和风场空间不均匀性使得西风带近惯性能通量呈现纬向变化,即海盆西部强于海盆东部。风场时间分辨率对近惯性能通量的估计至关重要,低时间分辨率风场对近惯性能通量的低估达到13%—30%。阻尼平板模型中的经验衰减系数对近惯性能通量估计的影响不超过5%。中尺...     

夏季南极长城湾海流变化特征及其对浮游植物生物量的影响

通过对2010/2011年夏季南极长城湾叶绿素a浓度和海流等环境参数的传感器连续观测;研究其时空变化特征及海流对浮游植物生物量的影响。结果表明;12.9 m水层叶绿素a浓度从12月中旬开始增长;直至2月上旬开始维持相对稳定;期间出现两个高值点（2.74 μg/L和3.76 μg/L）。叶绿素a浓度表现出了24 h周期变化特征;每日叶绿素a浓度最高值出现在正午前后时段的概率要高于其他时段。表层海水受西北风影响;流速较大;约为60~100 cm/s;中层和底层水体流速较小;约为10 cm/s。表层的风海流使海水在长城湾发生辐散;下层海水向上涌升;驱动了水体的垂直交换。长城湾与麦克斯韦尔湾存在水体交换;水体主要从中层进入湾内;从表层输出。长城湾的叶绿素a浓度与流速呈显著负相关;表明低流速环境有利于长城湾浮游植物的生长。     

南极普里兹湾及其邻近海域悬浮颗粒有机物的碳同位素组成及其影响因素

依托中国第29次南极科学考察航次开展了南大洋普里兹湾及其邻近海域悬浮颗粒有机物碳同位素组成(δ13CPOC)的研究,结合温度、盐度、营养盐和溶解CO_2的数据,揭示了影响研究海域颗粒有机物碳同位素组成的主控因素,计算出混合层中浮游植物吸收无机碳过程的碳同位素分馏因子。结果表明,普里兹湾及其邻近海域的δ13CPOC介于-28.5‰~-21.1‰,平均值为-24.6‰,表现出湾内大于湾外的特征。浮游植物同化吸收CO_2过程的碳同位素分馏是影响研究海域混合层δ13 CPOC的主要因素,根据δ13CPOC和1/[CO_2(aq)]的线性拟合关系,计算出浮游植物同化吸收CO2过程的碳同位素分馏因子εp为23.4‰。δ13CPOC的垂直分布随深度增加而增大,反映出颗粒有机物垂向输送过程中颗粒有机物再矿化过程同位素分馏作用的影响。     

AAB—01南极和北极末次冰盛期以来的冰川消失记录：过程、时间和驱动因素17．5～15．5cal．kaBP时期英格兰冰盖向北海北部的二阶段冰川推进

英格兰末次冰盖规模相对较小,而且所在的海上位置紧靠北大西洋的洋流对流中心,使其成为研究末次冰消期高频气候变化和陆一海相互作用的极具吸引力的地区。然而,由于缺乏年代学和确切的冰盖前端位置,英格兰北海部分末次冰盖的古冰河重建受到很大的制约。根据2005和2006年在该地区新获取的海底剖面数据和岩心资料,我们提供了地震地层学和年代学方面的证据,     

小浪底水库关键水体环境要素的时空变化特征及其影响因素

基于2017年6和12月、2018年5和9月在黄河小浪底水库开展的4次水体环境的综合观测,获得了悬浮颗粒物含量(SPM)、水温、溶解氧(DO)、pH和叶绿素a含量等数据,研究了不同季节和不同运作方式下黄河小浪底水库关键水体环境要素的分布特征及其影响因素。水库放水时期(2017年6月和2018年5月)和洪水调控期(2018年9月),随距坝距离越近,SPM含量逐渐降低,但在蓄水末期(2017年12月),库区水体SPM整体分布均匀,洪水调控期入库水体含沙量较高,最大达到了7894.7 mg/L。水库放水时期存在热分层现象,表底层温差最大达到了12.4℃,而在蓄水时期和洪水调控期水温分布较为均匀,平均温度分别为12.5和26.8℃。2017年6月库区水体DO平均为6.36 mg/L,层化现象较显著,表底层最大相差8.01 mg/L,其余时间DO整体上分布较均匀,无明显层化现象,平均分别为7.56、8.10和6.13 mg/L。库区水体pH只在2017年6月存在明显的全库区分层现象,平均为8.38,表底最大相差0.85;2018年5和9月坝前区域pH较高,并存在从表至底逐渐降低的现象;2017年12月蓄水末期则整体分布较均匀,在放水期和洪水调控期,库区水体叶绿素a含量整体上表层较高,从表至底逐渐降低,2018年9月叶绿素a含量较高,最大达到了10.50μg/L,而在蓄水末期,叶绿素a含量偏低且分布较均匀,平均含量仅为0.70μg/L。上述结果表明,受气温、上游来水、水库调控和生物过程等的多重影响下,小浪底水库内各种环境因子时空变化剧烈,是研究气候变化和人类活动对河流物质输运影响的良好载体。     

东亚气溶胶光学厚度时空变化特征及其对气候可能的影响

本文利用Terra卫星MODIS传感器2000—2011年550nm气溶胶光学厚度(AOD)资料,AERONET东亚站点Angstrom指数资料,以及NCEP/NCAR的2000—2011年位势高度资料,用经验正交函数分解方法(EOF)分析了近12a东亚AOD时空变化特征,同时通过研究AOD与夏季850hPa西太平洋副热带高压的关系,初步分析了AOD对气候可能产生的影响。结果表明,EOF第一模态东亚大部分地区AOD同位相变化,北方振幅最大,越往南振幅越小,17°N以南出现反位相,这在春季最显著。第二模态南北方呈明显反位相,春夏季最显著。进一步分析认为第一模态主要受沙尘气溶胶影响,第二模态主要受工业气溶胶影响。关于东亚AOD对气候可能的影响,通过东亚AOD与西太平洋副热带高压西脊点指数(IW)的相关性分析,发现4月份海上AOD对6月份IW有较明显的2个月超前相关,该相关大致以22.5°N为界,以北呈负相关,以南呈正相关。分析认为这与沙尘气溶胶及炭黑气溶胶的辐射强迫有关。     

钦州湾及其邻近海域重金属的时空变化特征和影响因素

根据2013—2014年在钦州湾及其邻近海域获取的夏、秋、冬、春4个季节的环境调查资料,分析了表层海水中溶解态重金属的时空变化特征,并运用主成分分析法研究了影响重金属分布的因素。结果表明,Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg、As含量范围分别为0.214～1.510、nd～0.979、0.132～4.160、0.005～0.106、0.014～2.580、0.012～0.049、1.2～2.2 μg/dm³,各重金属元素含量均处于历史较低水平;夏、秋季重金属的平均含量依次是As>Cu>Zn>Cr>Pb>Cd>Hg,冬、春季则是As>Zn>Cu>Pb>Cr>Cd>Hg;入海径流量受控于降水,使得雨季时Cu、Zn、Cd、Hg、As的含量通常高于干季;东北季风期间大气沉降可能是Pb含量由夏季到春季逐步增高的主要原因;除夏季Pb、Cd和冬季Pb、Cd、Zn外,其它重金属之间具有显著的同源性。陆源输入是钦州湾及其邻近海域重金属的重要来源,咸淡水混合过程（酸碱度变化及物理混合）是影响重金属分布的最主要因素,潮流作用也是影响重金属分布的重要因素。     

湛江湾真光层深度与初级生产力的时空变化及其影响因素

基于2016−2017年4个季节航次数据,分析了湛江湾真光层深度与初级生产力的时空变化特征及其影响因素。结果表明,湛江湾真光层深度平均值为（6.95±3.17）m,空间变化比季节变化明显,K_d(PAR)与浊度存在显著的正相关关系,建立的线性回归模型R²为0.73（p<0.01）,表明悬浮颗粒物对湛江湾真光层深度的影响占主导地位。利用VGPM模型得到初级生产力（以碳计）的平均值为（639.53±427.95）mg/(m²·d),其时空特征与真光层深度基本保持一致,真光层深度比叶绿素a浓度更能解释初级生产力的时空分布模式。     

东海近岸泥质区柱状沉积物的百年内沉积粒度变化及其影响因素

通过对东海近岸泥质区ZC13 和ZA3 柱状沉积物的²¹⁰Pb 同位素测年和粒度分析, 分别得到了两柱状沉积物的沉积速率以及粒度特征。结果显示: ZC13 和ZA3 柱状沉积物低端对应的沉积年代分别为55 a(1955～2009 年)和140 a(1871～2010 年), 平均沉积速率为0.89 cm/a 和0.82 cm/a。ZC13 柱状沉积物以砂质粉砂为主; ZA3 柱状沉积物由顶部至100 cm 粒度组分及相关参数变化稳定, 岩性上表现为较细的黏土质粉砂, 显示较为稳定的沉积环境; 100 cm 以下岩性总体上表现为较粗的粉砂质砂, 粒度参数变化较大, 表明沉积环境受到一定的扰动。研究认为, 粒度随年代的变化受沉积物来源及沉积动力的影响。这些研究结果为研究东海近岸海域环境演变提供了研究依据。     

潮滩上波高的时空变化及其影响因素——以长江三角洲海岸为例

于2009—2010年的不同季节在崇明东滩北部、中部、南部以及杭州湾北岸东段的芦潮港岸段,利用目前先进的SBE 26plus浪潮仪进行了多个潮周期的波浪观测。研究表明,观测期间潮周期平均风速为1.9～11.0m/s、最大风速为2.8～12.1m/s,各测点潮周期平均水深为0.28～2.12m,高潮位最大水深为0.37～3.19m,潮周期有效波高为0.03～0.45m,最大波高为0.08～1.59m。波高的时空变化受风速、风向、水深和岸滩坡度的综合影响。通常情况下,向岸风期间的波浪较大;风速、水深、岸滩坡度越大,潮滩上的波高也越大。空间上,岸滩坡度最小的崇明东滩中部(坡度0.6‰)测点波高和水深之间的相关性最好,岸滩坡度最大的芦潮港潮滩(坡度8.7‰)测点两者间的相关性最差。时间上,波高和水深之间的相关性与风速、风向的变化有关。因此,只有在潮滩坡度较小(例如<1‰),风速、风向较为稳定时,波高和水深之间的显著正相关关系才存在。要了解某个潮滩的波浪特征,有必要利用先进的仪器进行系统的原位观测,而非简单地借助其它潮滩的波浪研究结果。研究推断,在向岸强台风和大潮高潮位阶段,崇明东滩中潮线附近的最大波高可达1.5～2.0m,芦潮港堤外潮滩的最大波高可达2m以上。