极地研究

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南极中山站-昆仑站间地壳厚度分布

冯梅安美建安春雷史贵涛赵越李院生 Douglas Wiens

2014, 26 (2): 177-185. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.2.177

摘要 ( 1800 )

PDF(4826KB) ( 1186 )

自第四个国际极地年2007/2008开始至2013年，中国南极内陆冰盖科考队相继在自南极大陆边缘的中山站至东南极地形最高点昆仑站(Dome A)一线进行了低温甚宽频地震观测。这里对7个天然地震台数据进行了分析，提取了这些台站的S波接收函数，据此反演获得了这些台站下的地壳厚度分布。随着纬度的升高，地壳厚度由大陆边缘的中山站下的约38 km逐渐增加至CHNB台下的58 km，随后又于CHNA台站下方减薄至47 km，然后又快速增大到南极地形最高点昆仑站(Dome A)下的62 km。从中山站至昆仑站之间地壳厚度的变化与冰下地貌变化存在明显的相关性。这个变化说明了从昆仑站至CHNB之间构造相对均匀。昆仑站不但是南极大陆地壳最厚的地方，也可能是全球各克拉通中地壳最厚的地方。在距昆仑站约200 km的CHNA台下的地壳厚度(约47km)明显比临近台站地壳明显偏薄，这可能说明了甘伯采夫山脉地壳侧向变化较大，即其形成时的所遭受的构造作用较复杂。

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南极长城站空气微生物的分子生态学分析

夏晓敏汪建君陈立奇颜金培张锐

2014, 26 (2): 186-192. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.2.186

摘要 ( 1631 )

PDF(2078KB) ( 1746 )

微生物是气溶胶的重要组成部分。本研究通过收集南极长城站附近气溶胶，构建气溶胶中空气微生物16S rRNA基因文库，发现南极空气微生物具有很高的多样性，93个克隆子包含了53个OTU(operational taxonomic unit)，Shannon指数为3.58，Simpson指数为0.04。南极长城站空气微生物的主要细菌类群为Actinobacteria、 Cyanobacteria/Chloroplasts、Bacteroidetes、Firmicutes、Planctomycetes、Proteobacteria及Verrucomicrobia等7个门，Proteobacteria门的细菌是优势类群，占到了长城站空气微生物细菌克隆文库的65.6%。克隆文库中海源微生物序列及陆源微生物序列各占到了30.1%，说明长城站附近具有较强的海陆大气交换。我们发现有15个克隆子序列与人类活动相关，占总克隆子数的16.1%，说明人类活动已经影响到了长城站的空气微生物群落结构。

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中国第26次南极考察南大洋碳通量评估

许苏清陈立奇陈海颖

2014, 26 (2): 193-200. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.2.193

摘要 ( 1630 )

PDF(4433KB) ( 1385 )

南大洋是大气CO2的重要汇区，而近几十年来这个汇出现了明显变化并成为了研究的热点。本文利用中国第26次南极考察期间雪龙船绕南极航行所获得的现场碳及相关参数观测数据，分析推导出海水pCO2及其主控因子（叶绿素和水温）之间的经验关系，并结合相关卫星遥感数据建立遥感外推算法，计算南大洋50°S以南海区碳通量分布，评估该海区对大气CO2的吸收能力。计算结果表明，2009年11月从东经90°到西经90°（顺时针方向），南纬50°到75°海域为CO2输送大气的弱源，平均输入大气通量为9.482mol/m2*mon，碳释放量为0.0017795*1015gC；2009年12月从西经90°到东经90°（顺时针方向），南纬50°到75°海域为吸收大气CO2的弱汇，平均碳通量为-12.451mol/m2*mon，碳吸收量为0.026656*1015gC。将经验关系推导至该月份的50°S到75°S整个南大洋的计算中发现，2009年11月南大洋为大气CO2的源，碳释放量为0.0027896*1015gC；在2009年12月南大洋为大气CO2的汇，碳吸收量是-0.0035035*1015gC。相比之前我们所观测的结果，南大洋的碳汇吸收能力呈现明显下降。

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南极拜尔斯半岛企鹅粪土沉积物元素地球化学特征

马小荣聂亚光刘晓东孙立广

2014, 26 (2): 201-211. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.2.201

摘要 ( 1395 )

PDF(3039KB) ( 1239 )

摘要拜尔斯（Byers）半岛位于南极利文斯顿岛（Livingstone Island）最西部，是南设得兰群岛中最大的无冰区。本文对采自拜尔斯半岛的一根长55cm的企鹅粪土沉积柱P1进行了元素和同位素地球化学分析。通过对沉积物C/N比、有机质来源和δ15N的分析，发现P1沉积剖面中有机质主要来源于企鹅粪。利用富集系数、相关性分析、主成分分析等统计分析方法，识别出该沉积物中P、F、Cu、Hg、As、S六种元素具有共同的来源，与企鹅粪的输入密切相关，并且这些元素与TOC和δ15N显著正相关，说明沉积剖面中这些元素含量主要受控于企鹅粪的输入程度。通过与长城站区阿德雷岛、东南极戴维斯站加德纳岛企鹅粪土沉积物的标型元素特征比较，发现上述三个地区的标型元素组合大体上一致，反映了整个南极地区企鹅粪土沉积物生物标型元素组合的共性，但同时各个地区的企鹅粪土沉积物标型元素也有小的差异，这可能与不同地区基岩和风化土壤背景值、风化程度以及企鹅的食物等存在差异有关。研究结果为进一步恢复该地区的企鹅种群数量变化及其对气候变化的响应提供了可能。

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基于mtCOI片段序列的南极海域浮游动物DNA条形码研究

程方平王敏晓李超伦张永山孙松

2014, 26 (2): 212-221. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.2.212

摘要 ( 1398 )

PDF(2092KB) ( 1463 )

极地海区浮游动物对全球气候变化的响应极其敏感，其群落结构已成为研究全球变化对海洋生态系统影响的重要指标，而DNA条形码则是浮游动物种类鉴定的有效工具。本文采用线粒体细胞色素C氧化酶第一亚基编码基因（mtCOI）特异扩增测序的方法, 分析了南大洋32种常见浮游动物的94条DNA条形码序列，其长度分布在830碱基到1050碱基之间。发现南极常见浮游动物种内遗传差异均值为0.67%，分布在0到2.6%之间；同属近源种间遗传差异均值为14.3%，分布在0.1%到29.3%之间。哲水蚤属的近缘哲水蚤（Calanus propinquus）和C. simillimus遗传相似度非常高。考虑到上述两者在形态和遗传上的相似性，本研究认为两种可能为同种异名，有待开展深入研究确认C. simillimus种的地位。除了哲水蚤属的两种外，所有样品种内、种间遗传差异显著，且同种的不同样品都聚到一起形成单系群。结果表明mtCOI序列可以作为DNA 条形码实现南极浮游动物常见种的准确鉴定（水母和海樽等胶质浮游动物的有效性未验证）。以上结果也得到了示踪向量分析的证实。本研究新增的DNA条形码数据以及新提供的兼并引物必将推动南极浮游动物环境样品的宏基因组学研究。

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南极普里兹湾可培养浮游细菌群落结构研究

吴月红韩正兵张心齐周亚东吴敏许学伟

2014, 26 (2): 222-229. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.2.222

摘要 ( 1472 )

PDF(2457KB) ( 1395 )

针对南极普里兹湾内达恩利角附近海域的3个测站共12份海水样品，采用寡营养培养基分离培养极地浮游细菌，通过PCR方法获取其中95株细菌的16S rRNA基因序列。序列分析结果表明，分离获得的95株细菌分属α-变形杆菌纲（Alphaproteobactia）、γ-变形杆菌纲（Gammaproteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）三个类群下的35个不同分类单元，其中α-变形杆菌纲为优势细菌，在不同水层中所占的比例为52.6~62.5%。通过Shannon多样性指数分析发现，南极普里兹湾陆架区测站P2-14多样性指数较陆坡区两测站P2-11和P2-8的高，细菌多样性与浮游植物量和生产力水平呈现正相关。表层细菌Shannon多样性指数最低，50 m水层最高，100和200 m水层多样性指数变化不明显，真光层水体中细菌垂直分布与营养盐和溶解氧浓度存在关联。此外，采用寡营养陈海水培养基，还获得了一些与已报道的16S rRNA基因序列相似性较低的菌株，它们代表了微生物新物种，可能也是南极真光层特有的细菌。研究工作表明，南极普里兹湾真光层水体中蕴藏着丰富的浮游细菌资源，它们有待保护、开发和利用。

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北极王湾海域浮游植物对光照和盐度变化的适应性研究

崔世开何剑锋何培民张芳林凌马玉欣

2014, 26 (2): 230-237. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.2.230

摘要 ( 1543 )

PDF(2112KB) ( 1522 )

2006年夏末，对北极黄河站附近的王湾（Kongsfjorden）海域基础环境特征进行调查，并采用模拟实验研究了该海域浮游植物对光照和盐度变化的适应性。结果显示：浮游植物群落在无光照条件下培养一天或者一周后，叶绿素a浓度基本保持稳定或略有下降；随后将其置于自然光下培养，叶绿素a浓度呈现开始明显下降、而后稳步上升的趋势。在盐度实验中，稀释倍率为10%时，浮游植物群落生长速率达到最大值，但将稀释倍率增大到一定程度（≥40%）时，低盐会限制浮游植物生长。研究显示，夏末王湾海域浮游植物群落对低光照环境具有一定的适应性；另外，由于低稀释率能促进浮游植物的生长，外湾由于受到融水影响的程度较小，因而有益于浮游植物的生长。

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联合GNSS和GRACE数据分析南极跟踪站的径向形变

李伟伟鞠晓蕾沈云中张子占

2014, 26 (2): 238-243. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.2.238

摘要 ( 1403 )

PDF(4193KB) ( 1239 )

本文利用南极大陆12个累积观测数据超过3年的GNSS跟踪站的监测序列，比较分析了其径向的形变趋势与GIA（Glacial Isostatic Adjustment）模型预测形变，并且与GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)估计的径向位移结果进行相关性分析。GNSS结果显示跟踪站的径向形变多呈现上升趋势，少量出现下降的跟踪站多分布在东南极沿海区域，下降速度较小。与GRACE计算结果相比，两者的相关系数在0.241—0.663之间，表明两种观测手段得到的结果总体呈现较强的相关性。GNSS 形变趋势与最新的GIA 模型(W12a)预测形变趋势有一定的偏差，但总体吻合。

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利用海冰密集度数据分析北极冰间湖变化

付红丽康建军李雪韩桂军李威张学峰

2014, 26 (2): 244-253. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.2.244

摘要 ( 1554 )

PDF(5270KB) ( 1462 )

冰间湖内存在强烈的海-气相互作用和结冰析盐过程，在极区以及全球气候系统中起着重要作用。本文基于数字图像处理技术，从AMSR-E高分辨卫星遥感海冰密集度数据中提取了长时间序列的冰间湖变化信息，研究北极冰间湖内的净水面积、净水表面的净热通量（向上为正）、产冰量和产盐量的季节和年际变化，比较不同冰间湖区域之间的差异。研究结果表明：总净水面积分别在结冰初期和末期存在极大值，而由于总净水面积季节变化幅度不是很大，总产冰量和产盐量的季节变化主要受净热通量影响，在1月份存在极大值；在不同冰间湖区域内净水面积的季节变化中，进入结冰期越早的冰间湖内净水面积越快达到首次极大值；净热通量的年际变化趋势总体上是减小的，总净水面积是增加大的，其中靠近太平洋和大西洋入流口的冰间湖内净热通量减小的速率要比其他区域快，靠近亚欧大陆的冰间湖内净水面积增长速率要比其他区域大；总产冰量的年际变化同总净水面积基本一致，也是呈增加趋势。最后通过研究冰间湖的年际变化信息同海冰范围变化的相关性，发现如果连续多年冰间湖内年平均净热通量为负的异常，那么海冰范围将出现一次极小值

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南极冰盖地形数据库BEDMAP 2述评

陈昀孙波刘春崔祥斌王甜甜

2014, 26 (2): 254-261. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.2.254

摘要 ( 1753 )

PDF(2540KB) ( 1316 )

南极冰盖物质收支与不稳定性对全球气候变化和海平面升高有着重要影响，而冰盖厚度和冰下地形则是研究南极冰盖的物质平衡、动力及不稳定性极为重要的参数。自上世纪五十年代以来，国际上针对南极冰盖，开展了大量的冰雷达以及重、磁测量，这些测量结果被汇集并形成冰厚和冰下地形数据库，进而服务于冰盖模式和地球系统研究，最新推出的成果便是BEDMAP 2（Bedrock Mapping Project 2）。首先介绍了BEDMAP 2的数据来源、结构以及数据处理，并讨论了数据的质量评价，然后分析了BEDMAP 2中展示的整个南极冰盖与冰下地形及其特点。最后，对于BEDMAP 2对我国在南极冰盖考察和研究方面的作用进行了一些讨论与展望。

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基于GPS反射信号的岸基海冰探测的研究

张云郭建京洪中华韩彦岭

2014, 26 (2): 262-267. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.2.262

摘要 ( 1542 )

PDF(1863KB) ( 1348 )

本文论述了全球导航卫星系统反射信号测量（GNSS-R）在海冰介电常数和海冰密集程度方面的潜在的研究价值，对欧洲空间局在格林兰岛迪斯科海岸采集的海冰数据进行分析，处理了两种反射信号的幅度的量化关系,同时跟踪多颗GNSS卫星并且保证了数据处理时间的连续性和有效性。根据双极化反射信号的幅度极化比和模拟海冰表面复介电常数得出结论, 幅度极化比和海冰表面的介电常数变化有联系。

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从破冰船强制领航到许可证制度——俄罗斯北方海航道法律新变化分析

张侠屠景芳钱宗旗王泽林杨惠根

2014, 26 (2): 268-275. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.2.268

摘要 ( 1989 )

PDF(2603KB) ( 1853 )

本文围绕北方海航道定义和破冰船强制领航两个重要的争议问题，详细对比了俄罗斯相关旧法律条文和2013年颁布的新法律条文，综合分析后认为：（1）在法律层面上，俄罗斯对于北方海航道属于国家历史性交通干线的立场没有改变，范围则做了明晰化的界定，新的北方海航道水域范围与俄罗斯北冰洋内水、领海及毗连区和200海里专属经济区水域范围相一致。这意味着消除了有关北方海航道北部边界是否延伸到公海的争议；（2）在规则层面上，从破冰船强制领航制度改变为许可证制度，尤其是给出了具体的、可操作和可预期的独立航行许可和不许可条件，使得外国船只在北方海航道水域的独立航行成为可能。由此得出结论：俄罗斯北方海航道政策出现了较大变化，有进一步向国际开放的政策倾向。

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中国船舶首航东北航道及其展望

王洛赵越刘建民韩淑琴

2014, 26 (2): 276-284. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.2.276

摘要 ( 1859 )

PDF(3009KB) ( 2160 )

北极航道按其处于地球上的地理方位可分为东北航道和西北航道；东北航道按航线所处的纬度范围则可分为北极低纬航线(北极近岸航线)、北极中纬航线(作为国际常规航线)、北极高纬航线、挺极航线。雪龙号于2012年夏季书写了中国船舶首航东北航道的航海史。雪龙号从东北航道的起点白令海峡开始，沿东北航道抵达冰岛，并沿北极高纬航线返回白令海峡，完成往返穿越北冰洋之旅。据此，本文对北极航道的分类提出了一些看法，对东北航道的商业航行情况进行了总结，在此基础上概述了雪龙号此次首航东北航道的整个进程和关键问题，同时对中国建立北极航道战略进行了思考并提出了建议。

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