极地研究

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联合ERS-1和ICESAT卫星测高数据构建南极冰盖DEM

王泽民熊云琪杨元德鄂栋臣

2013, 25 (3): 211-217. DOI: 10.3724/SP.J.2013.00211

摘要 ( 1650 )

PDF(5205KB) ( 1711 )

南极冰盖DEM在南极研究中具有十分重要的作用，而构建南极冰盖DEM的主要数据源来自于卫星测高。在已有的测高卫星数据中，ERS-1/GM和ICESAT在空间分辨率和精度方面存在互补的关系，综合利用这两类数据，是获得南极冰盖高分辨率高精度DEM的前提。本文采用了数据联合的方法，利用ERS-1和ICESAT测高数据来构建南极冰盖DEM。采用ICESAT离散数据和RAMP/DEM v2对综合DEM进行精度评估，结果表明综合DEM高程精度在4 m左右。

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北极拉普捷夫海海冰多年变化研究

姚文峻赵进平

2013, 25 (3): 218-225. DOI: 10.3724/SP.J.2013.00218

摘要 ( 1775 )

PDF(2475KB) ( 1522 )

拉普捷夫海是北冰洋的边缘海和冰源地，对北冰洋的海冰变化有重要影响。通过分析AMSR-E海冰密集度数据以及NECP-DOE的风场、温度场数据，结果表明拉普捷夫海海冰在2002—2011年经历了如下过程：重冰年(2002—2004)—过渡性质年份(2005—2006) —轻冰年(2007、2009—2011)，即冰情由重向轻转变。研究结果也表明拉普捷夫海的冰情轻重与融冰期长短有较好的相关性，融冰期持续时间越短，冰情越重。4个参数，包括海冰距平指数、最小海冰覆盖率、积温、风驱动指数描述了拉普捷夫海的海冰多年变化过程。海冰距平指数是时间（3—11月）平均下的海冰覆盖率距平值，定量给出了各年冰情的轻重；最小海冰覆盖率是夏季海冰的极限情况，变化范围在0.45%—48.73%，发生时间为8月底至10月上旬。积温是上一个冬季气温积累对当年冰情的影响，结果表明积温是影响当年冰情轻重的主要因素。2008年的上一个冬季经历了异常低温，造成当年的异常重冰年。风驱动指数给出了风场对海冰覆盖率变化的短期影响，与同时期其他年份相比，2006年4月、2007年9月均出现了异常强北风，一定程度上造成了2006年融冰开始时间延后、2007年夏季最小海冰覆盖率的明显偏大。

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北极海冰与大气环流耦合主模态的时空特征分析

张涛刘喜迎胡晓明

2013, 25 (3): 226-233. DOI: 10.3724/SP.J.2013.00226

摘要 ( 1861 )

PDF(6677KB) ( 1593 )

对1979—2009年月平均的CFSR（The Climate Forecast System Reanalysis）海冰密集度（SIC）和海平面气压（SLP）资料进行多变量经验正交函数分解（MV—EOF），得出耦合主模态，并通过对温度、位势高度和风场的回归分析，进一步探寻海冰与大气环流的关系，第一模态SLP的特征为北极涛动（AO），SIC呈离散的正负中心分布但大体为东西反位相，AO正位相时，喀拉海、拉普捷夫海、东西伯利亚海和鄂霍次克海海冰减少，巴芬湾、波弗特海、楚科奇海和白令海海冰增加。耦合第二模态的SLP呈偶极子分布，负、正异常中心在巴伦支海和波弗特海，SIC在巴伦支海，弗拉姆海峡，格陵兰海，拉布拉多海和白令海，鄂霍次克海地区有正异常，在喀拉海、拉普捷夫海、东西伯利亚海、楚科齐海和波弗特海为负异常。耦合第三模态SLP在冰岛地区存在负异常中心，在拉普捷夫海地区有正异常中心，SIC在巴伦支海北部、弗拉姆海峡、格陵兰海为负异常，其余地区全为正异常。对SLP和SIC分别进行EOF分解，并与耦合模态进行比较，SLP的EOF主模态的时空分布与耦合模态中SLP的时空分布十分相似，SIC的EOF模态的时空分布则与耦合模态中SIC的时空分布有较大差别，说明耦合模态对SIC的分布影响较大，即大气环流对海冰分布的影响为主要的过程，海冰对大尺度的大气环流的模态的影响不明显。

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北极海气界面过程数值模拟的敏感性试验研究

李响吴辉碇杨清华隋翠娟李琰

2013, 25 (3): 234-240. DOI: 10.3724/SP.J.2013.00234

摘要 ( 1712 )

PDF(3671KB) ( 1258 )

采用Colorado州立大学ARCSCM（Arctic Single-Column Model）极地柱模式，对北极表面能量平衡和低层大气结构进行模拟试验，并将模拟结果与SHEBA资料进行对比分析。对模式中的云物理过程参数化以及辐射参数化方案进行了敏感性分析，研究不同的参数化方案对北极地区海气界面过程数值模拟的影响。研究结果表明，ARCSCM模式能够模拟北极表面辐射与能量平衡的物理过程，而对于不同的参数化方案其模拟的结果有很大的差异。

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南极陆缘热流分布与天然气水合物资源量研究

王力峰邓希光沙志彬吴庐山杨永

2013, 25 (3): 241-248. DOI: 10.3724/SP.J.2013.00241

摘要 ( 2007 )

PDF(2195KB) ( 1438 )

近期系统的研究表明南极陆缘存在众多有利于天然气水合物赋存的指示性标志，尤其在陆缘周围的盆地中发现多条相关的地球物理反射层；同时，物源、温压、构造和沉积条件，皆有利于来自下部烃类气体的运移、富集和成藏，形成适合天然气水合物赋存的构造环境。在此基础上，利用收集的地热数据库，首先描述了陆缘周围的热流分布状况，再次计算了天然气水合物稳定带的厚度，最后利用体积分方法初步估算了该区域的天然气水合物的前景资源量。结果表明虽然陆缘周围的热流值相对较高，平均值达85.9 mW·m^-2，但是由于陆缘海水深度大，形成足够强的压力，保证了天然气水合物的稳定赋藏，由此计算的前景资源量为0.97－1.63×10¹³ m³，表明具有可观的经济价值。

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应用hiTAIL-PCR技术克隆Marinomonas sp. BSi20584菌株β-半乳糖苷酶基因

周莉莉陈瑞琴陈秀兰曾胤新陈波

2013, 25 (3): 249-256. DOI: 10.3724/SP.J.2013.00249

摘要 ( 1495 )

PDF(1957KB) ( 1381 )

实验使用hiTAIL-PCR（high-efficiency thermal asymmetric interlaced PCR,高效热不对称交错PCR）方法，从海单胞菌Marinomonas sp. BSi20584中克隆β-半乳糖苷酶基因。从GenBank注册的已知β-半乳糖苷酶氨基酸序列出发，设计引物克隆编码β-半乳糖苷酶保守片段的DAN序列；根据Marinomonas sp. BSi20584天然酶N端氨基酸残基测序结果，设计上游引物，保守DNA片段5’端设计下游引物，克隆N端到保守序列之间的DNA片段；将所得的2个DNA片段拼接并命名拼接后的片段为nbs。根据hiTAIL-PCR方法设计引物，染色体步移克隆nbs上下游片段，拼接上下游片段得到全长序列，设计引物扩增全长片段并测序。本文成功克隆了Marinomonas sp. BSi20584菌株β-半乳糖苷酶的编码基因，全长1 971 bp，NCBI比对表明其编码产物为GH-42家族的一个新成员。

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利用两种活体荧光技术分析北极微藻对光照变化的响应

王肖颖何剑锋光应芝李娟英张芳

2013, 25 (3): 257-267. DOI: 10.3724/SP.J.2013.00257

摘要 ( 1502 )

PDF(3692KB) ( 1259 )

采用调制叶绿素荧光技术（脉冲-振幅-调制：Pulse-Amplitude-Modulation，简称为PAM技术）和荧光光谱两种技术研究不同光照下的两种北极微藻（北极异帽藻（Heterocapsa arctica）和红胞藻（Rhodomonas sp.）的荧光特性，发现（1）两种藻在三个不同光照水平下（5 000 lux、15 000 lux、25 000 lux）光合生理变化特征相似：随着光照强度增加，光量子产量越低，光合效率越低；在15 000 lux和25 000 lux两个较强光照条件下，最大光合电子传递速率（rETRmax）没有提高，且捕光能力下降；25 000 lux光照强度下，均处于胁迫状态，但对强光的耐受能力增强；（2）两种藻在15 000 lux条件下Chl a荧光强度最高，25 000 lux条件下的Chl a荧光强度都显著降低，受到不同程度的光损伤；类胡萝卜素和多甲藻素是维持北极异帽藻15 000 lux下种群生存的有效色素；藻胆素和Chl c则分别为维持红胞藻5 000 lux和15 000 lux条件下的种群的生存起了积极作用。

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2012年南极长城站气象和海冰特征分析

杨清华张本正李明孟上

2013, 25 (3): 268-277. DOI: 10.3724/SP.J.2013.00268

摘要 ( 1728 )

PDF(3859KB) ( 1489 )

基于中国第28次南极科学考察长城站越冬期间获取的常规气象和海冰观测资料，结合统计的1985—2010年气候值，对比分析了长城站2012年的气象及海冰特征。气象分析表明，该年平均气压和气温偏低，N—W风向频率显著偏低，E—SE风向频率显著偏高；雾日偏少，降雪量、吹雪及雪暴显著偏多；针对观测期间某些月份比较明显的气象要素和天气现象异常，从大气环流角度进行了分析解释。海冰观测表明，长城湾冰情变化受大气动力作用影响大，冰情稳定性差，外围海域海冰极不稳定，2012年4月至2012年11月冰情几经进退，先后交替出现3个完全冰冻和3个部分冰冻期。

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中国南极科学考察第24航次大气CO₂遥感算法及其在第26航次中的应用分析

陈海颖蒋孟珍郝增周梁继许苏清陈立奇谢辛

2013, 25 (3): 278-283.

摘要 ( 1282 )

PDF(2558KB) ( 1281 )

利用中国南极科学考察第24航次采集的大气CO₂浓度与AIRS的大气红外辐亮度进行统计回归，获取两者间的拟合关系。与该航次随机选取的60°S附近验证点比较，平均相对偏差为1.09%。同时，将拟合函数应用于对应第26航次同位置、近时间点的AIRS大气辐射值，其结果和第26航次走航数据进行比对，平均相对偏差为2.12%。对比同纬度下第24航次的精度，其精度有明显的下降，结果表明，利用统计回归的计算方式具有一定的局限性。

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南极普里兹湾碳循环研究进展

张凡高众勇孙恒

2013, 25 (3): 284-293. DOI: 10.3724/SP.J.2013.00284

摘要 ( 1728 )

PDF(1915KB) ( 1510 )

普里兹湾是南大洋碳循环研究典型代表海区，也是中国历次南大洋考察的重点调查区域。从初级生产力、营养盐、叶绿素、海-气CO₂通量、真光层颗粒有机碳（POC）输出通量，净群落生产力（NCP）等方面综合阐述了其碳循环特征。生物泵运转效率和海冰过程是碳吸收的主要控制因素。普里兹湾总体上可以从陆坡划界，分为湾内和湾外两大部分。两者碳循环特征差异显著。湾内碳循环过程活跃，是南大洋夏季的高生产力区域。湾外则表现出高营养盐、低叶绿素（HNLC）特征，初步认为存在Fe限制。总体上，溶解有机碳（DOC）、POC、营养盐、叶绿素、二氧化碳分压（pCO₂）等存在从湾内向湾外随纬度递增或递减的规律。海冰消长对碳循环过程影响剧烈。夏季融冰造成的冰藻释放、水体垂直稳定性增加是提高生物生产力的首要原因。总体上普里兹湾的碳循环受各种生物、物理过程及其耦合作用控制，对南大洋碳循环机制研究有重要意义。

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环北极沉积盆地结构与构造演化特征——来自环北极地质长剖面的证据

毛翔李江海杨静懿

2013, 25 (3): 294-303. DOI: 10.3724/SP.J.2013.00294

摘要 ( 1865 )

PDF(4481KB) ( 2107 )

通过对北极地区不同盆地结构的系统研究与对比分析，绘制了环北极沉积盆地群长剖面，剖面全长约13 000 km，涉及季曼-伯朝拉盆地等15个盆地和微陆。由于整个剖面尺度巨大，在若干缺乏详细资料的地区采用将邻近地区的其他剖面平移到本剖面中，或由其两侧的剖面地层和构造形式推测。剖面涉及的盆地多属叠合性质，涵盖克拉通盆地、裂谷盆地、前陆盆地、被动大陆边缘盆地等多种盆地类型；各区域沉积厚度差异显著，最厚的东巴伦支海等盆地沉积了自古生界至新生界的地层，沉积厚度可达近15 km ，而沉积最薄处的拉普捷夫海等盆地则只发育了从中生界上白垩统至新生界的沉积，厚度不超过4 km。以北大西洋—北冰洋洋中脊为界，北极地区分属欧亚板块和北美板块，很多盆地为大陆的一部分或大陆向北冰洋的延伸部分（大陆架）。各盆地的发育主要受波罗的板块、西伯利亚板块与劳伦古陆显生宙以来的构造演化控制；加里东运动、埃尔斯米尔运动、海西运动（乌拉尔运动）及大西洋洋脊自南向北的扩张对环北极盆地均有显著影响，具体表现为造成盆地类型的改变、改变盆地沉降速率等。

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北极地区盆地群油气地质特征及其资源潜力

杨静懿李江海毛翔

2013, 25 (3): 304-314. DOI: 10.3724/SP.J.2013.00304

摘要 ( 1764 )

PDF(7005KB) ( 1313 )

北极地区具有超过4 000亿桶油当量的待发现技术可采储量, 是未来全球油气勘探与开发的重要增长点。本文按照地理和地质构造因素将北极地区分为北冰洋海盆区和环北极含油气区（含潜在含油气盆地）,按照板块演化及盆地发育历史将后者划分为北太平洋极地盆地群、俄罗斯极地盆地群和欧洲极地盆地群。根据大量文献和IHS数据, 结合生油层、储层、盖层及圈闭特征方面的研究, 系统对比、分析北极地区石油、天然气分布特征:北太平洋极地盆地群重要烃源岩形成于侏罗纪和白垩纪, 盆地群中重要储层大部分都分布于新生界布鲁克斯层, 油气系统以构造圈闭为主。俄罗斯极地盆地群中多数盆地具有古生代基底, 受斯堪的纳维亚早古生代造山期变形、西伯利亚板块古生代西部造山变形影响, 60%以上的烃源岩产自中生界, 储层以中生界前陆、克拉通盆地沉积物为主,盖层分布较广, 以中生界居多。欧洲极地盆地群受控于北大西洋洋脊的扩张和迁移, 各盆地烃源岩分布于中生界, 大部分储层分布于上白垩统—古新系, 自生自储、古生新储为该区域盆地的主要成藏模式。其中, 俄罗斯极地盆地油气储量最多, 占北极地区总储量45%以上且勘探潜力最大。

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