2009-2013年普里兹湾表层水体中生物硅含量的年际变化及其与全球气候事件的关系

利用中国南极科学考察期间获得的颗粒物样品,对南大洋普里兹湾海域水体中生物硅的含量分布及年际变化情况进行了分析。研究结果显示:在2013年夏季普里兹湾表层水体中生物硅含量在0.38—8.62μmol/dm3之间变化,平均为1.55±1.86μmol/dm3。生物硅在67°S以南湾内区域表层水体中的含量明显高于67°S以北的湾外区域,最大值出现在普里兹湾陆架区,生物因子是表层水体生物硅含量分布的主控因子。根据不同年份即25、26、27、28、29次南极科学考察期间获取的数据研究显示,普里兹湾表层水体中生物硅含量存在明显的年际差异。历史数据分析结果表明,气候事件对普里兹湾海冰变化有明显的影响,因而对相应年份该海域浮游植物数量和种群结构也会产生一定的影响,从而导致表层水体中生物硅含量的年际差异。     

Short- and long-term response of phytoplankton to ENSO in Prydz Bay,Antarctica: Evidences from field measurements,remote sensing data and stratigraphic biomarker records

The study provides one of the first lines of evidence showing linkages between Antarctic phytoplankton abundance and composition in response to ENSO, based on historical reconstruction of sediment biomarkers. In addition to sediment biomarkers, field measured and remote sensing data of phytoplankton abundance were also recorded from Prydz Bay, Eastern Antarctica. Com-munity structure of field measured phytoplankton showed significant El Ni？o/La Ni？a-related succession during 1990 to 2002. In general, the number of algae species decreased during El Ni？o and La Ni？a years compared to normal years. Austral summer monthly variation of remotely sensed chlorophyll-a （Chl-a）, particulate organic carbon （POC）, and sea surface temperature （SST） indicated that ENSO impacted the timing of phytoplankton blooms during 2007 to 2011. Phytoplankton blooms （indicated by Chl-a and POC） preceded the increases in SST during El Ni？o years, and lagged behind the SST increases during La Ni？a years. Stratigraphic record of marine sedimentary lipid （brassicasterol, dinosterol and alkenones） biomarkers inferred that the proportions of different algae （diatoms, dinoflagellates and haptophytes） changed significantly between El Ni？o and La Ni？a events. The relative proportion of diatoms increased, with that of dinoflagellates being decreased during El Ni？o years, while it was reversed during La Ni？a years.     

南极普里兹湾可培养浮游细菌群落结构研究

针对南极普里兹湾内达恩利角附近海域的3个测站共12份海水样品,采用寡营养培养基分离培养极地浮游细菌,通过PCR方法获取其中95株细菌的16S rRNA基因序列。序列分析结果表明,分离获得的95株细菌分属α-变形杆菌纲(Alphaproteobactia)、γ-变形杆菌纲(Gammaproteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)3个类群下的35个不同分类单元,其中α-变形杆菌纲为优势细菌,在不同水层中所占的比例为52.6%—62.5%。通过Shannon多样性指数分析发现,南极普里兹湾陆架区测站P2-14多样性指数较陆坡区两测站P2-11和P2-8的高,细菌多样性与浮游植物量和生产力水平呈现正相关。表层细菌Shannon多样性指数最低,50 m水层最高,100和200 m水层多样性指数变化不明显,真光层水体中细菌垂直分布与营养盐和溶解氧浓度存在关联。此外,采用寡营养陈海水培养基,还获得了一些与已报道的16S rRNA基因序列相似性较低的菌株,它们代表了微生物新物种,可能也是南极真光层特有的细菌。研究工作表明,南极普里兹湾真光层水体中蕴藏着丰富的浮游细菌资源,它们有待保护、开发和利用。     

南极普里兹湾表层沉积物中生物钡的含量与分布

利用中国南极科学考察第21和27航次采集的普里兹湾表层沉积物样品,分析了其中BBa的含量及分布特征,并讨论了控制其分布的相关因素。结果表明:分别利用直接扣除法和分步萃取法获得的BBa含量差别较大,直接扣除法获得的含量明显高于分步萃取法,这是因为扣除法获得的BBa中包含了大量的非生源钡,比如与样品中含砂量有密切联系的铁锰氧化物结合态钡,从而导致在该海域采用直接扣除法缺乏合理性。分步萃取法获得表层沉积物中BBa含量为104—445μg·g-1,平均值为227μg·g-1,呈现明显的空间分布差异,整体分布趋势为湾中心区域较高,浅滩及冰缘区较低。表层沉积物样品中BBa的含量及分布与BSi、OC以及上层水体的叶绿素a和初级生产力情况密切相关,说明上层水体的生物生产状况是BBa分布的主要控制因素。     

Thermodynamic properties of snow cover on sea ice during the austral summer in Prydz Bay,East Antarctica

The thermodynamic properties of snow cover on sea ice play a key role in the ice-ocean-atmosphere system and have been a focus of recent scientific research. In this study, we investigated the thermodynamic properties of snow cover on sea ice in the Nella Fjord, Prydz Bay, East Antarctica(69°20′S, 76°07′E), near the Chinese Antarctic Zhongshan Station. Our observations were carried out during the 29th Chinese National Antarctic Research Expedition. We found that the vertical temperature profile of snow cover changed considerably in response to changes in air temperature and solar radiation during the summer. Associated with the changes in the temperature profile were fluctuations in the temperature gradient within the upper 10 cm of the snow cover. Results of previous research have shown that the thermal conductivity of snow is strongly correlated with snow density. To calculate the thermal conductivity in this study, we measured densities in three snow pits. The calculated thermal conductivity ranged from 0.258–0.569 W?m-1?K-1. We present these datasets to show how involved parameters changed, and to contribute to a better understanding of melting processes in the snow cover on sea ice.     

东南极普里兹湾1990年1—2月大风过程与气旋和锋面活动分析

本文用澳大利亚墨尔本气象中心,苏联南极青年站地面天气图和NOAA-10,NOAA-11极轨卫星云图确定了东南极普里兹湾及其附近海域1990年1—2月份气旋中心位置;讨论了这些气旋的活动特征。分析了实测大风对应的天气系统,天气形势和卫星云图特征,指出普里兹湾沿海存在气旋、锋面以及锋面云和气旋先后相继的影响。锋面及锋面、气旋先后相继影响与500hPa上的强高压脊天气形势、强风与锋面带中纹理非常不均匀区域有密切关系。     

东南极普里兹湾陆隆区脊状沉积体的结构和形成过程

东南极普里兹湾陆隆区发育数个近垂直陆缘的脊状沉积体,这些沉积体记录了区域冰川活动和底流变化的历史。本文主要利用多道地震资料和水深资料对这些脊状沉积体的平面展布、走向上的结构差异进行了研究,在此基础上讨论了不同脊状沉积体的形成过程。结果表明研究区内脊状沉积体有两种不同结构类型:西部Wild峡谷两侧不对称发育的浊流堤岸沉积形成两个平行峡谷的脊状沉积体;东部数个脊状沉积体的形成与其下长期存在的浊流活动引起的穿时沉积间断面有关。不同峡谷的浊流活动起始时代不一,西部的Wild峡谷起始时代和陆隆区冰海沉积起始时代(P1)一致;东部Wilkins峡谷以及Murray峡谷从后期的P3(约26.1 Ma)开始,代表普里兹湾地区的一次冰川极盛事件。研究区所有峡谷及其浊流活动均随时间向海扩展,造成相应的脊状沉积体向海扩展。在脊状沉积体外缘区域,浊流输送而来的细粒沉积物在向西的底流作用下形成大型深海沉积物波。     

2011年夏季南大洋普里兹湾颗粒态生物硅的分布与变化特征

利用中国第27次南极科学考察期间获得的颗粒物样品,对南大洋普里兹湾海域水体中颗粒态生物硅的含量及分布特征进行了初步研究,分析了该海域颗粒态生物硅与营养盐、浮游植物以及颗粒有机碳之间的关系,同时结合历史数据对比了颗粒态生物硅的年际变化情况。研究结果显示：在2011年夏季普里兹湾表层水体中颗粒态生物硅含量在0.76-19.72μmol/ dm3之间变化,平均为6.06±4.55μmol/ dm3。在表层水体中的分布趋势是67°S以南的湾内区域颗粒态生物硅含量明显高于67°S以北的湾外区域,最大值出现在普里兹湾陆架区。在垂向分布上,P3断面水体中颗粒态生物硅含量随深度增加而减少。根据不同年份即24,25,26,27次南极科学考察期间获取的数据对比分析显示,颗粒态生物硅含量虽存在一定的年际差异,但是在普里兹湾的分布趋势基本一致。颗粒态生物硅含量的变化特征与硅酸盐相反与叶绿素a、颗粒有机碳相似。     

南极普里兹湾附近海域表层海流特征分析

利用第29次南极科考期间在普里兹湾海区释放的8个Argos漂流浮标所获的总计662 d的数据,对普里兹湾及其邻近海域的表层海流特征进行了分析,并和以前的研究结果进行对比,结果表明:普里兹湾西部和北部表层海流基本呈现向西的流动,说明此地区的表层海流以沿南极大陆的逆时针沿岸流为主。普里兹湾东部海流呈现先向南再向西或先向南再向北的流动,普里兹湾西北部海流呈现向南的流动。8个浮标平均流速在0.02—0.20 m·s~(-1)之间,最大流速为1.57 m·s~(-1),流速1.0 m·s~(-1)的大流速区主要集中在普里兹湾、克洛斯角外侧、达恩利角外侧海域,流速1.5 m·s~(-1)的大流速区只出现在普里兹湾、克洛斯角外侧两处海域。     

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．