极地冰冻圈雪冰--全球变化研究的最前沿--兼述中国极地研究中心极地冰川学研究的回顾与展望

一、南、北极冰冻圈雪冰是研究全球变化的关键地区。南、北两极是地球系统的重要组成部分,而极地冰冻圈的雪冰又是影响大气与海洋运动的关键环节。极地冰冻圈雪冰作为地球的最大冷源,与赤道共同作用,形成了地球大气环流的主要驱动力;南极冰盖融水形成的底层水又是驱动全球大洋环流运动的关键因素。因此,极地冰冻圈雪冰状态的变化,会对地球大气和海洋环流产生重要影响,从而影响整个地球气候系统。     

长江口盐度的时空变化特征及其指示意义

2003年2,7月在长江口进行了枯、洪季大规模综合水文测验,布控范围西自江阴东至口外-20m,测验站点覆盖4条入海汊道.测验资料统计分析表明:(1)径流大小、汊道分流比、潮汐强弱和地形条件是控制盐度时空变化的主要要素;(2)在盐度空间分布上从大至小的顺序是:北支,南槽,北槽,北港口;(3)北支枯季发生盐水倒灌南支,而洪季可有一半以上区段为淡水所控;在其他3个入海汊道中,北港口门段是长江口盐淡水混合相对最弱的区段,盐度潮周期变幅最大,但洪枯变幅最小;南槽的盐淡水混合较强,盐度潮周期变幅较小,但洪枯变幅很大;北槽介于两者之间.(4)盐度时空变化反映洪季北支、南港和南槽分流比都有所增加.     

黄海辐射沙洲沉积物地球化学特征及其环境意义

对黄海辐射沙洲烂沙洋水道区域的3个钻孔共81个沉积物样品进行了微量、常量元素分析和^14C测年分析．化学元素质量分数的变化与当时沉积环境的变化相对应。突发事件(如风暴潮)的发生不但在沉积物的岩性上有所体现,而且在微量元素质量分数的变化上也有很明显的体现。微量元素Zr可作为沉积能量变化的地化指示剂,潮汐通道北部的西太阳沙区域的沉积动力环境在4000a以前是较弱的。潮流通道的上段沉积物是来自水深较浅的区域,由于潮流和波浪的作用使其能够保持稳定的水深。     

西北太平洋热带气旋发生的时空变化特征

利用中国气象局整编的1949-1988年的《台风年鉴》和1989-2000年的《热带气旋年鉴》资料，统计分析了西北太平洋热带气旋的主要发生源地、各强度等级热带气旋发生的经纬度变化特征、各强度等级热带气旋发生源地和发生频率的季节变化特征。结果表明：西北太平洋有三个热带气旋的主要发生地，分别是南海中北部偏东洋面、菲律宾以东至加罗林群岛之间的洋面、加罗林群岛一带洋面；热带气旋强度越强，发生位置越偏南、偏东；热带气旋平均发生源地存在明显的季节变化特征，冬季平均发生源地偏南偏东，以后逐渐向北向西偏移，夏季以后又向南向东偏移；各强度等级热带气旋2月平均发生频率最小，8月平均发生频率最大，全年TC较集中地发生在7～10月期间。     

海洋固氮蓝藻Calothrix sp.与Lyngbya sp.固氮生理的研究

研究盐度、昼夜变化、温度及阿特拉津(光合系统Ⅱ抑制剂)对2种海洋固氮蓝藻Calothrixsp.strain(代号为MCT1)和Lyngbyasp.strain(代号为MCT6)固氮活性的影响。结果表明,MCT1在盐度10—48范围内具有相对较高的固氮活性,在盐度为30时固氮活性最高,达到0.687 2μmolC2H2.(g.h)-1;而MCT6随盐度改变固氮活性变化幅度较大,盐度为24时具有最高固氮活性,其活性为0.876 8μmolC2H2.(g.h)-1。MCT1和MCT6固氮活性的昼夜变化明显不同,具有异型胞的海洋固氮蓝藻MCT1白天的固氮活性明显高于夜晚;而无异型胞的MCT6最高固氮活性发生在晚上,白天固氮活性较低。一定浓度的阿特拉津通过抑制光合作用阻断能量和还原剂的提供,使藻体在较短时间内丧失固氮能力。加入阿特拉津后2种藻体的固氮活性与对照组相比有明显的变化,实验第3天开始MCT1的所有经阿特拉津处理的样品固氮活性丧失;MCT6经(50—1 000)×10-6阿特拉津处理的样品从实验第3天开始固氮活性完全消失。     

吕宋海峡输送年际变异数值研究

利用MITgcm数值模式1980—2001年的常规模拟输出数据,研究了吕宋海峡22年平均的体积、热量和盐量输送随深度的变化,并利用小波变换分别分析了吕宋海峡3个层次(0—145、145—915、915—1 837m)体积和热量输送的年际变化,主要结果如下。(1)在吕宋海峡1 837m层以下,仍有一定数量的西北太平洋海水(体积和盐)西向输送到南海;(2)915—1 615m层的年际体积输送的变化趋势与上两个层次(0—145m、145—915m)类似,但是在某些ENSO时期(如1985、1987、1991—1995年),其年际变化与145—915m层年际变化的位相相反;(3)吕宋海峡年际体积(热量)输送的小波谱图较明显地反映出ENSO现象对吕宋海峡不同层次的输送均产生一定影响。145—915m层次的吕宋海峡年际体积输送与ENSO现象相关性显著。     

珠江口近30a的SST变化特征分析

根据珠江口多个定点站近30a表层海水温度（SST）实测资料和气象站观测的气温资料，使用功率谱和小波分析方法，计算分析珠江口SST变化特点、上升趋势及其与El Nino／La Nino的响应关系．结果表明各月SST存在着1-2℃的海域差异，SST的年较差达10～11℃，SST的季节变化与全球气候变暖呈显著相关．1971-2003年SST呈显著上升趋势，其线性上升率为0．019～0．034℃／a，且珠江口外高于口内．El Nino／La Nino事件对珠江口SST变化的影响并非单一的对应关系．     

海坛海峡二维潮流场数值模拟

海坛海峡为南北狭长型海峡，海峡内潮波属于前进波．本文建立了平面二维浅水波数学方程，利用欧拉-拉格朗日差分方法得到数值解，模型采用随时间变化的动边界技术，成功地模拟了海坛海峡的前进波特征，并根据实测数据进行了验证．同时计算了同潮时线和等振幅线，不同时刻的潮流场和潮流平均流速分布．计算结果表明，北部湾口M2分潮高潮时间比南部湾口早约5～6min，等振幅线范围约为2．12～2．15m．海峡内流速分布呈南北强、中间弱的特点，最大流速1m／s左右．     

东、黄海海表面温度季节内变化特征的EOF分析

基于1998—2004年的TRMM/TMI卫星遥感海面温度(SST)数据,在初步分析东、黄海SST的季节分布特征的基础上,采用EOF方法分析了SST的季节内变化特征,进而对SST季节内变化的可能机制进行了探讨。EOF分析获得的前4个模态的累积方差贡献率为57.07%,其结果基本反映了东、黄海SST变化的主要物理过程。其中,EOF的第一模态的方差贡献率占30.17%,其空间模态揭示了以东海北部为中心的、整个海域SST变化趋于一致的特征,这一模态的显著变化周期为6.3周;第二模态的方差贡献率占14.36%,其空间模态呈现东南海域与西北海域SST的反相变化趋势,显著变化周期为8.7周和10.6周;第三模态的方差贡献率占7.02%,其空间SST变率最大的区域位于黄海海域,显著变化周期为6.8,8.7,10.2周等;第四模态的方差贡献率占5.52%,其空间SST变率最大的区域位于东、黄海近海,显著变化周期为6.8周。东、黄海SST季节内变化与此海区大气中的季节内振荡是紧密相关的。     

1980-2000年中国耕作土壤有机碳的动态变化

通过分析我国1980年来耕作土壤有机质的实测数据,对比研究了90年代末和80年代初两个时段土壤有机碳密度的变化特征,并对变化的原因和未来发展趋势进行了探讨。结果表明,总体上我国实测点位(或区域)耕作土壤平均有机碳密度在此期间略有增加。其中,华北黄淮海潮土和褐土区、下辽河平原棕壤农业区和长江以南的水稻土区增幅分别达19%(0.24 kg/m2)、14%(0.29 kg/m2)和16%(0.29 kg/m2);相反,云南砖红壤区、东北和内蒙的黑土和黑钙土区有机碳损失,下降幅度分别达27%(1.01 kg/m2)和3%(0.11 kg/m2)。黄土高原的黑垆土和黄绵土区,山西北部的褐土区、新疆西北部的灌耕土区没有明显变化。两时段有机碳密度的空间分布与气候带总体一致,但20年间有机碳含量变化与80年代初的初始含量呈显著负相关。有机碳含量在低值区增加与近年来农田轮作、施肥和灌溉面积增加等农作措施的改善有关,而高值区的下降则与耕作时间短、强度大和初始含量高有关。根据现有耕作土壤与未耕作状态的碳损失状况估算,如果能在未来30~50年通过合理的农业措施使土壤有机碳损失量恢复50%,则华北、西北、华中南、西南和东北地区分别可能具有约51%、26%、7%、17%和30%的增长空间,指示我国耕作土壤具有较大的碳汇潜力。