夏季南极普里兹湾氮吸收受融冰调控

本研究将稳定同位素（¹⁵N）与放射性核素（²²⁶Ra）示踪相结合,探讨了2006年夏季南极普里兹湾融冰过程对氮吸收的调控作用。硝酸盐及铵盐的比吸收速率均与浓度呈正相关关系,表明底物浓度效应的存在。开阔洋区具有较高的f比值,而在埃默里冰架附近f比值低得多。f比值与冰融水份额之间存在负相关关系,暗示融冰过程在调控水体氮吸收方面起着重要作用。融冰改变了当地上层水体的层化条件,显著地影响南大洋的生物泵效率及对大气二氧化碳的吸收。本研究为南大洋上层水体碳、氮动力学的调控机制提供了新的认识,且有助于对历史记录的解读及对未来气候变化的预测。     

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。     

An isotopic perspective on the correlation of surface ocean carbon dynamics and sea ice melting in Prydz Bay (Antarctica) during austral summer

The stable carbon isotope composition of particulate organic carbon (δ¹³C_POC) and naturally occurring long-lived radionuclide ²²⁶Ra (T_1/2=1600 a) were applied to study the variations of upper ocean (<100 m) carbon dynamics in response to sea ice melting in Prydz Bay, East Antarctica during austral summer 2006. Surface δ¹³C_POC values ranged from −27.4‰ to −19.0‰ and generally decreased from inner bay (south of 67°S) toward the Antarctic Divergence. Surface water ²²⁶Ra activity concentration ranged from 0.92 to 2.09 Bq/m³ (average 1.65±0.32 Bq/m³, n=20) and increased toward the Antarctic Divergence, probably reflecting the influence of ²²⁶Ra-depleted meltwater and upwelled ²²⁶Ra-replete deep water. The fraction of meltwater, f_i, was estimated from ²²⁶Ra activity concentration and salinity using a three-component (along with Antarctic Summer Surface Water, and Prydz Bay Deep Water) mixing model. Although the fraction of meltwater is relatively minor (1.6–11.9%, average 4.1±2.7%, n=20) for the surface waters (sampled at ~6 m), a positive correlation between surface δ¹³C_POC and f_i (δ¹³C_POC=0.94×f_i−28.44, n=20, r²=0.66, p<0.0001) was found, implying that sea ice melting may have contributed to elevated δ¹³C_POC values in the inner Prydz Bay compared to the open oceanic waters. This is the first time for a relationship between δ¹³C_POC and meltwater fraction to be reported in polar oceans to our knowledge. We propose that sea ice melting may have affected surface ocean δ¹³C_POC by enhancing water column stability and providing a more favorable light environment for phytoplankton photosynthesis, resulting in drawdown of seawater CO₂ availability, likely reducing the magnitude of isotope fractionation during biological carbon fixation. Our results highlight the linkage of ice melting and δ¹³C_POC, providing insights into understanding the carbon cycling in the highly productive Antarctic waters.     

南极威德尔海春季海冰物理结构对叶绿素上限含量的影响

2006年冬末春初,在德国POLARSTERN科学考察船执行南极威德尔海西北海域考察期间,调查了考察区海冰物理和海洋生物。本文观测了航线上钻取的27支海冰冰芯的组构和71个冰晶体薄片;分析得到393组冰温数据;348组盐度、密度数据和311组叶绿素a和脱镁叶绿素含量数据;通过302组冰内相同深度孔隙率和叶绿素a含量数据分析,发现海冰物理参数影响冰内叶绿素a含量的新证据;利用收集的雪、冰厚度数据以及环境容量制约生态平衡的规律,建立了雪、冰厚度对冰底叶绿素繁荣的影响以及;确立了南极粒状冰和柱状冰内叶绿素a上限含量同卤水体积的关系。从而表达了冰晶体对卤水排泄的效应和冰物理性质对南极春季冰底和冰-水界面叶绿素a增长的贡献。此外,还得出海冰物理性质影响冰藻,并且是南极冰区水体浮游植物繁荣的关键控制因素。     

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.}     

基于温度链浮标获取南极普里兹湾积雪和固定冰厚度的研究

极地积雪和海冰厚度是气候变化的重要指标,也是船舶在冰区航行需要掌握的主要参数。2014和2015年在南极普里兹湾中山站附近布放了一种新式的温度链浮标,该浮标每天进行4次常规温度观测和1次加热升温观测,用于实时获取积雪和海冰剖面温度及厚度数据的研究。通过分析剖面温度曲线和升温曲线反映出的大气、积雪、海冰和海水4种介质的热传导特性差异,可利用人工识别的方法（人工经验法）获得大气/积雪、积雪/海冰和海冰/海水界面的位置。根据统计不同介质在升温响应和垂直温度梯度等方面的特性,找到合理阈值,可通过编写程序自动判断各界面的位置（自动程序法）。本文利用这两种方法来判断不同物质界面位置从而计算得到积雪和海冰厚度。与现场人工观测的海冰厚度相比,人工经验法的平均偏差和均方根偏差分别为2.1 cm和6.4 cm（2014年）以及4.3 cm和6.5 cm（2015年）,自动程序法的平均偏差和均方根偏差分别为-6.8 cm和6.4 cm（2014年）以及4.5 cm和 6.6 cm（2015年）;对于积雪,人工经验法与现场人工观测的平均偏差和均方根偏差分别为0.5 cm和 8.5 cm,而自动程序法的平均偏差和均方根偏差分别为4.7 cm和10.8 cm。自动程序法误差较人工经验法偏大,但考虑到整体冰厚和现场观测的误差,两种方法的结果均是可信的,精度是可以接受的。利用新式的温度链浮标实时获取南极普里兹湾积雪和海冰厚度是可行的。     

2017年夏季北冰洋浮冰区海雾特征分析

首先利用中国第八次北极考察队期间获取的走航观测数据分析了环北极考察的海雾特征。接下来利用在北冰洋密集浮冰区海雾加密观测实验期间获取的GPS探空观测数据和NCEP再分析资料,研究了北冰洋浮冰区海雾生成的气象要素特征、边界层特征和大气环流形势特征,发现浮冰区冰雪面之上的冷空气穹丘使得大气易于达到饱和,为北冰洋不同种类海雾的出现造了有利条件。平流雾、辐射雾和蒸汽雾生消的机理和影响期间边界层气象特征各不相同,并且根据特定环流形势对3种海雾进行预报是可行的。     

南极普里兹湾溶解态镉的分布

利用25次南极科考获得的海水样,采用原子分光光度法(AAS)测定了海水中溶解态镉的含量,研究了东南极普里兹湾不同空间与时间尺度下海水中溶解态镉的分布特征.并利用同航次相关的营养盐、叶绿素a等数据,分析了影响海水中溶解态镉分布的主要因素.研究结果显示,普里兹湾表层海水中溶解态镉的分布与叶绿素a具有良好的相关性,生物过程是...     

南极普里兹湾达恩利角固定冰附近局地高密陆架水的来源

本文采用固定冰数据集和南极象海豹获取的现场观测数据集,分析了南极达恩利角固定冰附近局地高密陆架水的变化。结果表明：首先,达恩利角固定冰存在显著季节变化,对于达恩利角冰间湖及局地高密陆架水的生成都具有重要影响。其次,达恩利角固定冰在2000−2014年期间年际变化很小,无显著增减趋势。第三,达恩利角固定冰附近局地高密陆架水有两个显著来源：（1）3−4月,达恩利角固定冰快速生成时伴随着强烈的盐析作用,进而局地生成高密陆架水;（2）5月,达恩利角固定冰达到最大范围,局地盐析作用减弱至很小,而上游在冰架水抑制作用减弱后,麦肯基湾冰间湖海域的高密陆架水生成增强,能够向西北输运至达恩利角固定冰附近。本研究初步证明达恩利角固定冰除了维持达恩利角冰间湖存在的作用外,对局地高密陆架水生成也可能有重要影响,同时指出一条重要的水团输运路径,这有助于提高对达恩利角附近冰−海相互作用的理解,对该地区开展更多观测或模拟研究是必要的。     

Physical structure and vertical distribution of chlorophyll a in winter sea ice from the northwestern Weddell Sea, Antarctica

The investigation on sea-ice biology in combination with physics, chemistry and ecology was carried out in the northwestern Weddell Sea, Antarctica, during the cruise ANT/XX III-7 on board POLARSTERN in the austral winter (August-October) in 2006. The distribution of chlorophyll a was measured and related to sea ice texture. The mean concentrations of chlorophyll a in the sea ice varied considerably with ice texture. The concentration of chlorophyll a per core ranged from 2.10– 84.40 μg/dm 3 with a mean of 16.56 μg/dm 3 . And the value of R (chlorophyll a / gross chlorophyll) ranged from 0.79–0.83. These high winter chlorophyll values indicate that primary production is considerable and confirms that there is significant primary production in Antarctic sea ice during winter. Thus this constitutes a major proportion of southern ocean primary production and carbon flux before the sea ice retreats.     

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。     

Distribution of dissolved organic carbon in and near the Prydz Bay, Antarctica

INTRODUCTIONDissolvedorganiccarbon (DOC)makesupthesecondlargestofthebioactivepoolsofcar bonintheocean ,secondtothelargestpoolofdissolvedinorganiccarbon .Theglobaldissolvedorganiccarbonpoolisestimatedtobe 6 85Gt,avaluecomparabletothemassofCO2 intheat mosphere (Hedges,1 992 ) .Thesizeofthereservoir,aswellasitsdynamics ,indicatesthatDOCplaysacentralroleintheoceancarboncycle .AsitrelatestogreenhousegasessuchasCO2 andassociatesclimatecycle ,oceanicDOCbiogeochemicalcycleshavebeenoneoftheh…     

晚第四纪南极阿蒙森海扇区冰盖与古生产力旋回变化

本文通过对阿蒙森海西北部陆隆AMS01岩心沉积物颜色、粒度及地球化学等多种指标分析,重建了该地区氧同位素9期(MIS9,大约距今34万年)以来冰盖与古生产力演变历史,结果表明:(1)岩心沉积物粒度与古生产力替代指标表现出明显的冰期–间冰期旋回变化特征;(2)MIS9、MIS7和MIS5等间冰期沉积速率较小,沉积物呈褐色,冰筏碎屑含量低,生源组分含量高,反映出该时期阿蒙森海地区气候温暖,冰盖发生了大规模退缩,冰盖–冰架–冰山等陆源冰对沉积物的影响减弱,海冰覆盖减弱,有利于浮游植物的生长和繁殖;(3)MIS8c、MIS8a、MIS6、MIS2等冰期沉积速率大,沉积物呈灰色,沉积物随之变粗,冰筏碎屑含量高,生源组分含量低,说明该时期冰盖大幅扩张,陆隆区成为近冰盖/冰架沉积环境,海冰和冰山密集,海洋生产力显著降低;(4)冰期、间冰期内,冰盖与古生产力也有不同程度的波动;特别是MIS8b期发育浅褐色间冰阶沉积,冰筏碎屑含量低,生产力水平与间冰期基本持平,说明阿蒙森海地区冰盖、海洋对气候变化的响应比东南极地区敏感。     

Some parameters in arctic sea ice dynamics from an expedition in the summer of 2003

1Introduction Seaiceoccupiesthemainpartofthesurfaceof theArcticOcean.ThefocusoftheSecondChineseNa- tionalArcticResearchExpedition(CHINAE-2003) wastounderstandthevariationsofarcticmarineenvi- ronmentsandtheseaiceeffectsontheclimatechanges ofglobalextent,inmiddleandlowerlatitudesareas, especiallyinChina.Therefore,thejointsea-ice-airob- servationforseaicestudieswasoneofthekeypro- jectsinCHINARE-2003.Theinvestigatedareacov- ered3000kmfromsouthtonorthand900kmfrom westtoeast.Seventemporali…     

东南极普里兹湾陆架区大型底栖动物群落结构

To explore the spatial pattern of macrobenthic communities and their response to environmental factors in the Prydz Bay,samples were collected using a 0.25-m2 box corer at 10 stations from November 2012 to April 2013.A total of 50 species of macrobenthos belonging to 8 phyla and 33 families were identified,of which polychaetes(e.g.,Maldane sarsi)and sponges(e.g.,Halichondria sp.and Leucosolenia sp.)were the most prominent groups.The macrobenthos in study area were categorized into five functional groups based on the feeding type,and the detritivorous group represented by polychaetes showed the highest average abundance,while the planktophagous group represented by sponges showed the highest average biomass.Macrobenthos abundance(0–592 ind./m2)and biomass(0–1155.5 g/m2)in the Prydz Bay were relatively lower than those of other Antarctic shelf soft-bottom waters,although the compositions of the dominant species and functional feeding groups were similar.The results of the Spearman rank correlation analysis indicated that the average biomass of the macrobenthos and the biomass of the planktophagous group in the study area were negatively correlated with the water depth,sediment grain size and silt percentage.However,these variables were clearly not strong determinants of macrobenthos assemblage structure.Many factors not measured in the study,e.g.,sediment organic matter and iceberg interference,have probably influenced the spatial distribution of macrobenthic community structure in the Prydz Bay.     

桑沟湾海冰厚度遥感反演研究

为解决现场调查数据覆盖不足的问题,利用卫星遥感数据(Landsat TM和ETM+)对桑沟湾海域的海冰厚度进行了反演。与Zubov模型计算结果相比,本反演结果与之接近(相关系数0.89)。由遥感影像提取结果看出,桑沟湾海冰厚度随时间和空间变化明显。在轻冰年份,桑沟湾基本无冰。在偏重冰年和重冰年份,桑沟湾出现大量浮冰,并且海冰在水动力和风应力的作用下,呈现由近岸到离岸冰厚不断减小的趋势。重冰年份桑沟湾南侧由于受潮汐和风力推动作用下发生挤压变形,近岸出现平均冰厚较大的海冰(20 cm),桑沟湾中部也出现平均厚度约5~10 cm的海冰。     

2007-2018年黄渤海海冰气候特征及其对气象因子的响应

基于美国国家冰雪数据中心 （NSIDC） 海冰资料、美国国家环境预报中心 （NCEP） 再分析格点数据和黄渤海近岸13个气象站点逐日气温数据,通过相关分析和合成分析,研究了 2007-2018 年黄渤海海冰范围的变化特征,探讨了近 12 年黄渤海海冰范围对近岸陆地气温、大气环流和局地天气过程的响应。结果表明: （1） 黄渤海海冰范围年际振荡明显,近 12 年呈现先增加后减小的趋势,与同期黄渤海近岸气温呈显著负相关关系;每年 1 月下旬至 2 月下旬是一年中海冰范围最大的时期。（2） 海冰范围偏大与偏小年份东亚地区 500 hPa 大气环流形势呈现出近乎相反的分布。 （3） 东亚阻塞形势的建立是黄渤海海冰范围爆发性增大的一个前兆信号,它带来的大风降温天气是造成黄渤海海冰范围爆发性增大的重要原因.     

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.     

南极普里兹湾1.5万年来气候演变的沉积记录

南极普里兹湾两沉积柱样代表了1.5万年来的沉积记录.其粒度特征、矿物成分、硅藻分布和地球化学等沉积特征表明,沉积记录对气候变化的反应十分敏感,尤其是发现14310aBP前后的Heinrich事件,据此将该区1.5万年来的古气候演化划分为8个阶段.