2011年 第33卷 第2期
2011, 33(2): 1-10.
摘要:
利用1982—2008年间的高分辨率CTD数据,对夏季位于北白令海陆架底层的冷水团性质及其多年变化进行了研究。结果表明,依据该区域水体在温盐性质上的差异可以分为4类:陆架冷水团(BSW_C),白令海陆坡流水(BSCW),混合变性水(MW),陆架表层暖水(BSW_S)。以-1 ℃,2 ℃和4 ℃温度等值线指示水团边界,清楚地将这4种水体区分开来。夏季温度在-1 ℃以下的冷水团通常位于61.5°N以北和深度不超过70 m的陆架底层。部分年份在冷水团的南部会出现"冷中间层"的现象,其原因与陆架水和陆坡流水的相互作用过程有关。据现有数据我们定义了"边缘最低温度"和"核心最低温度"两个指标对冷水团的年际变化进行了研究。北白令海陆架的夏季底层冷水的核心最低温度的多年平均值是-1.61 ℃,与海水平均冰点温度相差0.2 ℃,表明夏季冷水团中心仍保留了冬季水的低温特征。1989,1994,2002,2003,2004和2005年冷水团势力分布范围相对于多年平均水平要弱一些,为"暖相年",而最近十年夏季底层水的这种冷暖相位的变化在整个白令海陆架上具有一致的变化趋势。
利用1982—2008年间的高分辨率CTD数据,对夏季位于北白令海陆架底层的冷水团性质及其多年变化进行了研究。结果表明,依据该区域水体在温盐性质上的差异可以分为4类:陆架冷水团(BSW_C),白令海陆坡流水(BSCW),混合变性水(MW),陆架表层暖水(BSW_S)。以-1 ℃,2 ℃和4 ℃温度等值线指示水团边界,清楚地将这4种水体区分开来。夏季温度在-1 ℃以下的冷水团通常位于61.5°N以北和深度不超过70 m的陆架底层。部分年份在冷水团的南部会出现"冷中间层"的现象,其原因与陆架水和陆坡流水的相互作用过程有关。据现有数据我们定义了"边缘最低温度"和"核心最低温度"两个指标对冷水团的年际变化进行了研究。北白令海陆架的夏季底层冷水的核心最低温度的多年平均值是-1.61 ℃,与海水平均冰点温度相差0.2 ℃,表明夏季冷水团中心仍保留了冬季水的低温特征。1989,1994,2002,2003,2004和2005年冷水团势力分布范围相对于多年平均水平要弱一些,为"暖相年",而最近十年夏季底层水的这种冷暖相位的变化在整个白令海陆架上具有一致的变化趋势。
2011, 33(2): 11-19.
摘要:
自2004年以来,在加拿大海盆频繁发生的次表层暖水(near surface temperature maximum,NSTM)现象是北极快速变化响应的事实之一。采用2008年中国第3次北极科学考察的CTD数据和西北冰洋联合研究计划与美国波弗特环流观测系统计划2008年航次的CTD数据以及冰浮标ITP18数据,对加拿大海盆的NSTM现象进行了精细结构的分析。结果表明,NSTM的温度垂直结构与海冰关系密切,在海冰密集度较大的区域,发展成熟的NSTM的盐跃层稳定,温度极大值均小于-1.0℃,而且垂向温度结构差异不大,多为典型的单峰结构;在海冰边缘区和开阔水域,由于受气象条件的影响较大,盐跃层不十分稳定,温度极大值和温度的垂向分布差异较大,常出现双峰甚至多峰结构。NSTM温度极大值出现的深度不仅与NSTM发生、发展的时间有关,而且与纬度有关,纬度越高,深度越深。NSTM的发生、发展和消衰的时间尺度为1 a,夏季发生,秋季和冬季不断向表层和下层传递热量,温度峰值变小,第二年的春季消失。
自2004年以来,在加拿大海盆频繁发生的次表层暖水(near surface temperature maximum,NSTM)现象是北极快速变化响应的事实之一。采用2008年中国第3次北极科学考察的CTD数据和西北冰洋联合研究计划与美国波弗特环流观测系统计划2008年航次的CTD数据以及冰浮标ITP18数据,对加拿大海盆的NSTM现象进行了精细结构的分析。结果表明,NSTM的温度垂直结构与海冰关系密切,在海冰密集度较大的区域,发展成熟的NSTM的盐跃层稳定,温度极大值均小于-1.0℃,而且垂向温度结构差异不大,多为典型的单峰结构;在海冰边缘区和开阔水域,由于受气象条件的影响较大,盐跃层不十分稳定,温度极大值和温度的垂向分布差异较大,常出现双峰甚至多峰结构。NSTM温度极大值出现的深度不仅与NSTM发生、发展的时间有关,而且与纬度有关,纬度越高,深度越深。NSTM的发生、发展和消衰的时间尺度为1 a,夏季发生,秋季和冬季不断向表层和下层传递热量,温度峰值变小,第二年的春季消失。
2011, 33(2): 20-26.
摘要:
利用中国第3次北极科学考察所布放海冰物质平衡浮标(Ice Mass-Balance buoy, IMB)的观测数据,分析了北冰洋中心区多年冰2008年8月—2009年7月温度与物质平衡的变化特征。结果表明,冰温廓线呈现明显的季节变化,秋季降温过程从海冰表面开始向冰体内部传播。海冰底部的生长/消融率受海水温度控制,随水温的降低,在2月初达到的最大值为1.7 cm/d;在2008年10月中旬至2009年6月下旬为海冰的生长期内,海冰底部平均生长率为0.6 cm/d,海冰底部厚度增长量为160.3 cm;海冰底部的消融较海冰表面约有1个月的滞后。分析海面风场对海冰漂移的影响显示,海冰漂移速率约为风速的2.13%。
利用中国第3次北极科学考察所布放海冰物质平衡浮标(Ice Mass-Balance buoy, IMB)的观测数据,分析了北冰洋中心区多年冰2008年8月—2009年7月温度与物质平衡的变化特征。结果表明,冰温廓线呈现明显的季节变化,秋季降温过程从海冰表面开始向冰体内部传播。海冰底部的生长/消融率受海水温度控制,随水温的降低,在2月初达到的最大值为1.7 cm/d;在2008年10月中旬至2009年6月下旬为海冰的生长期内,海冰底部平均生长率为0.6 cm/d,海冰底部厚度增长量为160.3 cm;海冰底部的消融较海冰表面约有1个月的滞后。分析海面风场对海冰漂移的影响显示,海冰漂移速率约为风速的2.13%。
2011, 33(2): 27-35.
摘要:
利用2008年8月21 29日我国第3次北极考察期间在北冰洋海区(84°27'N ,143°37'W 85°13'N, 147°20'W)冰站观测的湍流资料及相关资料,对海冰近地层湍流通量及其特征参数进行了研究。结果表明:观测期间浮冰近地层始终存在逆温和逆湿层。这与我们以前(1999年在75°N和2003年在78°N)的观测结果一致。平均感热和潜热通量分别为0.5 W/m2和2.4 W/m2。其结果与75°N和75°N的观测结果有所不同,显示出冰面释放的潜热在85°N浮冰的消融过程中起重要作用。观测期间大气以近中性层结为主(占样本数91%)。通过拖曳系数(CD)与10 m风速(U)和稳定度(z/L)的关系,得到的近中性层结条件下CDN的平均值为1.64×10-3。对SHEBA试验提出的新参数化方案在本次观测区的普适性进行的检验显示, 新参数化方案中的普适函数用于北冰洋浮冰区弱稳定层结下的具有相当大的优势。
利用2008年8月21 29日我国第3次北极考察期间在北冰洋海区(84°27'N ,143°37'W 85°13'N, 147°20'W)冰站观测的湍流资料及相关资料,对海冰近地层湍流通量及其特征参数进行了研究。结果表明:观测期间浮冰近地层始终存在逆温和逆湿层。这与我们以前(1999年在75°N和2003年在78°N)的观测结果一致。平均感热和潜热通量分别为0.5 W/m2和2.4 W/m2。其结果与75°N和75°N的观测结果有所不同,显示出冰面释放的潜热在85°N浮冰的消融过程中起重要作用。观测期间大气以近中性层结为主(占样本数91%)。通过拖曳系数(CD)与10 m风速(U)和稳定度(z/L)的关系,得到的近中性层结条件下CDN的平均值为1.64×10-3。对SHEBA试验提出的新参数化方案在本次观测区的普适性进行的检验显示, 新参数化方案中的普适函数用于北冰洋浮冰区弱稳定层结下的具有相当大的优势。
2011, 33(2): 36-41.
摘要:
利用2008年8月20 27日我国第3次北极考察队在85°N附近设立的冰站上进行的湍流通量、辐射观测所获取的相关资料,采用涡动相关法对夏季北冰洋浮冰下垫面的近地层参数进行了估算。结果显示,观测期间浮冰区冰雪面的平均感热、潜热和净辐射通量分别是0.2 W/m2,1.2 W/m2和9.9 W/m2,表明下垫面获得的大部分热能用于融冰和向冰下输送,只有一小部分以感热和潜热的方式加热大气;浮冰表面反射率变化范围为0.68 0.82,平均为0.76;近中性层结条件下的平均拖曳系数为1.65×10－3,略大于中国首次和二次北极考察的估算值;CO2通量多数情况下为负值,变化范围是－0.09 +0.06 mg/(m2·s),平均值是－0.015 mg/(m2·s),表明夏季北冰洋冰站区域是大气CO2的汇区。
利用2008年8月20 27日我国第3次北极考察队在85°N附近设立的冰站上进行的湍流通量、辐射观测所获取的相关资料,采用涡动相关法对夏季北冰洋浮冰下垫面的近地层参数进行了估算。结果显示,观测期间浮冰区冰雪面的平均感热、潜热和净辐射通量分别是0.2 W/m2,1.2 W/m2和9.9 W/m2,表明下垫面获得的大部分热能用于融冰和向冰下输送,只有一小部分以感热和潜热的方式加热大气;浮冰表面反射率变化范围为0.68 0.82,平均为0.76;近中性层结条件下的平均拖曳系数为1.65×10－3,略大于中国首次和二次北极考察的估算值;CO2通量多数情况下为负值,变化范围是－0.09 +0.06 mg/(m2·s),平均值是－0.015 mg/(m2·s),表明夏季北冰洋冰站区域是大气CO2的汇区。
2011, 33(2): 42-47.
摘要:
在中国第3次北极科学考察浮冰站开展了积雪/海冰反照率观测。本文对观测结果进行了分析,并结合一维高分辨雪/冰模式(HIGHTSI)对3个常用的反照率参数化方案在天气尺度的表现进行了评估。观测期间测站反照率变化范围0.75 0.85,其天气尺度变化同天气和表面冰、雪状况紧密相关,降雪和吹雪过程可改变表面积雪厚度及水平分布,进而显著影响反照率。考虑雪、冰厚度变化时,模式能很好的再现反照率的变化趋势,但难以准确模拟出反照率的日变化。
在中国第3次北极科学考察浮冰站开展了积雪/海冰反照率观测。本文对观测结果进行了分析,并结合一维高分辨雪/冰模式(HIGHTSI)对3个常用的反照率参数化方案在天气尺度的表现进行了评估。观测期间测站反照率变化范围0.75 0.85,其天气尺度变化同天气和表面冰、雪状况紧密相关,降雪和吹雪过程可改变表面积雪厚度及水平分布,进而显著影响反照率。考虑雪、冰厚度变化时,模式能很好的再现反照率的变化趋势,但难以准确模拟出反照率的日变化。
2011, 33(2): 48-59.
摘要:
利用2008年夏季中国第3次北冰洋考察所获取的GPS探空资料对北冰洋(79° 85.5°N,144° 170°W)浮冰区对流层大气的垂直结构进行了研究。结果表明:北冰洋浮冰区对流层中部大气的平均温度递减率为6.47 ℃/km;对流层顶高度为8.0 10.7 km,平均为9.3 km,对流层顶温度为 －59.4 －43.5 ℃,平均约－50.5 ℃;边界层中强逆温层层底高度、逆温强度和边界层高度均存在明显的日变化特征,强逆温层层底高度和边界层高度在夜间分别约为700和800 m,白天随着太阳辐射的加强在午后两者分别可抬升至850和1 000 m以上,逆温强度则由夜间向白天明显减弱。
利用2008年夏季中国第3次北冰洋考察所获取的GPS探空资料对北冰洋(79° 85.5°N,144° 170°W)浮冰区对流层大气的垂直结构进行了研究。结果表明:北冰洋浮冰区对流层中部大气的平均温度递减率为6.47 ℃/km;对流层顶高度为8.0 10.7 km,平均为9.3 km,对流层顶温度为 －59.4 －43.5 ℃,平均约－50.5 ℃;边界层中强逆温层层底高度、逆温强度和边界层高度均存在明显的日变化特征,强逆温层层底高度和边界层高度在夜间分别约为700和800 m,白天随着太阳辐射的加强在午后两者分别可抬升至850和1 000 m以上,逆温强度则由夜间向白天明显减弱。
2011, 33(2): 60-68.
摘要:
2008年7月至9月,中国第3次北极科学考察期间,在走航路线上利用黑碳仪对黄海-日本海-鄂霍次克海-西北太平洋-白令海-楚科奇海-加拿大海盆等海区上的黑碳气溶胶浓度进行连续观测,最北观测位置达85°21.3'N。观测结果显示,北冰洋是全航线黑碳浓度最低的海区,平均浓度为(5.3±3.7)ng/m3;在70°N以北的海区范围内黑碳浓度纬向梯度分布不显著。后向气流轨迹的分析显示,夏季期间环北冰洋陆地向北冰洋的输送作用很弱,是北冰洋海区内大气黑碳浓度较低、变化幅度较小、纬向分布不明显的主要原因。日本海、黄海海区的黑碳浓度比较接近,也是整个航线各海区中最高的。7月份去程期间,这两个海区的黑碳浓度均为140 160 ng/m3;9月回程期间为400 500 ng/m3,约为7月份的3倍。对不同海区黑碳浓度差异的分析以及后向气流轨迹的分析均显示,陆源输送是影响海洋大气中黑碳气溶胶浓度的关键因素。
2008年7月至9月,中国第3次北极科学考察期间,在走航路线上利用黑碳仪对黄海-日本海-鄂霍次克海-西北太平洋-白令海-楚科奇海-加拿大海盆等海区上的黑碳气溶胶浓度进行连续观测,最北观测位置达85°21.3'N。观测结果显示,北冰洋是全航线黑碳浓度最低的海区,平均浓度为(5.3±3.7)ng/m3;在70°N以北的海区范围内黑碳浓度纬向梯度分布不显著。后向气流轨迹的分析显示,夏季期间环北冰洋陆地向北冰洋的输送作用很弱,是北冰洋海区内大气黑碳浓度较低、变化幅度较小、纬向分布不明显的主要原因。日本海、黄海海区的黑碳浓度比较接近,也是整个航线各海区中最高的。7月份去程期间,这两个海区的黑碳浓度均为140 160 ng/m3;9月回程期间为400 500 ng/m3,约为7月份的3倍。对不同海区黑碳浓度差异的分析以及后向气流轨迹的分析均显示,陆源输送是影响海洋大气中黑碳气溶胶浓度的关键因素。
2011, 33(2): 69-76.
摘要:
对白令海峡64.3°N纬向断面镭同位素的研究表明,水体中226Ra比活度、228Ra比活度和228Ra/226Ra)A.R.存在明显的纬向变化,反映出太平洋与北冰洋水体交换的多种路径。根据温度、盐度和镭同位素的水平与垂直分布,太平洋水进入北冰洋的路径可能主要有3支,分别为白令海峡西侧的阿拉德水、白令海峡东侧的阿拉斯加沿岸水和中部的白令海陆架水。2003年7月和9月对该断面西侧站位进行的复测显示,水体中的226Ra比活度、228Ra比活度和228Ra/226Ra)A.R.发生了明显变化,9月份测值均高于7月份测值,说明白令海峡西部水体在9月份可能受到西伯利亚沿岸流南向混合的影响。
对白令海峡64.3°N纬向断面镭同位素的研究表明,水体中226Ra比活度、228Ra比活度和228Ra/226Ra)A.R.存在明显的纬向变化,反映出太平洋与北冰洋水体交换的多种路径。根据温度、盐度和镭同位素的水平与垂直分布,太平洋水进入北冰洋的路径可能主要有3支,分别为白令海峡西侧的阿拉德水、白令海峡东侧的阿拉斯加沿岸水和中部的白令海陆架水。2003年7月和9月对该断面西侧站位进行的复测显示,水体中的226Ra比活度、228Ra比活度和228Ra/226Ra)A.R.发生了明显变化,9月份测值均高于7月份测值,说明白令海峡西部水体在9月份可能受到西伯利亚沿岸流南向混合的影响。
2011, 33(2): 77-84.
摘要:
对白令海表层海水228Ra的分析表明,白令海表层海水228Ra比活度从低于检测限变化至0.81 Bq/m3,低于西北冰洋陆架区的报道值。表层水228Ra比活度和228Ra/226Ra)A.R.的空间分布均呈现由西南部中心海盆向东北部陆架区增加的趋势。由228Ra/226Ra)A.R.和盐度的关系揭示出白令海环流、白令海陆坡流和阿拉斯加沿岸流对228Ra和228Ra/226Ra)A.R.分布有明显影响。运用一维稳态扩散模型计算出白令海由中心海盆向东北部陆架方向上水体混合的水平涡动扩散系数为1.9×108 m2/d。结合海盆-陆架界面营养盐的水平浓度梯度,估算得硝酸盐、活性磷酸盐和活性硅酸盐由白令海中心海盆向东北部陆架区的水平输送通量,该通量对白令海东北部陆架区新生产力的贡献很小,其他途径输送的营养盐更为重要。
对白令海表层海水228Ra的分析表明,白令海表层海水228Ra比活度从低于检测限变化至0.81 Bq/m3,低于西北冰洋陆架区的报道值。表层水228Ra比活度和228Ra/226Ra)A.R.的空间分布均呈现由西南部中心海盆向东北部陆架区增加的趋势。由228Ra/226Ra)A.R.和盐度的关系揭示出白令海环流、白令海陆坡流和阿拉斯加沿岸流对228Ra和228Ra/226Ra)A.R.分布有明显影响。运用一维稳态扩散模型计算出白令海由中心海盆向东北部陆架方向上水体混合的水平涡动扩散系数为1.9×108 m2/d。结合海盆-陆架界面营养盐的水平浓度梯度,估算得硝酸盐、活性磷酸盐和活性硅酸盐由白令海中心海盆向东北部陆架区的水平输送通量,该通量对白令海东北部陆架区新生产力的贡献很小,其他途径输送的营养盐更为重要。
2011, 33(2): 85-95.
摘要:
利用1999,2003和2008年夏季(7—9月)三次中国北极科学考察数据资料,分析和讨论太平洋入流水营养盐的分布和楚科奇海关键生物地球化学过程对太平洋水化学性质的改造。结果表明,2003和2008年在白令海峡南部64.3°N纬向断面(BS断面)由于水团性质差异显著,营养盐呈西高、东低的分布趋势。2003年BS断面水柱上下分层明显,跃层以上水体营养盐浓度较低,可能是由生物泵作用和河流冲淡水稀释造成的。2008年BS断面东、西两侧水柱上下混合均匀,垂向营养盐浓度基本无变化;在海峡中部由于不同水团密度差异导致营养盐呈楔状分布,上层水体营养盐浓度较低。在BS断面2008年最高值大于2003年,这可能是BS断面西侧受到高营养盐的阿纳德尔流的影响,而在2003年考察BS断面未发现该水体的踪迹。太平洋水进入楚科奇海后由于浮游植物吸收利用和融冰水的稀释作用,沿170°W经向断面(C断面和R断面)的上层水体营养盐浓度明显低于跃层之下水体浓度。跃层之下水体受不同水团和Herald浅滩的影响,营养盐浓度在70°N以北海区浓度明显较高,但是仅从物理输送方面并不能找到太平洋水影响楚科奇海营养盐浓度的变化规律,这可能是有机质分解等化学过程有较大的年际变化。引入反映固氮和脱氮作用的参数N*,并结合DIN与P和DIN与Si含量比值讨论楚科奇海脱氮作用对太平洋入流水化学性质的改造程度。较低的DIN与P含量比值和偏负的N*数值表明,太平洋水流经白令海陆架时已经被脱氮作用改造而损失部分无机氮营养盐;进入楚科奇海后在底界面附近发生强烈的脱氮作用而损失更多的生物可利用氮,这将进一步加剧无机氮元素对北冰洋中心海盆浮游植物的限制。
利用1999,2003和2008年夏季(7—9月)三次中国北极科学考察数据资料,分析和讨论太平洋入流水营养盐的分布和楚科奇海关键生物地球化学过程对太平洋水化学性质的改造。结果表明,2003和2008年在白令海峡南部64.3°N纬向断面(BS断面)由于水团性质差异显著,营养盐呈西高、东低的分布趋势。2003年BS断面水柱上下分层明显,跃层以上水体营养盐浓度较低,可能是由生物泵作用和河流冲淡水稀释造成的。2008年BS断面东、西两侧水柱上下混合均匀,垂向营养盐浓度基本无变化;在海峡中部由于不同水团密度差异导致营养盐呈楔状分布,上层水体营养盐浓度较低。在BS断面2008年最高值大于2003年,这可能是BS断面西侧受到高营养盐的阿纳德尔流的影响,而在2003年考察BS断面未发现该水体的踪迹。太平洋水进入楚科奇海后由于浮游植物吸收利用和融冰水的稀释作用,沿170°W经向断面(C断面和R断面)的上层水体营养盐浓度明显低于跃层之下水体浓度。跃层之下水体受不同水团和Herald浅滩的影响,营养盐浓度在70°N以北海区浓度明显较高,但是仅从物理输送方面并不能找到太平洋水影响楚科奇海营养盐浓度的变化规律,这可能是有机质分解等化学过程有较大的年际变化。引入反映固氮和脱氮作用的参数N*,并结合DIN与P和DIN与Si含量比值讨论楚科奇海脱氮作用对太平洋入流水化学性质的改造程度。较低的DIN与P含量比值和偏负的N*数值表明,太平洋水流经白令海陆架时已经被脱氮作用改造而损失部分无机氮营养盐;进入楚科奇海后在底界面附近发生强烈的脱氮作用而损失更多的生物可利用氮,这将进一步加剧无机氮元素对北冰洋中心海盆浮游植物的限制。
2011, 33(2): 96-102.
摘要:
通过对北冰洋西部(楚科奇海及北部边缘地带、加拿大海盆)34个表层沉积物样品中黏土组分的Sm-Nd同位素分析,结果表明:(1)黏土组分的Sm-Nd同位素分异明显,可将沉积物划分为北部、西部、南部和东部等多个同位素物源区;(2)在楚科奇海,太平洋入流的向北输运自西向东形成了3个不同的同位素物源区,沉积物的c(147Sm)/c(144Nd)比值、εNd(0)值和TDM年龄自西向东呈递减趋势;(3)在研究区北部,顺时针方向流动的波弗特涡流将马更些河物质向西搬运至加拿大海盆和楚科奇高地,使该区沉积物εNd(0)值明显偏低,TDM偏大;(4)在楚科奇海北部外陆架、海台和陆坡区,太平洋水、大西洋水和波弗特涡流的相互作用使该区沉积物TDM年龄的标准偏差大,同时出现了南-北源和西-南源等同位素混合类型。
通过对北冰洋西部(楚科奇海及北部边缘地带、加拿大海盆)34个表层沉积物样品中黏土组分的Sm-Nd同位素分析,结果表明:(1)黏土组分的Sm-Nd同位素分异明显,可将沉积物划分为北部、西部、南部和东部等多个同位素物源区;(2)在楚科奇海,太平洋入流的向北输运自西向东形成了3个不同的同位素物源区,沉积物的c(147Sm)/c(144Nd)比值、εNd(0)值和TDM年龄自西向东呈递减趋势;(3)在研究区北部,顺时针方向流动的波弗特涡流将马更些河物质向西搬运至加拿大海盆和楚科奇高地,使该区沉积物εNd(0)值明显偏低,TDM偏大;(4)在楚科奇海北部外陆架、海台和陆坡区,太平洋水、大西洋水和波弗特涡流的相互作用使该区沉积物TDM年龄的标准偏差大,同时出现了南-北源和西-南源等同位素混合类型。
2011, 33(2): 103-114.
摘要:
通过中国第1至第3次北极科学考察在北冰洋西部所采集的99个表层沉积物中生源与陆源粗组分的分析,研究了该海域表层生产力的变化,有机质来源以及陆源粗颗粒物质的输入方式和影响因素。研究区域生源组分所反映的表层生产力变化与通过白令海峡进入楚科奇海的3股太平洋洋流密切相关。楚科奇海西侧高盐高营养盐的阿纳德尔流流经区域,表层生产力普遍较高;东侧低盐低营养盐阿拉斯加沿岸流流经区域,浮游硅质生物生产力低,并且受陆源有机质输入影响显著。阿尔法脊和楚科奇海台较高的浮游钙质生物生产力与北大西洋水的注入密切相关。楚科奇海陆架区低的浮游钙质生物生产力与陆源物质的稀释作用和浮游钙质生物生活水深有关;加拿大海盆区低的浮游钙质生物生产力主要受到碳酸钙溶解作用的影响。研究区域表层沉积物中的陆源粗组分-冰筏碎屑(ice-rafted detritus,IRD)的分布主要受海冰和冰山的搬运,陆缘冰输入,河流输入以及太平洋入流水的影响。白令海峡入口处的陆源粗颗粒沉积主要受太平洋入流水影响;阿拉斯加近岸海域的陆源粗颗粒沉积来自于陆缘冰以及河流的输入;而北风脊高的IRD含量主要是由海冰和冰山所携带,被波弗特环流搬运至此,伴随着海冰和冰山的融化并卸载进入沉积物中。
通过中国第1至第3次北极科学考察在北冰洋西部所采集的99个表层沉积物中生源与陆源粗组分的分析,研究了该海域表层生产力的变化,有机质来源以及陆源粗颗粒物质的输入方式和影响因素。研究区域生源组分所反映的表层生产力变化与通过白令海峡进入楚科奇海的3股太平洋洋流密切相关。楚科奇海西侧高盐高营养盐的阿纳德尔流流经区域,表层生产力普遍较高;东侧低盐低营养盐阿拉斯加沿岸流流经区域,浮游硅质生物生产力低,并且受陆源有机质输入影响显著。阿尔法脊和楚科奇海台较高的浮游钙质生物生产力与北大西洋水的注入密切相关。楚科奇海陆架区低的浮游钙质生物生产力与陆源物质的稀释作用和浮游钙质生物生活水深有关;加拿大海盆区低的浮游钙质生物生产力主要受到碳酸钙溶解作用的影响。研究区域表层沉积物中的陆源粗组分-冰筏碎屑(ice-rafted detritus,IRD)的分布主要受海冰和冰山的搬运,陆缘冰输入,河流输入以及太平洋入流水的影响。白令海峡入口处的陆源粗颗粒沉积主要受太平洋入流水影响;阿拉斯加近岸海域的陆源粗颗粒沉积来自于陆缘冰以及河流的输入;而北风脊高的IRD含量主要是由海冰和冰山所携带,被波弗特环流搬运至此,伴随着海冰和冰山的融化并卸载进入沉积物中。
2011, 33(2): 115-123.
摘要:
王湾作为发育于现代冰盖边缘的开放性峡湾,具有典型的冰海沉积特征,使其成为研究冰海沉积作用的良好场所。对湾内54个表层沉积物进行了粒度分析,并计算了其粒度参数。表层沉积物与其他地区冰碛物、冰水沉积物及冰海沉积物的对比,验证了应用粒度参数散点图在区分冰川亚环境过程中的有效性。参照冰海沉积物划分方案,将王湾的冰海沉积物划分为3类:基本缺乏粉砂和泥的Ⅰ型残副冰碛物、含砂砾的Ⅲ型沉积物和基本缺乏砂砾的Ⅳ型混合副冰碛物。对王湾沉积物的来源和沉积作用作了初步的探讨。
王湾作为发育于现代冰盖边缘的开放性峡湾,具有典型的冰海沉积特征,使其成为研究冰海沉积作用的良好场所。对湾内54个表层沉积物进行了粒度分析,并计算了其粒度参数。表层沉积物与其他地区冰碛物、冰水沉积物及冰海沉积物的对比,验证了应用粒度参数散点图在区分冰川亚环境过程中的有效性。参照冰海沉积物划分方案,将王湾的冰海沉积物划分为3类:基本缺乏粉砂和泥的Ⅰ型残副冰碛物、含砂砾的Ⅲ型沉积物和基本缺乏砂砾的Ⅳ型混合副冰碛物。对王湾沉积物的来源和沉积作用作了初步的探讨。
2011, 33(2): 124-133.
摘要:
对2008年夏季在西北冰洋172° 143.6°W的楚科奇海及其北部海区对粒度分级叶绿素a和初级生产力现场观测资料,对观测区的空间分布特征进行了研究。结果表明,观测海区表层叶绿素a浓度为0.013 19.367 μg/dm3,平均值为0.677±2.2661 μg/dm3,次表层水叶绿素a浓度高于其它水层。水柱叶绿素a浓度从高到低的分布为陆架区、波弗特海、海台区、海脊区、海盆区。R断面叶绿素a浓度8月高于9月。观测站初级生产力(C)为0.050 2.453 mg/(m3·h),陆架区平均生产力高于海台区、海盆区、波弗特海以及海嵴区。浮游植物粒级结构表明,楚科奇海和波弗特海区以大于20 μm的微小型浮游生物占优势,对总叶绿素a浓度和初级生产力的贡献率分别为51.75%和50.89%,北部深海区以小于2.0 μm的微微型浮游生物的贡献占优势,其对总叶绿素a浓度和初级生产力的贡献率分别为68.25%和56.13%。
对2008年夏季在西北冰洋172° 143.6°W的楚科奇海及其北部海区对粒度分级叶绿素a和初级生产力现场观测资料,对观测区的空间分布特征进行了研究。结果表明,观测海区表层叶绿素a浓度为0.013 19.367 μg/dm3,平均值为0.677±2.2661 μg/dm3,次表层水叶绿素a浓度高于其它水层。水柱叶绿素a浓度从高到低的分布为陆架区、波弗特海、海台区、海脊区、海盆区。R断面叶绿素a浓度8月高于9月。观测站初级生产力(C)为0.050 2.453 mg/(m3·h),陆架区平均生产力高于海台区、海盆区、波弗特海以及海嵴区。浮游植物粒级结构表明,楚科奇海和波弗特海区以大于20 μm的微小型浮游生物占优势,对总叶绿素a浓度和初级生产力的贡献率分别为51.75%和50.89%,北部深海区以小于2.0 μm的微微型浮游生物的贡献占优势,其对总叶绿素a浓度和初级生产力的贡献率分别为68.25%和56.13%。
2011, 33(2): 134-145.
摘要:
利用2008年夏季我国第3次北极科学考察资料,基于流式细胞技术,对白令海北部陆架区的微微型浮游植物丰度、细胞大小(碳含量)、色素浓度的分布特征进行了分析,并对该类群的环境适应性进行了研究。结果表明,微微型浮游植物中仅含聚球藻和真核藻,其丰度范围分别为0.14×106 2.69×106和0.23×106-12.49×106个/dm3。聚球藻的叶绿素a和藻红蛋白含量、微微型真核藻的叶绿素a含量与类群丰度以及微微型真核藻的类胡萝卜素含量与细胞大小间均存在同向变化趋势。两类藻偏向于喜温嗜淡型,更适合在寡营养环境中保持较高的丰度,但能在高营养盐浓度下形成相对较高的碳含量。越接近陆地,细胞越小,丰度越大,碳含量及FL2/FL3越低;所处层位越深、纬度越高,则细胞越大,碳含量及FL2/FL3越高。北极气温升高和径流量的增加有利于陆架区微微型浮游植物类群丰度的增加。
利用2008年夏季我国第3次北极科学考察资料,基于流式细胞技术,对白令海北部陆架区的微微型浮游植物丰度、细胞大小(碳含量)、色素浓度的分布特征进行了分析,并对该类群的环境适应性进行了研究。结果表明,微微型浮游植物中仅含聚球藻和真核藻,其丰度范围分别为0.14×106 2.69×106和0.23×106-12.49×106个/dm3。聚球藻的叶绿素a和藻红蛋白含量、微微型真核藻的叶绿素a含量与类群丰度以及微微型真核藻的类胡萝卜素含量与细胞大小间均存在同向变化趋势。两类藻偏向于喜温嗜淡型,更适合在寡营养环境中保持较高的丰度,但能在高营养盐浓度下形成相对较高的碳含量。越接近陆地,细胞越小,丰度越大,碳含量及FL2/FL3越低;所处层位越深、纬度越高,则细胞越大,碳含量及FL2/FL3越高。北极气温升高和径流量的增加有利于陆架区微微型浮游植物类群丰度的增加。
2011, 33(2): 146-156.
摘要:
根据西北冰洋43个调查站位的浮游动物种类组成和数量资料,分析了浮游动物的群落结构和地理分布特征,探讨了浮游动物群落与环境因子的关系。结果表明,在调查区域存在三种不同的浮游动物群落类型:楚科奇海台和加拿大海盆地区的高纬度深海群落;楚科奇海中部的陆架群落;阿拉斯加沿岸和楚科奇海北部的沿岸过渡群落。深海群落浮游动物数量较少,种类组成上以桡足类占绝对优势。优势种主要是长腹剑水蚤(Oithona spp.)、小厚壳水蚤(Scolethricella minor)、极北哲水蚤(Calanus hyperboreus)和细长长腹水蚤(Metridia longa)。陆架群落最主要的优势种依次是藤壶腺介幼体、北极哲水蚤(Calanus glacialis)和纽氏伪哲水蚤(Pseudocalanus newmani)。过渡群落最主要的优势种依次是纽氏伪哲水蚤、藤壶无节幼体和长纺锤水蚤(Acartia longiremis)。藤壶腺介幼体成为全部三个群落的优势类群,平均密度在陆架群落最高,达到573.2个/m3。深海群落栖息环境的特征是低温、低叶绿素,陆架群落主要分布在高温、低叶绿素的楚科奇海中部以及少数低温、高叶绿素的站位,过渡群落包括了上述三种栖息环境。其结果说明西北冰洋的浮游动物群落结构存在显著的地理差异,但是在楚科奇海等浅水区域其种类组成和丰度受到环境和种群补充时间差异等多方面的影响。楚科奇海浮游动物群落结构与以前研究相比存在显著差异,主要与采样方法有关,并非食物网结构发生显著变化。
根据西北冰洋43个调查站位的浮游动物种类组成和数量资料,分析了浮游动物的群落结构和地理分布特征,探讨了浮游动物群落与环境因子的关系。结果表明,在调查区域存在三种不同的浮游动物群落类型:楚科奇海台和加拿大海盆地区的高纬度深海群落;楚科奇海中部的陆架群落;阿拉斯加沿岸和楚科奇海北部的沿岸过渡群落。深海群落浮游动物数量较少,种类组成上以桡足类占绝对优势。优势种主要是长腹剑水蚤(Oithona spp.)、小厚壳水蚤(Scolethricella minor)、极北哲水蚤(Calanus hyperboreus)和细长长腹水蚤(Metridia longa)。陆架群落最主要的优势种依次是藤壶腺介幼体、北极哲水蚤(Calanus glacialis)和纽氏伪哲水蚤(Pseudocalanus newmani)。过渡群落最主要的优势种依次是纽氏伪哲水蚤、藤壶无节幼体和长纺锤水蚤(Acartia longiremis)。藤壶腺介幼体成为全部三个群落的优势类群,平均密度在陆架群落最高,达到573.2个/m3。深海群落栖息环境的特征是低温、低叶绿素,陆架群落主要分布在高温、低叶绿素的楚科奇海中部以及少数低温、高叶绿素的站位,过渡群落包括了上述三种栖息环境。其结果说明西北冰洋的浮游动物群落结构存在显著的地理差异,但是在楚科奇海等浅水区域其种类组成和丰度受到环境和种群补充时间差异等多方面的影响。楚科奇海浮游动物群落结构与以前研究相比存在显著差异,主要与采样方法有关,并非食物网结构发生显著变化。
2011, 33(2): 157-165.
摘要:
中国第3次北极考察对白令海营养盐的分布及结构状况进行了观测分析,结果表明,白令海营养盐分布和结构状况区域性特征明显。海盆区表层DIN、磷酸盐和硅酸盐平均浓度分别为9.73,0.94,11.06 μmol/dm3;陆架区表层DIN,磷酸盐和硅酸盐平均浓度分别为0.60, 0.43, 3.74 μmol/dm3。营养盐高值主要出现在白令海西南部的海盆区和海峡口西南侧水域,低值出现于陆架边缘的陆坡区和陆架东部水域。白令海盆区真光层DIN,磷酸盐、硅酸盐浓度普遍较高,叶绿素浓度则较低,具有典型的高营养盐、低叶绿素(HNLC)特征。海盆区生物作用不是营养盐空间分布的主要调控因子,而陆架区营养盐的分布变化不仅受控于物理海洋输运过程的变化,同时也受夏季浮游生物生长、营养盐吸收消耗所影响。陆架和陆坡区表层海水N/P,Si/P比值平均分别为1.8, 9.9和3.2, 2.2,呈明显的低N/P,Si/P比值结构特征,陆坡区缺硅明显,陆架区缺氮显著。在白令海水域磷酸盐浓度普遍较高,它不可能成为浮游植物光合作用限制因子。受硅限制水域主要限于陆坡区硅藻大量繁殖时期,属偶然性限制,在白令海陆架区绝大部分水域主要表现为氮限制。
中国第3次北极考察对白令海营养盐的分布及结构状况进行了观测分析,结果表明,白令海营养盐分布和结构状况区域性特征明显。海盆区表层DIN、磷酸盐和硅酸盐平均浓度分别为9.73,0.94,11.06 μmol/dm3;陆架区表层DIN,磷酸盐和硅酸盐平均浓度分别为0.60, 0.43, 3.74 μmol/dm3。营养盐高值主要出现在白令海西南部的海盆区和海峡口西南侧水域,低值出现于陆架边缘的陆坡区和陆架东部水域。白令海盆区真光层DIN,磷酸盐、硅酸盐浓度普遍较高,叶绿素浓度则较低,具有典型的高营养盐、低叶绿素(HNLC)特征。海盆区生物作用不是营养盐空间分布的主要调控因子,而陆架区营养盐的分布变化不仅受控于物理海洋输运过程的变化,同时也受夏季浮游生物生长、营养盐吸收消耗所影响。陆架和陆坡区表层海水N/P,Si/P比值平均分别为1.8, 9.9和3.2, 2.2,呈明显的低N/P,Si/P比值结构特征,陆坡区缺硅明显,陆架区缺氮显著。在白令海水域磷酸盐浓度普遍较高,它不可能成为浮游植物光合作用限制因子。受硅限制水域主要限于陆坡区硅藻大量繁殖时期,属偶然性限制,在白令海陆架区绝大部分水域主要表现为氮限制。
2011, 33(2): 166-174.
摘要:
利用2008年夏季我国第3次北极科学考察资料,基于流式细胞技术,对白令海北部陆架区的微微型浮游植物丰度、细胞大小(碳含量)、色素浓度的分布特征进行了分析,并对该类群的环境适应性进行了研究。结果表明,微微型浮游植物中仅含聚球藻和真核藻,其丰度范围分别为0.14×106 2.69×106和0.23×106-12.49×106个/dm3。聚球藻的叶绿素a和藻红蛋白含量、微微型真核藻的叶绿素a含量与类群丰度以及微微型真核藻的类胡萝卜素含量与细胞大小间均存在同向变化趋势。两类藻偏向于喜温嗜淡型,更适合在寡营养环境中保持较高的丰度,但能在高营养盐浓度下形成相对较高的碳含量。越接近陆地,细胞越小,丰度越大,碳含量及FL2/FL3越低;所处层位越深、纬度越高,则细胞越大,碳含量及FL2/FL3越高。北极气温升高和径流量的增加有利于陆架区微微型浮游植物类群丰度的增加。
利用2008年夏季我国第3次北极科学考察资料,基于流式细胞技术,对白令海北部陆架区的微微型浮游植物丰度、细胞大小(碳含量)、色素浓度的分布特征进行了分析,并对该类群的环境适应性进行了研究。结果表明,微微型浮游植物中仅含聚球藻和真核藻,其丰度范围分别为0.14×106 2.69×106和0.23×106-12.49×106个/dm3。聚球藻的叶绿素a和藻红蛋白含量、微微型真核藻的叶绿素a含量与类群丰度以及微微型真核藻的类胡萝卜素含量与细胞大小间均存在同向变化趋势。两类藻偏向于喜温嗜淡型,更适合在寡营养环境中保持较高的丰度,但能在高营养盐浓度下形成相对较高的碳含量。越接近陆地,细胞越小,丰度越大,碳含量及FL2/FL3越低;所处层位越深、纬度越高,则细胞越大,碳含量及FL2/FL3越高。北极气温升高和径流量的增加有利于陆架区微微型浮游植物类群丰度的增加。
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