北极黄河站邻近海域浮游细菌多样性初步研究

通过荧光染色、稀释培养、生理生化和16SrRNA基因鉴定等方法,研究了北极黄河站附近海域海水中浮游细菌的丰度、可培养浮游细菌形态学特征及多样性;采用高通量测序技术研究了黄河站附近采样站点(BJ2)的不可培养浮游细菌群落结构。可培养研究结果表明:(1)9个站点(BJ1-BJ9)水样平均含菌数为2.88×108个/L;(2)21株可培养浮游细菌中,仅AB08、AB09和AB17三株细菌为革兰氏阳性菌;(3)细菌主要包括放线菌纲(Actinobacteria),黄杆菌纲(Flavobacteriia)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria),其中假单胞菌属(Pseudomonas)为优势菌(占71%)。高通量测序结果显示:在得到的1 467个不可培养浮游细菌OTU中,变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为优势菌群,所占比例分别为49.71%和41.61%,还有少量的浮霉菌门(Planctomycetes)和疣微菌门(Verrucomicrobia);其中变形菌门中以α-变形菌纲(α-Proteobacteria)为主要类群。     

北冰洋浮游生物空间分布及其季节变化的模拟

低营养级浮游生物生态动力过程对环境变化的响应非常敏感。随着全球气候变化加剧,北冰洋正在经历快速的环境变化。厘清北冰洋低营养级浮游生物季节分布与变化特征是探究北冰洋生态系统对环境快速变化响应的前提,也是评估北极海区固碳能力的重要依据。基于此,本文构建了海洋–海冰–生物地球化学循环模型,并对北冰洋叶绿素浓度以及浮游生物结构的时空变化特征进行了模拟,结果表明:(1)北冰洋表层叶绿素浓度的峰值主要出现在5月,且太平洋一侧叶绿素浓度高于大西洋一侧;随着海水层化,表层受营养盐限制的海区呈现次表层叶绿素浓度最大值现象,且由陆架向海盆,次表层叶绿素浓度最大值层逐渐加深;9月,叶绿素浓度高值重回水体上层,太平洋一侧海区表层叶绿素浓度呈现较为明显的次峰值。(2)由于太平洋和大西洋入流营养盐浓度及结构的不同,北冰洋表层浮游生物群落结构存在明显空间差异。太平洋一侧,硅藻和中型浮游动物占优,硅藻在5月和9月出现生物量峰值,微型浮游植物在3月、5月和6月维持相对较高生物量;而大西洋一侧,在早春－春末夏初－夏秋经历了微型浮游植物－硅藻－微型浮游植物的演替,总体而言,微型浮游植物和微型浮游动物占优。此外,两侧海区浮游动物浓度峰值相较浮游植物滞后约半月。     

苏北浅滩及长江口海域春季海表面温度长期升温机制分析

在1982—2016年,苏北浅滩及长江口海域春季海表面温度主要呈现出从南至北、从近岸至离岸升温趋势逐渐减小的特征,其中长江口附近海域升温速率最大。研究显示,苏北浅滩及长江口附近海域春季海表面温度的长期升温趋势主要与该海域经向热输送及长江平流热输送的增强有关。进一步的研究发现,春季经向风速的增强导致该海域经向热输送的增加,而春季经向风速的年际及年代际变率又受到太平洋年代际振荡、北极涛动的调控,其中,太平洋年代际振荡指数与经向风速呈负相关,北极涛动指数与经向风速呈正相关,北极涛动指数的年际增加以及太平洋年代际振荡指数的年际降低使得春季南风增强,进而南向的冷平流减弱,北向的热平流增强,使该海域春季海表面温度长期升温。在此过程中,净热通量对其升温过程起到抑制作用,而前冬海温主要是对春季海表面温度的年代际振荡产生重要影响,其主要体现为1982—1999年的升温及2000—2016年的降温过程。     

夏季北极海冰表皮温度实测资料与MODIS产品的对比分析

Ship-borne infrared radiometric measurements conducted during the Chinese National Arctic Research Expedition(CHINARE) in 2008, 2010, 2012, 2014, 2016 and 2017 were used for in situ validation studies of the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) sea ice surface temperature(IST) product.Observations of sea ice were made using a KT19.85 radiometer mounted on the Chinese icebreaker Xuelong between July and September over six years. The MODIS-derived ISTs from the satellites, Terra and Aqua, both show close correspondence with ISTs derived from radiometer spot measurements averaged over areas of 4 km×4 km, spanning the temperature range of 262–280 K with a ±1.7 K(Aqua) and ±1.6 K(Terra) variation. The consistency of the results over each year indicates that MODIS provides a suitable platform for remotely deriving surface temperature data when the sky is clear. Investigation into factors that cause the MODIS IST bias(defined as the difference between MODIS and KT19.85 ISTs) shows that large positive bias is caused by increased coverage of leads and melt ponds, while large negative bias mostly arises from undetected clouds. Thin vapor fog forming over Arctic sea ice may explain the cold bias when cloud cover is below 20%.     

Assessment of Snow Depth over Arctic Sea Ice in CMIP6 Models Using Satellite Data

Snow depth over sea ice is an essential variable for understanding the Arctic energy budget.In this study,we evaluate snow depth over Arctic sea ice during 1993-2014 simulated by 31 models from phase 6 of the Coupled Model Intercomparison Project(CMIP6)against recent satellite retrievals.The CMIP6 models capture some aspects of the observed snow depth climatology and variability.The observed variability lies in the middle of the models’simulations.All the models show negative trends of snow depth during 1993-2014.However,substantial spatiotemporal discrepancies are identified.Compared to the observation,most models have late seasonal maximum snow depth(by two months),remarkably thinner snow for the seasonal minimum,an incorrect transition from the growth to decay period,and a greatly underestimated interannual variability and thinning trend of snow depth over areas with frequent occurrence of multi-year sea ice.Most models are unable to reproduce the observed snow depth gradient from the Canadian Arctic to the outer areas and the largest thinning rate in the central Arctic.Future projections suggest that snow depth in the Arctic will continue to decrease from 2015 to 2099.Under the SSP5-8.5 scenario,the Arctic will be almost snow-free during the summer and fall and the accumulation of snow starts from January.Further investigation into the possible causes of the issues for the simulated snow depth by some models based on the same family of models suggests that resolution,the inclusion of a hightop atmospheric model,and biogeochemistry processes are important factors for snow depth simulation.     

北极海洋细菌BSw20353的胞外蛋白酶性质

从北极楚科奇海水中分离到一株产蛋白酶耐冷河豚毒素假交替单胞菌BSw20353。该菌可合成多种胞外蛋白酶,而培养温度影响蛋白酶的合成。分离纯化出其中一种在15℃、25℃培养时均有生成的酶:该酶最适作用温度55℃;最适pH8;金属离子Hg2+、Sr2+抑制酶活,Fe2+、Mn2+则具有激活作用;该酶属于金属蛋白酶,受螯合剂邻二氮杂菲、EDTA及EGTA抑制,基本不受丝氨酸蛋白酶抑制剂PMSF、TPCK及TLCK抑制,半胱氨酸蛋白酶抑制剂E-64对该酶无抑制作用,天冬氨酸蛋白酶抑制剂pepstatin则具有一定抑制作用;SDS、二硫苏糖醇、碘乙酸可抑制酶活;而在变性剂尿素、盐酸胍作用下,酶活反而有所增高。     

两次不同ENSO背景下云南冬季极端冷事件的成因分析

2008年初和2016年初分别经历了一次中等强度以上的La Ni?a和El Ni?o事件,在不同的厄尔尼诺-南方涛动（El Ni?o/Southern Oscillation,ENSO）背景下,云南均发生了低温雨雪冰冻天气。本文利用大气环流、海表温度、云南124个观测站逐月温度等资料,通过多种统计方法探讨了不同ENSO背景下极端冷事件发生的原因。结果表明：1)2008年初和2016年初云南冬季极端冷事件在2月表现更明显。2）不同ENSO背景下,2月大气环流和云南气温变化差异较大。La Ni?a(El Ni?o)年西伯利亚高压加强（减弱）,位势高度场北（西）高南（东）低,西太平洋副高偏弱（强）,菲律宾异常（反）气旋西北侧异常北（南）风加强,东亚冬季风偏强（弱）,云南东部气温偏低（高）。3)2008年和2016年的东北太平洋大气环流异常对赤道中东太平洋海温异常均有响应,同时2008年赤道中东太平洋冷海温作用激发的菲律宾气旋西部偏北气流对东亚冬季风的加强和向南活动有重要影响,而2016年赤道中东太平洋暖海温对菲律宾地区环流变化的影响并不显著。4）北极涛动（Arctic Oscillation...     

近11年中国寒潮频发的机理分析

利用全国840个站点观测资料以及ERA5再分析资料,分析了过去63 a(1960—2022年)冬半年(前一年10月—当年4月)全国性寒潮频次的年代际变化特征。统计结果表明:在全球变暖背景下,寒潮频次的下降趋势在2012年发生了转折,2012—2022年呈现显著上升趋势。2012—2022年,乌拉尔山阻塞频率与全国性寒潮发生频次呈显著负相关。乌拉尔山阻高会抑制高空急流发生发展,大气经向环流减弱,北极内冷气团南下受阻,从而减少寒潮发生的频次。同时乌拉尔山阻高与东亚中高纬地区地面2 m温度经向分布联系紧密,乌拉尔山阻塞的频繁发生往往会出现更多的北极增温、中纬度地区降温的天气尺度现象。此外,北极增暖效应本身也与我国寒潮频次有显著的负相关,北极增暖会减小中高纬温度差,西风带减弱,进而减弱冷空气的输送。近11 a,乌拉尔山阻塞频率呈显著减少趋势,相应地,等熵面位涡经向梯度具有线性增加趋势,不利于阻塞高压的维持,伴随北极增暖效应也呈现出减弱态势,这样的大气环流配置有利于近年来我国寒潮频次的增加。     

末次间冰段以来北极及北半球其他地区气候变化

Based on temperature reconstruction and proxy data from 14 sites in the Northern Hemisphere, this paper focused on comparing the cycles of temperature variations between the Arctic and other areas, including Atlantic, Europe, China, Asia, Pacific, Indian Ocean, and America during the transition from the last Interstade to the Last Glacial Maximum, from the Last Glacial Maximum to megathermal period in Holocene and the transition of the Little Ice Age （LIA） by the methods of Singular Spectrum Analysis （SSA） and Maximum Entropy Spectrum （MES）. The results showed that environmental changes in the Arctic are most similar to that in the North American and better similar to Asia, Atlantic and Pacific, the least similar to Indian Ocean and Europe. The 1500-year oscillation of temperature existed both in Arctic and Europe.     

北极涛动的年代际变化及其气候影响

北极涛动(Arctic Oscillation,AO)是北半球热带外地区大气环流变率的主导模态,对北半球以及区域尺度气温变化具有重要影响.AO可在没有外强迫条件下通过d波流相互作用形成,因此它被认为是全球气候系统内部变率的重要组成部分.研究年代际尺度上AO的变化及其气候影响,可加深对当前北半球气候变化规律的物理理解,也...