极地研究杂志

极地研究杂志2019年第1期

• 东南极威尔克斯地-阿德利地大陆边缘构造及沉积特征

  王春阳,,丁巍伟,,董崇志,,方银霞,,赵阳慧,,牛雄伟

  东南极威尔克斯地-阿德利地陆缘是研究南极洲-澳大利亚晚白垩世裂解过程的关键部位, 然而该地区的地质情况研究程度较低, 特别是在构造-沉积演化方面。基于横穿威尔克斯地-阿德利地大陆边缘多道地震剖面的解释, 对该地区的构造变形及沉积特征进行了研究。在地震剖面上识别出区域性的两大不整合面, 分别是土伦阶不整合面(tur)和始新世不整合面(eoc)。两大不整合面将研究区层序划分为三大构造层序: 裂谷层序S3, 后裂谷层序S2、S1。裂谷层序主要为裂谷期的火山碎屑岩, 后裂谷层序多为半深海浊流沉积物如淤泥、黏土等。地震剖面解释发现, 研究区不同部位构造变形及沉积特征差异显著, 威尔克斯地西部S3较少发育, 只在陆坡坡脚向深海盆地过渡的局部区域发育, 而发育了厚层的S2、S1; 威尔克斯地东部发育了厚层的S3, 且S3内部普遍发育高角度正断层。阿德利地发育了一明显的裂谷地块——“阿德利地裂谷地块”, 其为裂谷作用下从大陆边缘裂离至深海区的海底高原, 在其陆缘一侧可能发育了大型的控制断陷的正断层。威尔克斯地-阿德利地陆缘构造变形的差异可能是由于南极洲-澳大利亚板块裂解过程中发生逆时针旋转, 导致陆缘裂谷作用强度不均所形成。威尔克斯地-阿德利地陆缘在洋-陆过渡带(Continent-Ocean Transition, COT)内发育了岩浆成因的基底凸脊, 这些凸脊可能是在早期裂谷作用时, 在地壳减薄最强烈处地幔物质上涌并遇水蛇纹石化的结果, 并且导致了COT内的磁异常。

• 夏季西南极探空观测以及南极大陆大气垂直结构特征分析

  刘凯,,魏立新,,陈志昆,,陈剑桥,,柴晓峰

  利用第33次中国南极科学考察期间获取的中国长城站和智利Feri站以及夏季南极大陆沿岸8个世界气象组织(WMO)基准站探空资料对南极地区的大气垂直结构进行了分析, 并结合NCEP和ERA-Interim再分析数据, 对南极高纬度大气的表现能力进行了评估。研究发现长城站附近对流层顶的平均高度为9 km, 对应的温度和平均风速分别为–50℃、21m·s–1; 对流层中部大气垂直温度递减率为–6.34℃·km–1; 边界层平均高度为600 m, 平均风速为10 m·s–1。当长城站东侧存在气旋或者受极地高压控制时, 对流层顶高度较低, 大气垂直递减率偏小; 相反当长城站西侧受气旋影响时, 对流层顶高度偏高, 大气垂直递减率偏大。夏季东南极沿岸对流层顶高度普遍高于西部, 南极点对流层顶最低, 可能与绕极气旋的生消源地存在密切的联系。在对流层顶高度、探空要素的垂直分布特征评估等方面, NCEP再分析数据比ERA-Interim再分析数据更接近观测数据真实值。

• 北极楚科奇海微微型真核浮游生物群落结构及其环境相关性分析

  吴月,,曹叔楠,,何剑锋,,何培民,,罗光富,,蓝木盛

  依托2012年夏季中国第5次北极科学考察, 对楚科奇海微微型真核浮游生物群落结构及其环境因子相关性进行了分析。结果显示, 在纲水平上, 该海域的优势类群包括青绿藻clade II(37.5%)、金藻纲(36.4%)、沟鞭藻纲(8.9%)、银耳纲(7.1%)、中鼓藻纲(2.4%)和旋毛纲(1.1%); 其中微微型真核浮游植物占微微型真核浮游生物的85.2%, 显示该群落处于快速生长期。与环境的相关性分析表明, 环境因子对微微型真核浮游植物的群落结构有着重要影响。中鼓藻纲与硝酸盐呈极显著正相关(P<0.01), 与盐度和亚硝酸盐呈显著正相关(P<0.05); 青绿藻clade II则与硝酸盐呈显著负相关(P<0.05)。这表明, 北冰洋的氮限制和海冰快速融化等过程均会影响其中的微微型真核浮游生物群落结构和空间分布, 有待未来进一步关注。

• 北极新奥尔松地区王湾和海湾河溶解N2O分布及影响因素

  谷雪霁,,张桂玲,,朱卓毅,,张瑞峰,,金杰,,张国森

  分别于2013年8月和2015年8月对北极斯瓦尔巴德(Svalbard)群岛的王湾(Kongsfjorden)峡湾和海湾河(Bayelva River)等水域进行了调查, 对水体中溶解氧化亚氮(N2O)分布及影响因素进行了研究。结果表明, 2013年8月王湾表层溶解N2O浓度范围为10.95—13.32 nmol·L–1、平均值为(12.47±0.71) nmol·L–1, 海湾河表层溶解N2O浓度范围为10.66—16.83 nmol·L–1、平均值为(14.65±1.54) nmol·L–1; 2015年8月王湾表层溶解N2O浓度范围为11.40—13.07 nmol·L–1、平均值为(12.39±0.53) nmol·L–1, 海湾河表层溶解N2O浓度范围为9.38—15.45 nmol·L–1、平均值为(12.99±1.98) nmol·L–1。王湾西北部水体中N2O分布受北大西洋暖水团输入影响, 东南部受多条冰川融水输入影响; 同时, 沉积物可能通过反硝化等微生物活动释放N2O。王湾水体中ΔN2O和表观耗氧量(AOU)呈负相关性, 表明微生物活动对王湾水体N2O的产生和消耗贡献较小。2013年8月海湾河冰川融水中N2O呈现不饱和特征(78%), 受温度和水气交换影响, 海湾河N2O饱和度自上游冰川融水78%向河口逐渐增加至96%。受海冰融水稀释影响, 王湾表层N2O也表现出不饱和特征。2013年8月王湾表层N2O饱和度范围为77%—98%、平均值为(89±6)%; 2015年8月王湾表层N2O饱和度范围为90%—101%、平均值为(95±4)%。新奥尔松(Ny-Ålesund)地区水体中N2O饱和度主要与温度等因素有关, 其不饱和的特征使该地区水体成为大气中N2O的汇。

• 澳洲南部海域二甲基硫海气通量的分布及预测

  姜丽梅,,瞿波

  海洋生物二甲基硫(DMS)的海气通量能改变云层的变化和区域的太阳辐射量, 降低地球表面的温度, 而极地的大量融冰导致DMS海气通量(DMS flux)对气候的影响更明显。文章中研究了2012—2014年亚南极几乎无冰的澳洲南部海域(40°S—60°S, 110°E—140°E)环境数据(包括: 风速、云盖、海表温度、叶绿素、冰盖和混合层深度)的区域分布和年际变化。继而用遗传算法校准DMS模型的参数, 得到DMS浓度和DMS flux在研究区域的分布。最后用耦合模型相互比较项目(CMIP5)试验预测未来(大约2100年)在四倍二氧化碳环境下的DMS flux, 并与当代(2012—2014年)一倍二氧化碳的情形作比较。研究结果显示: 四倍二氧化碳情形下的海表温度、云盖和风速分别上升了0.9%、5.6%和12.3%, 混合层深度下降了41.0%; 海气传输速度的增加率为58.8%, 由于很少的融冰, DMS flux只增加了9.4%, 因此, DMS flux的增加速度远比不上南北极。研究结果表明, 亚南极几乎无冰的澳洲南部海域的DMS对减弱温室效应的作用不明显。

• 南极布兰斯菲尔德海峡正压潮数值模拟

  周相乾,,胡松,,张瑜

  本文利用高分辨率的有限体积海洋模型(FVCOM)模拟了南极布兰斯菲尔德海峡附近海区的M2、S2、K1与O1 四个主要分潮, 模拟结果与验潮站资料基本符合。将模拟结果计算并利用潮汐调和常数绘制了同潮图, 该海峡附近海域的潮汐类型为混合半日潮, 全日潮在西南部及南极半岛附近海域较东北部南设得兰群岛附近海域比重偏大。通过分别计算4个分潮的潮能通量, 发现M2分潮潮能来自海峡东部的太平洋与威德尔海, S2、K1与O1分潮潮能来自大西洋与威德尔海。在布兰斯菲尔德海峡区域4个分潮共耗散90.6 MW, 其中O1分潮耗散最大, 约占到总潮能耗散的49.09%; 由威德尔海潮能在进入布兰斯菲尔德海峡之前, 在南极海峡区域4个分潮共耗散278.87 MW, 其中S2分潮耗散最大约占到总潮能耗散的39.09%。

• 基于OSI-SAF微波遥感数据的北极一年冰和多年冰研究

  满富康,,夏文韬,,张杰,,柯长青

  基于2005年10月—2017年4月OSI?SAF逐日海冰类型和海冰密集度数据, 分析了北极一年冰和多年冰变化的时空特征。结果表明每年10月至次年4月的生长期内, 一年冰在10—12月增长较快, 范围和面积的增加速度分别为1.87?106 km2·month–1和1.77?106 km2·month–1; 1—3月增速放缓, 范围和面积的增加速度为0.50?106 km2·month–1和0.43?106 km2·month–1; 3—4月范围和面积变化速度为–0.38?106 km2·month–1和–0.24?106 km2·month–1。多年冰的范围和面积在不同年份的生长期内有不同变化, 没有一致的季节性。8个海区的海冰范围变化特征有一定的差异, 北冰洋核心区在多年冰变化中占主导作用。一年冰在生长期内逐渐向北冰洋以南生长, 多年冰主要分布在格陵兰岛和加拿大群岛以北的北冰洋中心海域。每年10月、11月海冰总体范围与该月前6个月北极平均气温显著负相关。每年3月、4月一年冰范围与该月前6个月平均气温也显著负相关。多年冰范围与北极月平均气温没有显著相关性。

• 北极冰区船舶安全航行过程风险动态仿真

  胡甚平,,轩少永,,刘宇,,付姗姗,,席永涛

  近年来随着北极冰区航道的开辟与成功通航, 船舶航行安全广受重视, 因冰区通航条件对船舶交通安全影响因素特殊且变化大, 有必要分析极地冰区船舶航行时航路过程中的风险。探讨低温、浮冰、高纬度等特殊属性对船舶极地冰区航行安全的影响, 结合船舶交通风险的特点, 提出北极冰区东北航道船舶航行风险状态概率转移的过程风险, 构建北极冰区东北航道船舶航行过程风险模型。基于马尔科夫过程假设, 建立基于马尔科夫链-蒙特卡洛方法的云仿真模型, 利用该模型对北极冰区东北航道船舶航行进行时间连续的过程风险动态仿真。研究表明: 夏季时期船舶在北极冰区东北航道航行过程风险整体上处于可通航状态, 离散风险程度随时间而连续变化, 总体呈现“M”型趋势, 风险波动明显。

• 基于动态贝叶斯网络的北极东北航道关键海区通航可行性研究

  单雨龙,,张韧,,李明

  全球的持续变暖导致极地海冰不断融化, 北极航道即将全面开通。针对北极东北航道关键海区通航的不确定性、数据的时序性等问题, 提出基于动态贝叶斯网络的北极东北航道关键海区通航可行性评估与预测技术。通过对航道通航关键海区的确定、指标的选取、贝叶斯网络的构建与参数学习、基于证据的推理计算、动态贝叶斯技术的检验等流程, 建立了基于动态贝叶斯网络的风险评估与预测模型。结果表明, 动态贝叶斯网络技术不仅能够很好地处理动态时序信息, 且其在推理过程中结合了历史信息, 具备信息的累积能力, 降低了误差数据对最终结果的影响度, 使结果更接近真实值, 且动态贝叶斯网络技术的预测结果在短期内准确性较高, 对判断北极东北航道的可通航性具有重要的参考意义。

• CCAMLR规制IUU捕鱼的措施评估与反思

  吴宁铂

  20世纪80年代中后期以来, 泛滥的非法、未报告及未管制捕鱼造成了南大洋生物资源日渐枯竭。南极海洋生物资源养护委员会作为该区域内最重要的渔业管理组织, 相继出台了多项规制措施并在缔约国当中取得了显著成效。但不可否认的是, 由于国际海洋法在船旗国管辖规定上存在的固有局限性, 悬挂非缔约国旗帜的船舶在其管理海域内从事非法、未报告及未管制的捕鱼作业仍然无法杜绝, 以至于成为现阶段管理南极海洋生物资源面临的最大挑战。