南极普里兹湾及其邻近海域的水文结构特征和底层水的来源

利用中国第九次南大洋考察中南极普里兹湾及其邻近海域的CTD资料,分析研究了调查海域的水文结构特征及其该区南极底层水(AABW)的来源.研究结果表明,在研究海域,深水洋区近表层流由西向东流,而在普里兹湾内存在一个气旋型涡.水文结构中最明显的海洋学特征是:(1)绕极深层水(CDW)的涌升现象明显,涌升最强的位置是麦克罗伯逊地以北海域,最明显的深度是50～200m层,暖水涌升将冬季冷水分隔成南北两部分,并在其中形成孤立的暖水块;(2)陆缘水边界明显,这是绕极深层水与南极冷水之间形成的锋面,一般处在次表层水中,大致位于64°～66°S之间;(3)存在着双跃层结构.观测期间,普里兹湾以北探水海域存在着南极底层水,其来源可能有二:一为当地形成,二为源于威德尔海和罗斯海.     

南极普里兹湾海域不同水团的D含量

研究了南极普里兹湾海域不同水团的D含量，按照温盐指标划分的水团，给出表层水，陆架水，深层水和底层水的δD值分别为-2--5，-3--5.6,0.4--2.0和-1--2.7。     

南极普里兹湾及其邻近海域溶解有机碳的分布

中国南极科学考察第16航次期间(1999年11月～2000年4月),在南极普里兹湾及邻近海域的不同站位与水深采集海水样品用于溶解有机碳测定,通过高温催化氧化法完成样品的分析.结果表明,在调查期间,南极普里兹湾及其邻近海域各测站上层水体(0～100m)溶解有机碳浓度的变化范围为14.3～181.1μmol/dm3,平均为52.5μmol/dm3,该变化幅度比Ross海、太平洋等海域的相应值略大.溶解有机碳垂直分布的特征是0大于25大于50大于100m,即随深度的增加溶解有机碳浓度逐渐减小,与生物活动在垂直方向上的强弱变化相关.根据200m以深水柱溶解有机碳的垂直分布,可确定研究海域难降解溶解有机碳的浓度为40.4μmol/dm3,与其他研究所报道的数值(～42μmol/dm3)相近.上层水体(0～100m)过剩溶解有机碳的空间分布显示,64°S以北海域溶解有机碳过剩较多,而64°S以南海域则过剩溶解有机碳较少.溶解有机碳浓度与分布特征显示,普里兹湾及其邻近海域溶解有机碳浓度与南大洋其他海域相当,具有低溶解有机碳的一般特征.溶解有机碳浓度的空间分布呈现由西南向东北方向逐渐增加的趋势,这可能与南极陆架夏季上层水的北向扩展有关.生物活动及水体运动是研究海域溶解有机碳分布的主要影响因素.     

南极普里兹湾邻近海域海冰生消发展特征分析

利用美国冰雪数据中心发布的2003-2008年高分辨率海冰密集度数据,分6个阶段对普里兹湾区域海冰季节性变化的空间分布特征进行了研究,并根据普里兹湾海区的地形和环流对这些特征的成因进行了分析.结果表明,普里兹湾海冰冻结过程和融化过程分别经历7个月和5个月,海冰融化速度最快月份是10月和11月,主要表现形式为海冰密集度的减少;海冰冻结速度4月和6月最快,海冰外缘线向北扩展.由于普里兹湾近岸达恩利角冰间湖、普里兹湾冰间湖和Barrier湾冰间湖的存在,海冰的融化呈现大洋区由北向南、近岸区由南向北的双向融化特征;而在普里兹湾口、弗拉姆浅滩和四女士浅滩均存在不易融化的冰舌,两者之间的低密集度海冰区,则对应于暖水侵入普里兹湾的通道.南极绕极流在流经凯尔盖朗海台中部时向北偏转,造成此处在盛冰期较其它经度的海冰外缘更靠北,可达57°S.南极辐散带的表层流场和上升暖流抑制海冰冻结和聚集,形成了低海冰密集度区域.     

2001/2002年夏季南极普里兹湾及其邻近海域的浮游植物

报道了 2 0 0 1 /2 0 0 2年夏季南极普里兹湾邻近海域 3 7个大面测站浮游植物的调查结果。经初步鉴定共有浮游植物 3门 3 7属 86种 ,其中硅藻在种类和细胞丰度上占绝对优势 ,其次为甲藻。主要优势种为克格伦拟脆杆藻 (Fragilariopsiskerguelensis)、细条伪菱形藻 (Pseu do nitzschialineola)、短拟脆杆藻 (Fragilariopsiscurta)和赖氏束盒藻 (Trichotoxonreinboldii)等南极特有种类和常见种类。调查区浮游植物分为两个群集 ,分布在 6 7°S以南的普里兹湾内的群集主要以克格伦拟脆杆藻、短拟脆杆藻、胡克星脐藻 (Asteromphalushookeri)和南极弯角藻 (Eu campiaantarctica)等南极特有种类和常见种类为主 ;分布在 6 7°S以北的大洋海域的群集主要以细条伪菱形藻、赖氏束盒藻、拟膨胀伪菱形藻 (Pseudo nitzschiaturgiduloides)和羽状环毛藻(Corethronpennatum)等南极常见种为主。调查区浮游植物的平均细胞丰度为 (8796± 2 92 85 )ind/L ,细胞多分布于海水的表层 ,密集区分布在 6 7°S以南的普里兹湾内 ,浮游植物的细胞丰度同硝酸盐的浓度密切相关。调查区浮游植物的多样性程度是低的。     

南极普里兹湾邻近海域海冰生消发展特征分析

利用美国冰雪数据中心发布的2003—2008年高分辨率海冰密集度数据,分6个阶段对普里兹湾区域海冰季节性变化的空间分布特征进行了研究,并根据普里兹湾海区的地形和环流对这些特征的成因进行了分析。结果表明,普里兹湾海冰冻结过程和融化过程分别经历7个月和5个月,海冰融化速度最快月份是10月和11月,主要表现形式为海冰密集度的减少;海冰冻结速度4月和6月最快,海冰外缘线向北扩展。由于普里兹湾近岸达恩利角冰间湖、普里兹湾冰间湖和Barrier湾冰间湖的存在,海冰的融化呈现大洋区由北向南、近岸区由南向北的双向融化特征;而在普里兹湾口、弗拉姆浅滩和四女士浅滩均存在不易融化的冰舌,两者之间的低密集度海冰区,则对应于暖水侵入普里兹湾的通道。南极绕极流在流经凯尔盖朗海台中部时向北偏转,造成此处在盛冰期较其它经度的海冰外缘更靠北,可达57°S。南极辐散带的表层流场和上升暖流抑制海冰冻结和聚集,形成了低海冰密集度区域。     

2000年夏季南极普里兹湾及邻近海域浮游植物研究

报道了2000年夏季(1月)在62°~69°S,70°30'~75°30'E的南极普里兹湾邻近海域浮游植物种类组成、丰度分布、叶绿素a浓度及其环境调控.结果表明,调查海区共有浮游植物4门33属65种、变种和变型.浮游植物平均细胞丰度为32.67×103个/dm3.浮游植物细胞丰度和叶绿素a浓度高值均出现在水体较稳定的近岸海湾和冰间湖及毗邻陆架,在大陆坡和深海区它们的值明显减小.浮游植物细胞丰度和叶绿素a浓度在0~50m水层最大,100m以下水层随深度的增加而减小.浮游植物丰度呈昼夜变化,在13:00丰度最高.浮游植物优势种为短菱形藻(Nitzschiacurta),占总丰度的24.8%.浮游植物种类组成和细胞丰度与浮冰和水团稳定性有关.经回归分析,浮游植物细胞丰度与水温、溶解氧成显著正相关,与无机磷(PO_{43--P)和无机氮(NO3--N)成显著负相关.}     

太平洋和南极普里兹湾及其邻近海域中微生物量的分布特征

研究了太平洋和南极普里兹湾及其邻近海域细菌数量分布特征,并就其与诸环境因素的影响进行了讨论．结果表明,所调查的太平洋和南极普里兹湾及其邻近海域的细菌数量分布大都处于107～108个／dm3范围之内,发现太平洋中部的细菌数量分布高于其东部和西部,这主要与中部海域合有丰富的生物营养物质有关．由于受到水动力的影响,太平洋某些站位水层（0～50m,500～700m）中出现高细菌量值．发现南极普里兹湾及其邻近海域向外延伸的某些断面的细菌数量有逐渐递增趋势．     

南极普里兹湾海域水文特征研究──夏季温、盐分布特征及底层水形成的探讨

分析普里兹湾及其附近海域温、盐分布特征，提出在艾默里冰架外侧有一片温暖水域。指出：１、变性极大的南极绕极深层水的前沿混合水可以影响到陆架上的南纬６７°左右；２、在两个“ＣＴＤ”探头直达海底的测站，深层观测到了温度为负值、盐度为３４．６７。据此，作者指出该水体属于南极底层水。此外，还对整个海区的跃层现象进行分类，计算了跃层的强度、厚度和深度。     

南极普里兹湾及其邻近海域表层水镭同位素的分布及应用

中国第27次南极科学考察期间(2010年12月30日至2011年1月16日),对普里兹湾及其邻近海域表层海水进行了226Ra和228Ra的分析,结果表明:226Ra和228Ra比活度的变化范围分别为1.47—2.43Bq/m3和0.17—0.45Bq/m3,平均值分别为2.13Bq/m3和0.29Bq/m3,228Ra/226Ra)A.R.(228Ra与226Ra的活度比)的变化范围为0.08—0.20,平均值为0.14。根据盐度和226Ra的质量平衡方程,计算出研究海域表层水中冰融水、南极夏季表层水和普里兹湾中深层水的份额。研究海域表层水中温度、盐度、226Ra、228Ra、228Ra/226Ra)A.R.和冰融水份额的空间分布显示,在埃默里冰架前沿海域,西侧海域较东侧海域具有低温、高盐、高226Ra、低228Ra、低228Ra/226Ra)A.R.、低冰融水份额的特征,证实埃默里冰架下水体东进西出的运动规律。根据埃默里冰架前沿东、西侧水体228Ra/226Ra)A.R.的差异,估算出埃默里冰架下表层水体东进西出所经历的时间为1.85a。此外,在普里兹湾湾口中部海域(66.5—67.5°S,72°—74°E),观察到次表层水的上升通风作用,该区域较高的228Ra含量和228Ra/226Ra)A.R.证明这些表层水体并非来自湾外绕极深层水的上涌,而可能来自湾内埃默里冰架输出水体。     

普里兹湾附近绕极深层水和底层水及其运动特征

利用中国第15次南极科学考察科学考察队的CTD全深度观测资料(1998年11月至1999年2月),分析并讨论了普里兹湾以北的南大洋海域内,绕极深层水(CDW)和南极底层水(AABW)的物理特性及其空间分布.同时还与历史上其他学者的发现进行了比较.指出了在研究海域内,CDW在100～2000m之间从北向南扩展,其高温核(t>1.2℃)和高盐核(S>34.7)在75°E断面上最为深厚,向南扩展得最远;而AABW则在2500m以深由陆坡底部向北扩展,σ_θ>27.875的高密度水体在70°E断面上最为深厚,向北扩展得最远.此外还通过实测的CTD资料证实了CDW和AABW的经向环流特征,以及它们与迪肯流环(Deaconcell)、亚极地流环和深层流环的一致性.     

Possible source of the antarctic bottom water in the Prydz Bay Region

It has been inferred that the Prydz Bay region is one of the source regions of Antarctic Bottom Water (AABW) based on rather indirect evidence. In order to examine this inference, we investigate the hydrographic condition of the bay based mainly on XCTD data obtained during the Japanese Whale Research Program in the Antarctic (JARPA). The JARPA hydrographic data reveal Circumpolar Deep Water (CDW), which is a salty, warm water mass approaching the shelf break, and capture Modified CDW (MCDW) intruding into the shelf water. AABW production requires mixing of CDW and cold shelf water saltier than 34.6 psu, which is a saltier type of Low Salinity Shelf Water (LSSW). Saltier LSSW is observed near the bottom over the shelf, being mixed with MCDW. We further identify saltier LSSW near the shelf break. This saltier LSSW appears close enough to unmodified CDW to be mixed with it over the continental slope, indicating a possible source of AABW in Prydz Bay.     

南极普里兹湾气旋的生消发展

利用1989～2000年现场观测的气象资料,特别是自1997年以来在南极考察船上接收的NOAA卫星极轨高分辨的卫星云图,研究了普里兹湾气旋的生消发展;提出了夏季绕极气旋进入普里兹湾内也会发展加强,在湾内东风带里也能生成气旋的新观点,修正了普里兹湾仅是气旋墓地的不全面说法,从而进一步完善了南极西风带绕极气旋和东风带上气旋生消发展的理论;研究了普里兹湾冰-气-海相互作用的机理,解释了气旋发生、发展的物理过程.用整体动力学输送法计算了进入普里兹湾980205号绕极气旋爆发性发展的能量交换,指出气旋在超过冰坝进入冰间湖可以获得巨大的热量,使气旋迅速发展成为具有南极特色的强风暴,风力达12级以上,平均风速为38m/s;瞬时最大风速达100m/s.     

南大洋普里兹湾沉积物中生物硅含量与分布

利用中国第18,21次南极考察获得的沉积物样品,对南大洋普里兹湾沉积物中生物硅(BSiO₂)的含量以及分布特征进行了初步研究.结果表明:普里兹湾表层沉积物中生物硅含量丰富,生物硅含量在4.89%~85.41%之间变化,平均为30.90%.最高值出现在湾内的IV-10站.生物硅的垂向分布与间隙水中硅酸盐呈现相反的变化趋势.表层沉积物中生物硅和有机碳分布趋势与表层海水中叶绿素a、初级生产力的分布趋势密切相关,最大值均出现在普里兹湾环流中心区域,较好地反映了上层水体中初级生产力的变化状况.     

Cyclone formation and development in the Antarctic Prydz Bay

Using meteorological data of field observation in 1990 - 2000, especially polar orbit high-resolution NOAA satellite cloud maps received from the Antarctic expedition vessel since 1997, the formation and development of the Prydz Bay cyclone are studied in this paper. Some new viewpoints are suggested such as: when surround-polar cyclone enters the Prydz Bay, it can also intensify and develop in summer; cyclone can also develop in the easterlies in this bay. These view points revise old uncom-plete view point that the Prydz Bay is a burial ground of cyclone, and also further consummate formation-development theory of surround-cyclone in the Antarctic westerlies and cyclone in the Antarctic easterlies. In this paper, the mechanism of ice-air-sea interaction in the Prydz Bay is studied, and the physical process of cyclone formation-development is explained. By use of wholly dynamic transportation method, an energy exchange case of a cyclone, which explosively developed after entering the Prydz Bay, is calcu     

Annual cycle of fCO2 under sea-ice and in open water in Prydz Bay, East Antarctica

The annual cycle of dissolved nutrients and the fugacity of CO₂ (fCO₂), calculated from the concentration of dissolved inorganic carbon (DIC) and pH, was studied over a 14-month long period (December 1993 to February 1995) at a site in Prydz Bay near Davis Station, Vestfold Hills, East Antarctica. Significant spring decreases in fCO₂ began under the sea-ice in mid-October, when both water column and sea-ice algal activity resulted in the removal of nutrients and DIC and increased pH. Minimum fCO₂ (<100 μatm) and lowest nutrient and DIC concentrations occurred in December and January. The low summer fCO₂ values were clearly the result of biological activity. The seasonal depletion of dissolved nitrate reached 85% in mid-summer when chlorophyll-a concentrations exceeded 15 mg m⁻³. Oceanic uptake of carbon dioxide from the atmosphere, calculated from the fugacity difference and daily wind speeds, averaged more than 30 mmol m⁻² day⁻¹ during the summer ice-free period. This exchange replaced approximately half of the DIC consumed by biological activity. Apparent nutrient utilisation ratios (C/N/P) were close to Redfield values. In autumn fCO₂ began to rise, continuing slowly well into winter, and reaching a maximum close to modern atmospheric values between July and September. This increase can be attributed to a combination of local remineralisation of organic carbon in the water column and the steady increase in the mixing depth of the water column. At first glance, this suggests that air–sea equilibration occurred in winter despite the sea-ice cover, perhaps by horizontal circulation from regions outside the pack ice, or through openings in the ice. However, the persistent 15 to 20% undersaturation of dissolved oxygen throughout the winter suggests an alternate explanation. The late winter fCO₂ level may represent a characteristic established by global circulation, so that as a result of increasing atmospheric CO₂ concentrations, these Antarctic waters are in transition from being a winter-time source of CO₂ to the atmosphere to becoming a sink. Our fCO₂ observations emphasize the need to address seasonal variations in assessing Antarctic contributions to the oceanic control of atmospheric CO₂.     

Features of physical oceanography in the oceans near the Prydz Bay during the 1998/1999 austral summer

1Introduction The Prydz Bay has its open water in the northadjacent to the Indian Ocean sector of the SouthernOcean.It borders on the ice shelf to its south,andthe Antarctic Continent to its east and west.It is thelargest water stretching southward into t…