极地研究

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南极典型海洋动物粪氨气挥发过程的实验模拟研究

孙建军, 朱仁斌, 刘雅淑, 龚志军, 孙立广

2009, 21 (3): 167-176.

摘要 ( 2807 )

PDF(556KB) ( 2146 )

南极海洋动物粪氨(NH3)的挥发与沉降过程是无冰区苔原生态系统氮素重要来源,对维持苔原生态系统的稳定起着重要作用;但目前对于南极典型海洋动物粪氨的挥发过程仍然很少有研究报道。本文通过室内模拟,研究了低温(4℃左右)与冻融条件下南极帝企鹅粪、阿德利企鹅粪和海豹粪土氨气产生与排放过程及其影响因素,结果表明:帝企鹅粪氨气排放通量最大,变化范围为0.765—17.4mg·kg-1·h-1,平均通量约为6.26mg·kg-1·h-1;阿德利企鹅粪氨气排放通量变化范围为0.652—3.707mg·kg-1·h-1,平均通量约为1.27mg·kg-1·h-1;而海豹粪土氨气排放通量很小,平均通量约0.141mg·kg-1·h-1。冻融过程对帝企鹅粪氨气排放通量影响很大,而对阿德利企鹅粪影响较小。另外,帝企鹅粪和阿德利企鹅粪氨气排放量在通气条件下明显大于封闭条件,表明南极野外大风条件下可能加速海洋动物粪氨的挥发过程。本文模拟的结果对于进一步研究南极生物圈氨的挥发过程及其对南极苔原生态系统氮循环的影响具有重要意义。

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南极威德尔海海冰晶体类型分析

李志军, Nicolaus Marcel, Toyota Takenobu, Haas Christian

2009, 21 (3): 177-185.

摘要 ( 2271 )

PDF(3457KB) ( 1700 )

为了解南极威德尔海不同区域海冰形成过程,分析了2006年9—10月威德尔海海冰调查中的27支冰芯晶体并描述了冰芯反映的冰层形成过程;给出2支完整冰芯晶体照片和多边形晶体雪冰照片,以及对应照片的冰层描述和冰盐度、密度、粒径。根据冰芯晶体揭示的海冰形成过程,发现尽管现场考察均选择较大表面平整的浮冰作业,但冰芯晶体揭示出实际冰层可以是受动力和热力联合作用形成的重叠冰、固结冰脊、二年冰;而从表面到底面属于纯热力学生长形成的冰层所占比例较小。积雪经过密实和水分参与,再冻结形成多边形晶体雪冰也是南极海冰主要组成之一。粒状晶体、过渡区混合晶体和柱状晶体海冰分别占27支冰芯总长度的28.7%、14.4%和55.2%。海冰的区域分布表现出海冰边缘区以纯热力学生长的一年冰为主;在冰架前缘,受动力作用形成的重叠冰和固结冰脊的比例增加,并且存在二年冰和多边形晶体雪冰;冰间湖内生长有大面积纯热力学生长的海冰并向外输送。

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应用AMSR-E 89GHz遥感数据反演北极多年冰密集度

王欢欢, Georg Heygster, 韩树宗, 程斌

2009, 21 (3): 186-196.

摘要 ( 2122 )

PDF(3598KB) ( 2127 )

被动微波辐射计AMSR-E在89GHz频段的空间分辨率几乎是其它低频段的2倍。到目前为止,已经有成熟的算法采用AMSR-E 89GHz频段的数据来反演整体海冰的密集度,而本文根据89GHz频段亮温数据针对一年冰、多年冰以及无冰水面的不同特性,提出了一种反演多年冰密集度的方法(AC)。计算了2007年北极的整体海冰和多年冰密集度,并与NASA TEAM算法(NT)的结果作了比较。对于整体海冰密集度,两种算法反演的结果基本一致。从日平均上来看,AC算法得到的整体海冰覆盖面积只比NT算法多25万km2。但是对于多年冰的反演结果,AC算法得到的结果比NT的结果要多出146万km2,冬季差别尤其大。造成这种差别的原因可能是AC算法对于北极表面气温的变化比较敏感。另外,AC算法计算得到2007年最大海冰覆盖面积为1400万km2,最小海冰覆盖面积为400万km2,这与其它研究结果一致。

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南北极全氟化合物的含量、分布及迁移

武晓果, 谢周清

2009, 21 (3): 197-210.

摘要 ( 2650 )

PDF(552KB) ( 4285 )

全氟化合物被广泛用于工业和日常生活中。近年来,发现该类化合物对人体和生物体有较大的毒性,由此引发了人们对其污染程度的高度关注。最近,从南极和北极的一些生物体内也检测出了全氟化合物。这表明该类化合物已经成为一种新的全球性的持久的有机污染物,因此,应该对其含量、分布、迁移和转化机制进行必要的研究。

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北极新奥尔松地区湖泊沉积物色素含量变化及环境意义

姜珊, 刘晓东, 徐利强, 孙立广

2009, 21 (3): 211-220.

摘要 ( 3491 )

PDF(1341KB) ( 2273 )

大量的古气候资料和现代器测数据表明,最近100年来北极气候经历了明显的变暖过程,这必然会对脆弱的极地湖泊生态系统产生影响。以北极新奥尔松地区的湖泊沉积柱样为研究对象,对其中4种色素(叶绿素及其衍生物CD、总胡萝卜素TC、蓝藻叶黄素Myx和颤藻黄素Osc)进行了分析,结合其他物化指标如碳酸钙含量、TOC等,从历史演化的角度重点探讨了新奥尔松地区最近100年以来湖泊初级生产力演化过程。结果表明,在相对寒冷的小冰期,气候对湖泊中藻类的生长不利,湖泊生产力下降,沉积物中色素含量出现低值,生物硅含量降低;表层5cm(对应约1890AD)沉积物中有机质含量显著升高,各色素含量均明显增加,表明小冰期后气温上升,导致湖泊藻类生长迅速,湖泊生产力大大提高,但此时生物硅仍保持在相对较低的水平,这可能与其他藻类的竞争生长有关。最近100年,沉积物中Osc/Myx比值不断降低,表明该湖泊中蓝藻含量不断上升,暗示北极地区人类活动的增强可能导致湖泊营养水平增加。

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南极中山站附近冰盖近地面层湍流参数的观测研究

林忠, 卞林根, 马永锋, 逯昌贵

2009, 21 (3): 221-233.

摘要 ( 2817 )

PDF(806KB) ( 3007 )

利用2007/2008年中国第24次南极考察队在南极中山站附近冰盖上观测试验获得的湍流脉动及相关资料,对原始资料通过坐标旋转订正后,应用涡动相关法计算分析了冰盖近地面层的湍流强度(I)、稳定度参数(z/L)、摩擦速度(u*)、拖曳系数(Cd)、地表粗糙度(z0)及动量通量(τ)和感热通量(H),并与空气动力学方法的计算结果进行对比。结果表明,Louis方案能够较好地模拟近地面层湍流通量;在平均状态下,全天雪面以感热形式从大气获得净的能量;近中性层结下地表粗糙度z0为4.54×10-4m,拖曳系数Cd=1.7×10-3,在非中性条件下,稳定度越小Cd越大,反之,则稳定度越大Cd越小。

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早期太阳星云演化历史的指示剂——不同类型陨石母体的吸积和形成过程

王道德, 缪秉魁, 王桂琴

2009, 21 (3): 234-254.

摘要 ( 2055 )

PDF(1863KB) ( 1883 )

不同类型球粒陨石母体的形成过程,可作为早期太阳星云化学演化的指示剂,它们包含原始球粒陨石中残存的前太阳颗粒,可提供太阳系外恒星演化的信息;原始球粒陨矿物-岩石学特征,可揭示早期太阳星云的凝聚和吸积作用过程;原始球粒陨石主要组分的氧同位素组成,可为了解形成不同类型球粒陨石的初始物质和形成环境提供重要的依据;原始球粒陨石中富钙-铝包体和球粒的形成年龄,可作为早期太阳星云演化的时标;原始球粒陨石的氧化-还原作用特征,可推断不同类型球粒陨石母体在太阳星云内距日心距离等,并进一步探讨早期太阳星云的化学演化。

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