极地研究

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利用北冰洋多光谱数据计算光合有效辐射的研究

赵进平王维波 Cooper Lee

2010, 22 (2-Chinese): 91-103. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2010.00091

摘要 ( 1758 )

PDF(604KB) ( 1475 )

光合有效辐射（PAR）是重要的生物光学量，与海洋浮游植物的初级生产过程有密切联系。PAR通常由单波段的PAR传感器直接测量，也可以由多光谱数据计算。在极区用多光谱数据计算PAR不仅面对不同谱宽度的问题，而且还有海冰的影响。本文研究了4种可能导致PAR计算误差的主要因素。多光谱仪器避开了大气对太阳辐射的主要吸收带，用多光谱数据计算会对PAR高估。实测数据分析表明多光谱计算的PAR与高光谱数据的计算结果非常接近，误差在1%以内。用本文建立的拟合函数进行校正，校正后的结果与高光谱数据计算的结果达到同样的精度。计算PAR的衰减率要用到进入海水表面的PAR（PAR0），本文提出先确定表层衰减系数，再通过最小二乘拟合确定PAR0值，与水下观测数据有很好的衔接。海上同一站位不同时间的观测数据计算的PAR衰减系数相差很小，表明PAR的衰减系数是海水的光学性质，与辐射强度无关。在海冰覆盖的条件下，PAR的观测结果与无冰海水的PAR有明显差别。由于海冰选择性的吸收，穿透海冰进入海洋的PAR组分已经不同，海水对PAR的衰减系数也会相应变化。由此可以推断，不同海冰中成分的差别将导致进入海水中PAR的差别，影响PAR的衰减特性。通过本文的研究，解决了在极区用多光谱计算PAR的各种问题，使多光谱数据成为PAR的重要数据源。

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北极迅速变暖条件下西北航道的海冰分布变化特征

苏洁徐栋赵进平李翔

2010, 22 (2-Chinese): 104-124. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2010.00104

摘要 ( 2248 )

PDF(19232KB) ( 1691 )

北极近年迅速变暖使西北航道的通航成为可能。本文利用AMSR-E的6.25km分辨率日平均海冰密集度卫星数据研究了2002-2008年北极西北航道的海冰密集度变化特征。通过统计分析沿西北航线冰障关键流段代表站点的融化期、轻冰期、无冰期、无冰天数和轻冰天数，以及海冰分布和变化的某些细节，加深了对西北航道海冰季节变化和年际变化以及空间分布的主要特征，特别是与通航相关的冰情信息的了解。研究指出西北航道南路比北路容易开通；各线路冰障流段存在的时间呈减小趋势，整条线路无冰/轻冰天数呈增加趋势；冰间湖和冰间水道的产生和发展在很大程度上可能会影响到整个航路的融冰开始时间。

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南极夏季普里兹湾磷虾幼体及纽鳃樽的丰度和分布特征

杨光李超伦孙松

2010, 22 (2-Chinese): 125-134. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2010.00125

摘要 ( 1996 )

PDF(1140KB) ( 1509 )

根据2002年及2006年南大洋普里兹湾浮游动物和环境调查资料，对普里兹湾磷虾幼体及被囊类纽鳃樽的分布和丰度进行了初步研究。结果表明，陆架以北深海水域（水深>1000 m）磷虾幼体主要由长臂樱磷虾Thysanoessa macrura和大磷虾Euphausia superba组成，其中长臂樱磷虾幼体的分布范围更广、丰度更高。2006年与2002年相比海冰回退时间早，测区海水的平均温度和叶绿素a浓度较高，大磷虾及长臂樱磷虾幼体的丰度相对更大，成熟度更高。近岸区域磷虾幼体主要由晶磷虾Euphausia crystallorophias组成，在2002年近岸冰情严重时丰度较小，仅为95.6尾/1000 m3，2006年近岸出现冰间湖时，晶磷虾幼体丰度高达43966.6尾/1000 m3，主要以无节幼体及原蚤状幼体CI期为主。测区纽鳃樽Salpa thompsoni丰度很低，2002年仅在最北部1个站位出现，密度为10个/1000 m3，2006年在陆坡及陆架坡折3个站位出现，平均丰度为146.7个/1000 m3。海冰消融时间、冰间湖、饵料浓度等环境因子对普里兹湾磷虾幼体及纽鳃樽的分布和丰度产生重要影响。

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南极磷虾硒及矿质营养的初步研究

朱元元尹雪斌周守标

2010, 22 (2-Chinese): 135-140. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2010.00135

摘要 ( 1981 )

PDF(318KB) ( 2167 )

应用AFS和ICP-AES测定分析了南极磷虾和中国海虾样品中的硒和其他12种矿质元素的含量，并做了对比研究。结果显示，南极磷虾中含有丰富的人体必需元素，特别是Se、P、Mg、Zn，其中，Se含量范围为：2.48—4.15 mg/kg［均值：（3.32±0.73） mg/kg］，所采集样品硒含量为中国海虾硒含量的2—5倍。普通干燥的南极磷虾中其他矿质元素，如P的平均含量为（14.31±0.45） mg/g，Mg为（6.18±0.16） mg/g，Zn为（153.9±5.7） mg/kg，约为中国海虾中含量的１.5倍。此外，样品中砷含量为0.68—1.22 mg/kg，低于国标GB4810-94对海产品中砷的限量要求≤2.0 mg/kg（以无机砷计）。这些结果表明南极磷虾不仅可以作为提供硒及矿质元素的一个良好的食物来源，还可以用作饲料添加剂、食品添加剂的加工原材料。

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南极长城站雪暴的个例研究

杨清华尹朝晖张林邢建勇苏博

2010, 22 (2-Chinese): 141-149. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2010.00141

摘要 ( 1950 )

PDF(7798KB) ( 1273 )

综合使用NCEP分析、站点观测、地面天气图及卫星云图等资料，从地面和高低空天气形势、气象要素变化、大气垂直和水平结构等方面对南极长城站的一次强雪暴天气过程进行了分析研究。该雪暴发生于2006年8月29日，极大风速33.3ms-1，最低水平能见度不足10m。分析认为本次过程发生在“南高北低”的天气形势下，“南高北低”引发的偏东大风是雪暴发生的先决条件。来自南极内陆冷空气的低空东风急流给长城站带来了显著的降温、减湿，使本次雪暴带有明显的低温低湿特征。高空暖平流输送为雪暴的发生提供了充足的水汽条件。中低层深厚的气旋性涡度，高空辐散、低层辐合的散度场配置和强烈的上升运动导致高层暖湿气流和低层干冷气流的充分混合，是导致长城站出现强降雪、进而引发雪暴的动力原因。雪暴后期伴有明显的低层逆温，其本质是上暖下冷的气团垂直结构，它对雪暴后期的维持可能起着重要作用。

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针对北极地区典型月份期间的大气数值模拟分析

马艳隋桂玲陈尚

2010, 22 (2-Chinese): 150-163. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2010.00150

摘要 ( 1780 )

PDF(10495KB) ( 1267 )

本文利用极地中尺度数值模式Polar MM5对2005年7月17日～19日， 2007年12月20日～24日北极地区大气环流进行了中尺度数值模拟，分析比较了北极夏季典型代表月7月间和冬季典型代表月12月间大气特征。数值分析表明，在500hPa高度上，12月和7月极区的大气环流都主要由2个波动控制；夏季的冰岛低压在冬季表现为一个高压系统，并且伸展到格陵兰岛上空。我们选择了2个北极地区探空站与相应温度场和风场的数值模拟结果进行了对比，表明数值模式能够很好地再现观测到得大气分布特征，表现为小的模式偏差和较高的相关系数。夏季7月份期间, Barrow 站2m处空气温度，感热通量和潜热通量具有明显的日变化特征和极地逆温层结垂直结构特征；冬季12月份期间，Barrow 站2m处空气温度，感热通量和潜热通量呈现出反位相变化的特征，虽然各通量峰值远小于夏季时的情形，但是北极所考虑站点下垫面在冬季12月和夏季7月份都是大气的热源和水汽源。

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UV-B短期照射对北极冰川小球藻Chlorella sp.的生物学效应

彭小伟何剑锋罗玮李运广蔡明红

2010, 22 (2-Chinese): 164-173. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2010.00164

摘要 ( 1862 )

PDF(493KB) ( 1517 )

以一种分离自北极冰川融水的淡水微藻（Chlorella sp.）为实验材料，设置两个不同强度UV-B（45μw/cm2、76μw/cm2）照射处理、每4小时取样检测，对其生化组分进行分析，了解微藻对UV-B辐射的响应。研究结果显示小球藻经辐射处理后，其生化成分发生变化：（1）在较低强度的UV-B（45μw/cm2）辐射下，叶绿素a（Chla）和类胡萝卜素（Car）含量先升后降，且在4h时有最大值；高强度UV-B（76μw/cm2）辐射下，Chla和Car含量随辐射时间延长基本呈下降趋势。（2）超氧阴离子（O2?ˉ）和丙二醛（MDA）含量基本随辐照时间的延长和辐照强度的增大提高，过氧化氢（H2O2）含量变化虽随辐照时间的延长呈上升趋势，但直到12h是才表现为明显的提高。（3）超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性在低UV-B处理下，随辐照时间的延长呈升高趋势；在高UV-B辐射下，SOD活性先升后降，CAT活性上下波动。(4)UV-B辐射使小球藻脂肪酸组成发生了变化。这些结果表明：UV-B，尤其是高强度或较高剂量的UV-B会对北极冰川微藻带来不利的影响。

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从国际南极论文分析南极研究现状

常李艳华薇娜李煜

2010, 22 (2-Chinese): 174-189. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2010.00174

摘要 ( 1447 )

PDF(2375KB) ( 1643 )

本文利用WOS数据库收集1999-2008年十年间的南极论文25345篇，并利用网络关系图、h指数、g指数、引文量从国家层面、机构层面和作者层面对国际南极研究形势进行整体分析，揭示南极研究现状、重点研究领域以及关键科研人员等信息。

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基于直升机平台的南极非量测数码航空摄影测量技术研究

吴文会殷福忠吴迪

2010, 22 (2-Chinese): 190-198. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2010.00190

摘要 ( 1480 )

PDF(3482KB) ( 1916 )

使用直升机作为飞行平台并应用哈苏H1D非量测数码相机进行南极中山站和拉斯曼丘陵地区摄影测量。通过对非量测相机标定,获取相机的内方位元素,从而可进行航空摄影测量。两个区域的具体试验表明基于直升机平台和非量测数码相机的航空摄影测量可应用于南极等困难地区的地形图测绘。

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从第25次南极科考论穿越西风带航线选择

王祥涛赵强

2010, 22 (2-Chinese): 199-210. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2010.00199

摘要 ( 1586 )

PDF(3457KB) ( 1584 )

进出南极航行最险的一段是穿越西风带,根据西风带的天气选择正确的航线对于科考航行安全具有重要的意义。在中国第25次南极科考航次(2008—2009)中雪龙号四次穿越西风带。根据本次科考穿越西风带资料和过去航行经验,分析了四次穿越西风带的天气和航线选择,研究了南印度洋西风带天气形势与航线选择。主要结论:(1)西风带航线选择的关键是对气旋的发展和移动做出准确的分析和预报;(2)南印度洋东部天气形势可概括为纬向型(平直型)、高压脊型和槽前型三种天气型,通常高压脊型适合穿越,槽前型不大适合穿越,纬向型(平直型) 介于两者之间;(3)穿越西风带的航法有两种:按习惯航线斜穿和南北向垂直穿越。其中,垂直穿越对于去程很适合,对于回程作用相对有限;(4)在实际航行中,需根据航线特点和天气形势等实际情况选择航线和航法。

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