极地研究

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刘毅罗宇涵孙松何毓新柳中晖孙立广

2012, 24 (3): 205-214. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2012.00205

摘要 ( 2312 )

PDF(3148KB) ( 1451 )

东南极拉斯曼丘陵地区莫愁湖（69°22.3’ S，76°22.0’ E）沉积柱中的有机生物标志物记录了全新世中晚期该地区气候演变过程。不饱和长链烯酮在沉积柱111-76 cm （6450-5100 cal. yr. BP）和36-30 cm（3700-3500 cal. yr. BP）深度有检出，76 cm深度以上基本消失，表明该地区在5100 cal. yr. BP前后气候开始由冷转暖，冰川消融，陆壳抬升，相对海平面下降，同时大量的冰融水使湖泊逐渐淡化。沉积柱底部长链烯酮的检出阶段与东南极相对海平面较高时期相一致，而沉积柱36-30 cm（3700-3500 cal. yr. BP）深度不饱和长链烯酮的痕量检出则揭示了一个短暂的气候干冷，湖泊盐度升高的时期。沉积物中正构烷烃反映的当地气候变化所控制的湖生植物群落演变过程与上述过程基本一致。

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南极海洋动物粪土源N₂O稳定同位素实验研究

白波朱仁斌徐华刘雅淑

2012, 24 (3): 215-225. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2012.00215

摘要 ( 2409 )

PDF(3867KB) ( 1280 )

N₂O是一种重要的温室气体，土壤是全球N₂O的重要排放源。通过测定土壤源N₂O中N、O同位素值，可以有效识别N₂O的来源途径。本文采集了南极法尔兹半岛两个地点的海豹粪土（HS和GS）、阿德雷岛两个地点的企鹅粪土(AB和AF)以及东南极的帝企鹅粪土(DQ和DQT)，在室内对所采集的样品分别在有氧和厌氧条件下进行冻融培养实验。结果表明：土壤在厌氧条件下比有氧条件下排放了更多的N₂O。土壤排放的N₂O与当地大气N₂O相比普遍贫15N和18O。除DQT和HS外， δ15N和δ18O在有氧和厌氧培养下均呈现很好的正相关性。N₂O排放量下降的同时伴随着培养瓶内剩余N₂O中δ15N和δ18O 值的增加，证实N₂O还原为N2的过程会引起重同位素富集。高的水分含量有利于土壤反硝化作用的进行，使释放的N₂O气体富集重同位素；pH值也会影响N₂O的同位素组成，低pH会引起δ15N值增加。

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东南极企鹅和海豹粪土层细菌群落的变化特征

马大卫朱仁斌丁玮褚海燕申聪聪

2012, 24 (3): 226-237. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2012.00226

摘要 ( 2494 )

PDF(3078KB) ( 1388 )

海洋动物粪土是南极陆地生态系统养分的重要来源，粪土层细菌群落对南极苔原碳、氮循环过程起重要作用，但目前对南极海洋动物粪土层中细菌群落的变化特征却鲜有报道。本文采集了东南极四个企鹅、海豹粪土剖面样品，通过酶活性、微生物量碳、微生物熵、土壤呼吸和DNA浓度测定以及16 S r DNA-DGGE分析，探讨了粪土层中细菌群落变化特征及其与环境因子的关系。土壤转化酶、脲酶和磷酸酶活性、微生物量碳、土壤呼吸和微生物熵随深度增加而递减，而代谢熵增加，表明随深度增加，微生物生存环境恶劣，造成细菌丰度和酶分泌量减小，需更多有机碳进行能量代谢。土壤DNA浓度与pH、含水率、TOC、TN、微生物量碳、土壤呼吸以及酶活性呈高度正相关，表明这些因子对粪土层中细菌种群的丰度有重要影响。DGGE图谱分析证实：东南极海洋动物粪土中含丰富的细菌群落结构，随深度增加泳道带型数量和亮度递减，表明细菌多样性和丰度递减。聚类分析表明：四个剖面随深度泳道带型差异明显，细菌遗传相似性为46%，企鹅、海豹粪土细菌群落差异性尤为明显；发现四个粪土剖面中，细菌丰度与企鹅、海豹粪的相对含量呈协调一致性变化，且表层5cm粪土层细菌丰度最高，表明东南极企鹅和海豹排泄物对土壤中细菌群落多样性变化起重要作用。

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夏季北冰洋楚科奇海微微型、微型浮游植物和细菌的丰度分布特征及其与水团的关系

张芳何剑锋郭超颖林凌马玉欣

2012, 24 (3): 238-246. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2012.00238

摘要 ( 2500 )

PDF(3251KB) ( 1324 )

本文利用2008年我国第三次北极科学考察的机会，分析了夏季楚科奇海微微型、微型浮游植物和细菌丰度的分布特征，并探讨了它们与楚科奇海水团之间的关系。结果表明：与北冰洋的其它海域相比，楚科奇海的微型浮游植物丰度相对较高（0.03~10.23×103 cells/mL），微微型浮游植物则大致相同（0.01~2.21×103 cells/mL），而浮游细菌丰度明显较高（0.21~9.61×106 cells/mL）。白令海陆架水与海冰融化混合水和阿纳德尔水浮游植物群落结构不同，夏季随着太平洋水入流水对楚科奇海的日益影响，其水体本身的群落结构可能被外来群落替代。

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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

扈传昱韩正兵薛斌张海生

2012, 24 (3): 247-253. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2012.00247

摘要 ( 2286 )

PDF(3413KB) ( 1502 )

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。

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海鸟活动对北极新奥尔松苔原—大气CO2交换的影响

陈清清朱仁斌丁玮徐华

2012, 24 (3): 254-265. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2012.00254

摘要 ( 2135 )

PDF(5982KB) ( 1319 )

北极高纬度地区是全球重要的海鸟活动区，海鸟粪为苔原土壤带来了丰富的养分，影响了苔原碳循环过程，但目前还未见有文献报道海鸟活动对北极苔原CO2通量的影响。2009年夏笔者采用密闭箱法对北极新奥尔松地区（Ny-?lesund）鸟类保护区和非鸟类活动区苔原的CO2夏季通量和日通量进行了对比监测，探讨了海鸟活动对苔原CO2通量的影响。结果表明：鸟类密集区（HB）、鸟类活动较少区（MB）和基本无海鸟活动的边缘区（LB）CO2净通量（NEE）平均分别为（-107.6±19.2）、（21.7±9.7）和（67.5±12.4）mg/(m2.h)；光合速率平均分别为（-243.6±25.5）、（-105.5±7.6）和（-45.6±12.0） mg/(m2.h )。HB区NEE和光合速率显著高于MB和LB 区，表明鸟类活动显著增加了苔原生态系统NEE和光合速率；而呼吸速率平均分别为（136.0±16.5）、（127.2±15.6）和（113.0±6.8）mg/(m2.h)，且差异不明显，表明海鸟活动对呼吸速率影响较小。非鸟类活动区苔原（海边苔原和煤矿区苔原）在夏季整体上表现为CO2排放源，平均NEE分别为（6.91±4.8）和（17.5±41.6）mg/(m2.h)。综合分析表明：NEE和呼吸速率与土壤温度呈正相关。综合三类不同苔原区域23个观测点CO2通量的结果表明：海鸟活动及其粪便增加了苔原土壤养分，从而促进了苔原植被发育，显著增强了北极高纬度地区苔原的碳汇功能。

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基于GAM模型分析夏秋季南奥克尼群岛南极磷虾渔场时空分布及与环境因子之间的关系

朱国平朱小艳徐怡瑛夏辉李莹春徐鹏翔许柳雄

2012, 24 (3): 266-273. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2012.00266

摘要 ( 2612 )

PDF(2608KB) ( 1937 )

基于中国南极磷虾渔业科学观察员收集的数据，利用广义可加模型（GAM），对2009—2010渔季和2010—2011渔季夏秋季南奥克尼群岛周边水域南极磷虾渔场时空分布及其与表温和海况之间的关系进行了研究。结果表明，GAM模型对单位捕捞努力量渔获量（CPUE）总偏差解释率为41.78%，其中贡献最大的为月份，贡献率为15.53%；奥克尼群岛水域CPUE分布模式均有明显的月份差异。1月份平均CPUE值最低，而4月份平均CPUE值最高，各月份平均CPUE存在显著性差异。渔场主要集中在60°12′—60°30′S，45°30′—47°30′W。南极磷虾作业渔场的适宜海水表温范围为0.1—1.8℃，最适表温范围为0.5—1.5℃。各海况等级间及不同渔船的平均CPUE均存在显著性差异。逐步GAM模型分析结果表明，影响CPUE的因子按重要性从大到小依次为月份、渔船、经度、海表温度、纬度和海况。

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日侧弥散极光对太阳风动压增强的响应

陈相材韩德胜胡泽骏刘建军胡红桥邢赞扬刘俊明刘瑞源

2012, 24 (3): 274-283. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2012.00274

摘要 ( 1962 )

PDF(4643KB) ( 1530 )

太阳风动压的显著变化能导致沉降进入极区电离层的能量粒子通量以及磁层-电离层电流系发生扰动。磁层高能粒子沉降到极区上层大气并与中性气体碰撞所激发的弥散极光，能够对这种扰动做出相应的响应。基于斯瓦尔巴特（Svalbard）群岛新奥尔松（Ny-?lesund）地区北极黄河站优越的地理优势，我们利用安装在黄河站的极光全天空成像仪观测到了日侧弥散极光对太阳风动压增强的响应。通过2006年1月2日事件观测显示，随着太阳风动压的增强，日侧弥散极光在极光卵赤道向部分首先点亮并逐渐向高纬扩展，同时地磁环境也受到相应扰动影响。我们认为，随着太阳风动压的增强，日侧磁层顶受到压缩，磁层内波粒相互作用导致投掷角散射增强，使得沉降进入极光卵赤道侧电离层的高能粒子数密度增大，进而导致日侧弥散极光强度增强。

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南大洋海冰影像地图投影变换与瓦片切割应用研究

田璐艾松涛鄂栋臣龚洪清沈权徐宁张宏洋

2012, 24 (3): 284-290. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2012.00284

摘要 ( 2400 )

PDF(3243KB) ( 1410 )

南大洋海冰分布是南极考察过程中影响破冰船航行的重要因素，也是南极研究的重要内容之一。目前国际上不同机构发布的南大洋海冰分布图，大多是球面投影，不能直接用于主流的瓦片地图发布。将极方位立体投影海冰图转换为目前主流的网络墨卡托投影地图，并利用合适的图像重采样方法，按照不同级别比例尺进行瓦片切割和编号存储，最终实现海冰影像地图的发布共享是本文的主要研究内容。笔者对不同的图像重采样方法进行了比较，分析了最邻近点采样方法、双线性内插和双三次卷积重采样方法的优劣，针对本文的研究优选双线性内插方法进行影像地图瓦片的切割，并最终叠加融合在Google地图上，实现了Google底图、准实时海冰影像图与破冰船走航位置的集成显示，为雪龙船的冰区航行提供了重要的数据支撑。

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南极无冰区菲尔德斯半岛生态环境信息图谱的构建

庞小平李艳红

2012, 24 (3): 291-298. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2012.00291

摘要 ( 2154 )

PDF(6618KB) ( 1385 )

将地学信息图谱的方法引入到南极无冰区生态环境的研究中，以菲尔德斯半岛作为研究区，采用矢—栅混合数据模型确定图谱单元，通过数据挖掘对环境诸要素信息进行分类提取、分级和归纳概括，构建了地形地貌、土壤、植被、人类活动等系列单要素专题信息图谱模型和环境景观综合信息图谱模型，对图谱模型进行了空间三维可视化设计，定量化、定位化、谱系化地揭示了区域生态环境及其要素的空间形态结构和空间相关特征，为南极无冰区生态环境的深入研究提供新的技术途径和科学依据。

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2010年夏季北极海冰反照率的观测研究

章睿柯长青谢红接孙波

2012, 24 (3): 299-306. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2012.00299

摘要 ( 3083 )

PDF(2357KB) ( 1655 )

雪和海冰作为北极地区反照率最高的地表类型，可以将大部分入射辐射能量反射回天空，其表面反照率的变化对整个地表-大气辐射平衡系统和全球气候变化都会有重要影响。在2010年中国第4次北极科学考察期间用ASD光谱仪对北极太平洋扇区不同类型的海冰表面反照率进行了现场测量，观测时段为7月27日至8月23日，地理范围在72°18′-87°20′N和152°34′-178°22′W之间。观测结果表明积雪覆盖海冰的反照率最高，干雪覆盖时均值达到0.82，融化的湿雪覆盖时反照率会有一定程度地降低。夏季北极地区存在大量融池，融池海冰按颜色划分为白冰，蓝冰和灰冰，白冰的平均反照率为0.54，蓝冰的为0.31，灰冰的只有0.20，融池水的反照率只有0.16。融池是北极夏季反照率变化的重要原因。

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美加两国北极主题博士论文的调研与分析

皇甫青红华薇娜

2012, 24 (3): 307-314. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2012.00307

摘要 ( 2655 )

PDF(4604KB) ( 1693 )

利用国外博、硕士论文数据库PQDT，对美国和加拿大地区研究北极主题的博士学位论文进行收集，并将收集到的学位论文按照各年文献量、授予学位机构、学科和关键词等方面进行文献计量分析。通过分析得到结论：美加北极主题的博士学位论文稳步增长；美加环北极机构是北极研究的主要机构；地质学、大气学、生态学、海洋学是美加北极研究的优势学科；海洋、岛屿、气候成为美加北极研究的焦点。

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