极地研究

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南极和北极地区变化对全球气候变化的指示和调控作用——第四次IPCC评估报告以来一些新认知

陈立奇

2013, 25 (1): 1-6. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2013.00001

摘要 ( 2333 )

PDF(635KB) ( 1818 )

政府间国际气候变化专门委员会（IPCC）2007年发布了第4次评估报告后，全球气候变化问题再次成为国际社会、科技界和社会公众关注的焦点之一，并迅速成为了一个重要的国际科学和政治议题。 2007年以来，尤其是第4次国际极地年的实施，越来越多的观测和研究事实表明，北极和南极地区正在出现快速地变化着，这些变化也正在从量上到质量变化，当在跨越这种变化的阈门时，可能出现：北冰洋会在2040年前后出现夏季无海冰所引起的北半球大范围的持续暴雪的寒冷冬季；2050年左右南极上空臭氧空洞可能消失并恢复到上世纪80年代水平，南极地区可能会快速升温并引起东南极冰盖和海冰快速融化，使海平面升高加速；极区海水温度快速升高会驱动极区表层海洋和上覆大气之间CO2分压平衡加速，极区海洋也会大量吸收大气CO2，并诱发海水酸化及对极区生态系统产生不可逆的破坏。因此，南极和北极地区的快速变化，正在扮演对全球气候变化的指示和调控作用。

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东南极格罗夫山：普里兹造山带中一个典型的泛非期变质地体

刘晓春赵越胡健民刘小汉曲玮

2013, 25 (1): 7-24. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2013.00007

摘要 ( 2033 )

PDF(3498KB) ( 1630 )

提要：距我国中山站以南约400 km的格罗夫山是普里兹造山带向南极内陆的延伸部分，其基底地体由约在920?910 Ma期间侵入的镁铁质－长英质火成岩和少量中元古代的沉积岩构成，这些岩石仅在泛非期（约570?500 Ma）经历了单相变质－构造旋回，因此是一个典型的泛非期变质地体。泛非期高峰变质作用并不象前人所认为的那样仅为中低压麻粒岩相，而是高达770?840?C、1.18?1.40 GPa，并在随后经历了近等温减压（约0.6 GPa）的P-T演化过程。大规模的A型紫苏花岗岩和花岗岩在同造山－后造山阶段侵位，并造成了麻粒岩地体近等压降温的P-T轨迹。这些花岗质岩石是由长期富集地幔的底侵物质（碱性玄武质岩石）经部分溶融而形成的。结合相邻地质体的研究资料，我们认为普里兹造山带可能发育在太古宙－格林维尔期基底地体之上，这些基底地体可能与新元古代（？）盖层卷入到了统一的泛非期造山作用过程。在泛非期造山作用过程中，地壳曾被增厚约达40?50 km，而后又经历了厚约20 km的地壳伸展垮塌和剥蚀。所以，普里兹造山带应代表东冈瓦纳陆块内部由板块缝合作用所形成的一条泛非期碰撞造山带。

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环南极区域古水深演化初探

孙运凡高金耀张涛周志远杨春国

2013, 25 (1): 25-34. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2013.00025

摘要 ( 1837 )

PDF(7705KB) ( 1155 )

重构南极区域的古水深和历史地质格局，首先需要对研究区域进行板块重构，即在特定的时间点将洋壳和陆壳恢复到他们原来的地理位置上。本文采用Greiner阐述的欧拉旋转法进行板块重构。欧拉极参数主要参考Muller等基于大西洋—印度洋热点参考系的有限欧拉极，并将部分参数进行了必要的转换和统一。对于指定的重构年代，地壳年龄比重建年代年轻的区域需被移除。本文借助于Matlab等编程工具，恢复了南极及周边区域自130 Ma以来15个特定时间段的位置。综合多种数据，将现代水深根据热驱动地壳沉降、沉积作用和均衡作用的影响进行调整，对30°S以南区域的古水深进行重构，绘制了研究区域不同年代的古水深图，分析了南大洋自130 Ma以来的形成演化过程。

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南半球降水对南极海冰涛动异常的响应

窦挺峰效存德

2013, 25 (1): 45-52. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2013.00045

摘要 ( 1733 )

PDF(4014KB) ( 1497 )

运用NCAR/CAM3全球大气环流模式，结合气候学诊断方法，分析了南极海冰涛动异常对南半球降水的影响，并对可能的作用机理进行了初步探讨。结果表明，南半球中纬度降水对海冰涛动异常的响应较为显著，且异常响应的空间分布与海冰涛动类似，分别在南美洲大陆以东大西洋和以西太平洋的广阔海域上存在两个正负值中心。数值模拟结果显示，海冰涛动异常可以通过改变地表热通量，影响对流层中层大气，进而驱动费莱尔环流的上升支，加强或减弱费莱尔环流的强度，最终对南半球中纬度地区的降水分布产生影响。在阿蒙森/别林斯高晋海外围海冰异常偏少的海域，向上的热通量增加，局地加热会使得费莱尔环流的上升支异常偏强，费莱尔环流的经向输送增强，对应其在中低纬的下沉支也偏强，局地下沉气流异常偏强则会抑制降水的生成，导致降水异常偏少。在威德尔海外围海冰异常偏多的海域，经向环流和降水的响应几乎相反，但因受西南极半岛和南美洲陆面作用的影响，对应经度带费莱尔环流对海冰异常的响应较弱。

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对南北极地衣优势共生藻的初步探究

李慧曹叔楠邓红周启明魏江春

2013, 25 (1): 53-60. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2013.00053

摘要 ( 2139 )

PDF(1753KB) ( 1316 )

对采集自南极乔治王岛和北极新奥尔松地区的32份地衣标本中共生藻rDNA ITS序列进行测定，发现均为Trebouxia jamesii；结合Genbank中来自不同地区地衣中该藻的序列信息，发现T. jamesii的基因型与地衣物种及采集地都没有明确的对应关系。广布于全球范围的T. jamesii作为地衣优势共生藻，存在多种基因型，并且可以被多种地衣共生菌选择；其中优势基因型A在采集自南极洲、欧洲、北美洲和北极地区的地衣中均有发现，而其它基因型则在一定程度上出现地区特有性。本研究为地衣中的藻交换提供了证据，并提出地衣体碎片是实现地衣共生藻长距离传播的载体。

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快速升温后极地甲藻Polarella glacialis的生理响应

郑淑娴何剑锋王桂忠林森杰张芳

2013, 25 (1): 61-70. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2013.00061

摘要 ( 1822 )

PDF(3937KB) ( 1393 )

Polarella glacialis最早发现于南极固定冰和北冰洋水层，最近在温带海域也发现其相关基因。专抗甲藻的Rubisco、PCNA抗体在该藻细胞内各检测到~53 kDa和~55 kDa的特异性条带。对该藻的梯度温度培养实验显示，4℃生长的P. glacialis细胞密度为1.1×105 cells/ml时仍能继续增殖，一天中藻细胞内Rubisco的表达量基本保持恒定，PCNA的表达量峰值与%S峰值相对应，当温度迅速上升至15、20℃时，藻株处于胁迫状态，细胞密度迅速减少，正常的细胞周期被干扰，大多数细胞分裂活动不活跃或停止分裂，Rubisco、PCNA的表达量大幅减少甚至消失，昼夜表达特征改变，其中20℃对藻株的胁迫作用更加显著。15℃培养下的P. glacialis细胞密度并不立即减少，细胞周期与两种指示蛋白表达特征显示仍有部分细胞完成分裂。本研究为该藻的相关基因在温带水域的出现提供了可能的解释，并推测在相对长期渐进的极地增温过程中，P. glacialis可能继续存在。

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南极阿德雷岛不同基底中真菌的分离培养及初步鉴定

靳永轩丛柏林王能飞刘胜浩沈继红黄晓航

2013, 25 (1): 71-77. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2013.00071

摘要 ( 2217 )

PDF(1957KB) ( 1524 )

为了探索南极真菌的多样性，进一步揭示其生态学角色和筛选有特定酶活性菌株，本研究对中国第27次南极科学考察采集自阿德雷岛的6份样品进行了真菌的分离培养及其胞外酶活性测定。从6份样品中共分离得到168株真菌，其中大型海藻腐烂物样品中分离到的真菌种类和数量最多，占所分离菌株总数的34.6%；对选取的15株代表菌株进行了真菌ITS1-5.8S-ITS2序列鉴定，结果表明它们分属于4个纲，8个属，其中青霉属5株，假散囊菌属、地丝菌属和枝孢属各2株，生赤壳属、曲霉属、出芽短梗霉属和unclassified Onygenales各 1株，该结果表明南极地区具有丰富的真菌物种多样性，其优势类群青霉菌。胞外酶测定显示产淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶产生菌分别占供试菌株的64.6%、45.1%、14.6%，产纤维素酶的菌株可能在南极物质能量循环中扮演着重要角色。

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南极磷虾中的氟对大鼠软组织的毒性评估

张玲陆晓奇王张民秦立强袁林喜尹雪斌

2013, 25 (1): 78-83. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2013.00078

摘要 ( 2348 )

PDF(2903KB) ( 1516 )

应用动物实验模型，通过喂食Wistar大鼠南极磷虾，并设置对照组和相同氟剂量的氟化钠组，来评估、比较磷虾中氟的毒性。染毒结束取大鼠组织，进行苏木精和伊红（H-E）染色，观察切片病理变化，结果显示：对照组、磷虾组、氟化钠组大鼠体重及脏器系数没有显著性差异；对照组大鼠肝脏、肾脏、脾脏、脑组织未出现病变，磷虾组大鼠这四种组织均表现出少量病变，氟化钠组大鼠这四种组织的病变更加显著，反映了磷虾氟的毒性确实相对较低；对照组、磷虾组、氟化钠组的睾丸组织也没有发现病变。这些结果表明尽管南极磷虾氟的毒性较氟化钠低，但直接大量食用南极磷虾仍会对大鼠的软组织有一定的毒害作用，南极磷虾在开发作为食物时需要进行脱壳等脱氟处理。

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侧边界融化对北极海冰影响的数值模拟

王庆元李清泉王兰宁

2013, 25 (1): 84-89. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2013.00084

摘要 ( 1986 )

PDF(3681KB) ( 1639 )

对NCAR CSIM5 海冰模式中海冰侧边界融化参数化方案进行了详细阐述，并利用CSIM5模式模拟了侧边界融化对北极海冰厚度和海冰面积变化的影响，试验结果表明：（1）侧边界融化热力过程会增大海冰厚度和海冰面积的消融，海冰厚度消融最明显的区域分布在西伯利亚海和格陵兰海，海冰面积消融最明显区域分布海冰边缘地区；（2）侧边界融化过程对夏季海冰厚度影响比冬季更为明显，而对冬季海冰面积的影响要比夏季更为明显；（3）侧边界融化方案能更好地模拟出海冰面积的季节性变化；（4）海水表面温度（SST）是影响海冰侧边界融化过程的重要因子，侧边界融化率的大值区分布在SST零度线附近的狭窄区域。

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既有南极治理机制分析

石伟华

2013, 25 (1): 90-95. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2013.00090

摘要 ( 1938 )

PDF(643KB) ( 1380 )

以《南极条约》为基础而逐步形成的南极条约体系，是南极治理的法律机制和制度基础，在既有的南极治理机制的规制下，各种行为体之间通过相互制衡，使南极权力格局达到了基本的平衡，实现了各国南极权利形式上的平等，维持了南极长达半个世纪的和平和科学研究自由的状态。但是随着南极海域非法渔业捕捞活动的猖獗、南极资源开发趋势的明显和南极沿海国大陆架划界案的增多，既有的南极治理机制面临着严峻的挑战。

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2009年春夏季北极海冰运动及其变化监测

邓娟柯长青雷瑞波孙波

2013, 25 (1): 96-104. DOI: 10.3724/SP.J.1084.2013.00096

摘要 ( 1886 )

PDF(5920KB) ( 1727 )

极地海冰对全球气候变化具有指示作用，北极海冰监测对全球气候环境变化研究意义重大。利用中国第3次北极科学考察（CHINARE-2008）长期冰站获取的海冰物质平衡浮标数据和MODIS影像对北极海冰运动及其变化进行监测。结果表明MODIS影像分类得到的海冰密集度效果较好，海冰与海水之间界线清晰。4月16日至30日长期冰站在自西北向东南的漂移过程中，海冰逐渐分裂，密集度下降，速度总体上不断减小。4月30日至5月19日期间海冰密集度变化比较大，尤其是5月8日，海冰密集度突然升高。结合对漂移轨迹的分析发现，这可能是受大风、洋流等因素影响，海冰产生回旋运动导致的。5月19日至7月6日海冰密集度上升，在格陵兰岛附近海冰运动受地形影响产生聚集现象，因此在该区域海冰密集度呈现上升趋势。

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