极地研究

Select

东南极格罗夫山地区冰碛石碎石带中高压麻粒岩和正片麻岩的锆石年代学研究及其构造意义

王伟刘晓春赵越郑光高陈龙耀

2016, 28 (2): 159-180. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.159

摘要 ( 755 )

PDF(7477KB) ( 692 )

东南极的格罗夫山是普里兹造山带向南极内陆的延伸部分。本文对格罗夫山不同碎石带中收集的高压麻粒岩和正片麻岩进行了锆石U-Pb年代学研究。四个高压麻粒岩的锆石多数为变质新生锆石，仅少数保留有继承核，其年龄为2633—2502 Ma。在变质锆石中获得~570 Ma和~555—545 Ma两阶段变质年龄，锆石微量元素特征显示为重稀土亏损，结合前人研究结果，推测这两阶段年龄分别代表了变质作用过程中的进变质和高压峰期变质年龄。两个正片麻岩的锆石普遍发育核-边结构，由一个发育振荡环带的岩浆核和均匀无环带的变质边组成。正片麻岩的原岩年龄存在差异，在样品GR14-3-4的锆石核部获得了1060 ± 40 Ma的上交点年龄，其原岩可能来自格罗夫山东南部的冰下高地，而在样品GR14-5-4的锆石核部获得的原岩年龄为917 ± 4 Ma，与格罗夫山基岩中的基性麻粒岩和正片麻岩的原岩年龄一致。在锆石边部获得的变质年龄较为一致，为~530 Ma，与以前在高压麻粒岩中获得的退变质年龄相当。本次研究确认了高压麻粒岩在格罗夫山地区不同碎石带中分布的广泛性，表明其可能普遍存在于格罗夫山冰下高地之中。同时也进一步证明格罗夫山冰下高地并没有受到格林维尔期构造热事件的影响，而是只经历了泛非期的单相变质构造旋回。

相关文章 | 计量指标

Select

2012年夏季西北冰洋浮游动物群落特征

徐志强张光涛孙松

2016, 28 (2): 181-193. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.181

摘要 ( 1034 )

PDF(3125KB) ( 1264 )

北冰洋夏季海冰覆盖面积在2012年达到低值。为了了解海冰变化对浮游动物群落的影响, 利用夏季西北冰洋22个站位的网采样品, 通过种类组成和丰度研究了群落的类型、结构和地理分布, 探讨了其分布特征与环境因子的关系。根据记录到的54种(类)浮游动物, 21站位可以划分成在地理上基本隔离的三个浮游动物群落: 楚科奇海南部群落, 藤壶幼体数量占优, 站位丰度百分比在56.6%—79.8%之间, 桡足类次之(18.0%—42.2%), 同时还含有少量的白令海种类；楚科奇海中北部群落以广布性桡足类占绝对优势(62.3%—96.8%), 藤壶幼体次之(0—30.9%)；深海群落浮游动物的丰度极低, 组成上以桡足类为主(71.6%—89.8%), 且多数是体型较大极地种。楚科奇海陆坡边缘的M06站丰度较高但是种类组成与深海站位相似, 没有归入任何群落。两个浅水群落优势种都是北极哲水蚤(Calanus glacialis)、伪哲水蚤类(Pseudocalanus sp.)、圆胃住囊虫(Oikopleur vanhoffeni)以及藤壶幼体(Barnacle larva), 但优势度各异。深海群落优势种较多, 北极哲水蚤(Calanus glacialis)、极北哲水蚤(Calanus hyperboreus)、细长长腹水蚤(Metridia longa)以及北极拟真刺水蚤(Paraeuchaeta glacialis)等体型较大的桡足类优势度较高, 体型较小的矮小微哲水蚤(Microcalanus pygmaeus)、长腹剑水蚤(Oithona similis)优势度相对较低。与群落类型按维度和深度的变化趋势一致, 统计分析显示表层温度和表层盐度是最重要的影响因子。与海冰覆盖面积较高的2003年相比, 群落类型和地理分布没有显著变化, 但是楚科奇海浮游动物丰度增加了1—2倍, 深海群落丰度降低而组成上大型种类比例升高。

相关文章 | 计量指标

Select

白令海和楚科奇海陆架区的生源物质埋藏通量研究

林武辉陈立奇余雯马豪曾志曾实

2016, 28 (2): 194-202. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.194

摘要 ( 1082 )

PDF(1191KB) ( 1105 )

楚科奇海和白令海通过白令海峡相连，是气候变化研究的关键区域。利用210Pb过剩法开展两个海域沉积过程和生源物质的埋藏通量研究。研究发现，白令海陆架区沉积柱样(NB22)受到生物扰动影响，楚科奇海沉积物柱样(R17)所受生物扰动很小。通过建立模型，获得楚科奇海陆架区的沉积速率为0.6±0.1 mm/a，白令海陆架区的沉积速率为2.1±0.7 mm/a。忽略沉积过程，白令海陆架区由生物扰动引起的混合因子为1.38±0.92 cm²/a；考虑沉积过程，则混合因子为0.65±0.95 cm²/a。白令海的有机碳、生源硅、CaCO3的埋藏通量分别为：6.85 mmol C m^-2d^-1、37.7 mmol Si m^-2d^-1、3.15 mmol C m^-2d^-1；楚科奇海的有机碳、生源硅、CaCO3的埋藏通量分别为：5.71 mmol C m^-2d^-1、9.78 mmol Si m^-2d^-1、3.08 mmol C m^-2d^-1。楚科奇海陆架区具有高效的垂直输运的海洋生物泵，白令海陆架区海洋生物泵可能存在较强的水平输运过程。海洋沉积物中²¹⁰Pb信号不仅可以定量沉积速率和埋藏通量，也在一定程度上反映海洋底栖生物的扰动强度。

相关文章 | 计量指标

Select

2010年夏季白令海小型底栖动物丰度与生物量初步研究

黄丁勇王建佳林荣澄田鹏郑新庆

2016, 28 (2): 203-210. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.203

摘要 ( 708 )

PDF(2558KB) ( 828 )

2010年7月12—18日, 中国第4次北极科考队在白令海以箱式或多管取样器采集7站位10 cm长度的表层沉积物芯样, 并在现场进行了分层处理。室内分析时共检出14个小型底栖动物类群：自由生活海洋线虫(free-living Nematoda)、底栖桡足类(Copepoda)、多毛类(Polycheata)、动吻类(Kinorhyncha)、端足类(Amphipoda)、双壳类(Bivalvia)、涟虫(Cumacea)、介形类(Ostracoda)、原足类(Tanaidacea)、腹足类(Gastropoda)、等足类(Isopoda)、海蛇尾(Ophiura)、缓步类(Tardigrada)以及其它类(Others)。平均丰度和平均生物量分别为2 658.89±2 452.86 ind/10 cm²和1 587.56±1 452.65 μg?dwt/10 cm², 最高值皆出现在白令海北部陆架浅水区, 分别为7 135.12±429.43 ind/10 cm²和4 056.42±721.33 μg?dwt/10 cm², 最低值皆出现在白令海盆西部深水区, 分别仅为56.04±39.38 ind/10 cm²和87.91±85.60 μg?dwt/10 cm²。线虫为丰度的最优势类群, 占平均丰度比例的94.81％, 桡足类为第二优势类群, 占3.60％。表层0—6 cm芯样的取样效率为93.44％。基于各站丰度的类群相似性分析, 浅水区与深水区的小型底栖动物群落的相似性系数仅为30.72%, 最大的差别在于深水区的丰度比浅水区小了一个数量级。白令海陆架浅水区比白令海盆深水区和中国海域具有明显更高的小型底栖动物丰度和生物量。Pearson相关性分析显示, 白令海小型底栖动物丰度和生物量与水深、营养盐及多个粒径参数呈负相关, 其中生物量对环境变化的响应可能比丰度更敏感。

相关文章 | 计量指标

Select

东南极夏季中山站邻近固定冰DMS、DMSP分布初探

张麋鸣陈立奇肖钲霖

2016, 28 (2): 211-218. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.211

摘要 ( 728 )

PDF(2142KB) ( 871 )

中国第30次南极考察期间, 在中山站邻近固定冰区采集了两根海冰冰芯并首次分析其中的DMS、DMSP含量。结果表明, 两根冰芯上层均含有较高浓度的DMSP+DMS, 分别高达114.93及134.41 nmol·L^-1。冰芯中DMS、DMSP+DMS浓度随深度的增加而递减。两根冰芯顶部DMSP+DMS高值的成因不同, 冰芯1主要受藻类活动影响而产生DMSP+DMS高值, 冰芯2主要是由于雪层及薄冰层阻碍, 致使DMS在冰芯顶部聚集产生DMS高值。因为海冰底部较高生物量的海冰融化进入水体, 所观测的剩余海冰底部Chl a、DMSP+DMS值均较低。在海冰的融化过程中, 卤道内的卤水可发生垂向运输, 致使冰芯中Chl a、DMSP+DMS的垂直分布有所不同。冰芯的Chl a、DMSP+DMS总量分别为6.79和10.20、51.83和 88.41 μmol·m^-2, 与前人研究结果比较, 在海冰融化过程中, 海冰中Chl a、DMSP+DMS总量变化的总趋势是递减的。

相关文章 | 计量指标

Select

2011年初冬南极普里兹湾冰间湖区上层水体结构演化研究

高郭平闫敏斐徐智昕程灵巧张春玲

2016, 28 (2): 219-227. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.219

摘要 ( 856 )

PDF(3595KB) ( 1051 )

利用5头活动于南极普里兹湾的象海豹携带的CTD观测获得的2011年3—6月埃默里冰架前缘冰间湖区域海水温盐剖面数据, 研究了该海域上层水体结构在初冬的演化过程。结果显示, 可将该演化过程分为三个阶段：第一阶段海水温度从层化到均匀, 3月下旬次表层仍维持暖水特征, 随着表层海水冷却作用, 次表层暖水逐渐消失, 上下水体温度趋于均匀并接近冰点, 温度剖面从“逆温型”演变到“均匀型”; 第二阶段海水盐度从层化到上下均匀, 也就是从“均匀型”演变到“渐变型”, 海水结冰析盐过程使上层海水盐度增加, 增强垂直对流混合, 上下层盐度达到均匀; 第三阶段冷却结冰持续, 海水盐度继续增大, 形成盐度随深度减小, 温度随深度增大的“渐变型”结构。根据温盐剖面数据计算三个阶段的海-气之间的热通量分别是－90.93、－82.20和－43.44 Wm^-2。考虑海水盐分的增加主要源于海冰形成, 由此推算三个阶段内平均的海冰形成速率分别是5.4、4.9和2.5 cm d^-1。在南极初冬时期, 随着海水上层低温高盐化演变持续, 海水向大气释放的热通量逐渐减少, 海冰形成速率也呈减少趋势。

相关文章 | 计量指标

Select

罗斯海和普里兹湾海域海冰范围变化对比分析

刘帅斌周春霞王泽民

2016, 28 (2): 228-234. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.228

摘要 ( 871 )

PDF(5153KB) ( 1086 )

海冰范围的变化对气候变化、生态系统以及人类活动都会产生重大的影响, 近年来极地海冰范围的变化受到广泛关注。对南极罗斯海与普里兹湾海域海冰范围进行时间序列分析, 研究发现海冰范围季节性变化在罗斯海与普里兹湾海域差异较大, 罗斯海地区表现出“快速缩小、迅速扩大”的特性, 普里兹湾海域表现出“快速缩小、缓慢扩大”的特性。两地区的海冰范围在年际变化上都表现出扩大的趋势, 从相对变化率来看, 普里兹湾海域海冰范围扩大相比于罗斯海更加迅速, 2003—2014年罗斯海地区海冰变化趋势为(1.39±1.12)×10⁴ km² a^-1, 普里兹湾海域海冰变化趋势为(0.61±0.26)×10⁴ km² a^-1。罗斯海地区夏季的年际变化为减少趋势。

相关文章 | 计量指标

Select

GNSS广播电离层模型在极区的改正效果分析

王泽民毕通孙伟安家春刘树纶

2016, 28 (2): 235-242. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.235

摘要 ( 784 )

PDF(2112KB) ( 977 )

电离层时延为GPS测量中最棘手、最严重的误差源, 而极区结构复杂波动较大, 电离层延迟极大影响了GPS测量精度, 故在极区选取一个简单有效的电离层模型极为重要。将GPS及BDS采用的不同Klobuchar模型以及Nequick模型计算的极区总电子含量, 以欧洲定轨中心提供的GIM模型电离层产品作为参考标准, 研究三种广播电离层模型在北极地区的均方根和模型改正率。选取了2009—2013年共计5年的时间数据进行分析。结果表明, 纬度在57.5°以上地区电离层改正GPS系统采用的Klobuchar模型基本不适用, 但改正效果依然优于BDS, 而Nequick模型改正效果弱于中低纬度, 改正率整体在40％左右。

相关文章 | 计量指标

Select

基于改进NCC算法的东南极极记录冰川流速提取研究

牛牧野周春霞刘婷婷

2016, 28 (2): 243-249. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.243

摘要 ( 796 )

PDF(3118KB) ( 897 )

南极冰川的流速在南极物质平衡研究中有着重要的作用。本研究创新性地将SIFT算子的旋转参数引入传统的基于归一化互相关(NCC)的冰川流速提取方法, 使其拥有旋转不变的特性。利用此方法, 基于Landsat8 OLI数据对东南极的极记录冰川流速进行了提取, 并通过利用模拟影像和NASA发布的MEaSUREs冰川流速结果对该方法的精度进行了验证。结果表明, 改进的NCC算法能够在冰川流速方向改变区域提取更多的流速信息, 极记录冰川流速最大可达870 m a^-1, 提取结果与MEaSUREs结果相比, 平均偏差为23.9 m a^-1。

相关文章 | 计量指标

Select

柔性工程理论在极地船舶航行风险防控中的应用

付姗姗张笛桑凌志严新平

2016, 28 (2): 250-256. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.250

摘要 ( 761 )

PDF(951KB) ( 1346 )

为预防和减少极地水域交通事故, 提高船舶在极地水域通航风险防控能力, 本研究根据柔性工程理论的内涵特征和极地水域船舶通航风险, 提出极地水域船舶航行风险防控柔性系统的体系构架。根据柔性系统构建的四要素（学习、预测、监测、应对）及其与环境之间的联系, 从环境分析、脆性机理、风险预测、状态监测、危机应对等五个方面, 讨论了极地水域船舶航行风险防控柔性系统构建所涉及的关键技术, 为提升极地水域船舶航行风险防控能力和技术水平, 建设安全、便捷、高效、经济、绿色的现代化海运体系, 提供理论基础支持。

相关文章 | 计量指标

Select

北极海冰消融情景下环北极国家利益争端的动态博弈建模技术

汪杨骏张韧钱龙霞葛珊珊洪梅

2016, 28 (2): 257-266. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.257

摘要 ( 882 )

PDF(2116KB) ( 1021 )

以气温升高为主要特征的全球气候变化, 致使北极海冰持续融化, 北极地区丰富的资源、便捷的航行通道、重要的战略地位以及军事价值逐渐凸显出来。北冰洋沿岸的美国、俄罗斯、加拿大、丹麦和挪威等国家纷纷加入到北极利益争夺的行列中。为模拟和评估环北极国家在利益追逐中的合作与冲突行为的演化, 基于博弈论思想, 构建了环北极五国博弈的动态争端模型, 提出了物质收益、惩罚损失和名誉收益等三个机制, 综合考虑了气候变化、物质收益、国家关系与国家威望、国际法律法规等因素对环北极五国行为的综合影响。针对当前环北极各国在北极问题上的合作与争端开展了动态博弈建模, 并对北极海冰完全消融情景时环北极各国在多种不同合作模式下的争端情况进行了模拟预估与实验仿真。

相关文章 | 计量指标

Select

我国北极航道开拓的战略选择初探

张侠杨惠根王洛

2016, 28 (2): 267-276. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.267

摘要 ( 1048 )

PDF(4432KB) ( 1286 )

对于我国, 正在发展和形成中的洲际贸易航线——北极航道是当今经济全球化、政治多极化和气候变化大趋势下出现的重大机遇, 也是“一带一路”的重要补充, 具有较高战略价值。根据北极航道当前发展状况, 从开拓北极航道的战略选择角度, 针对航运条件、法律和地缘政治等方面对北极东北航道、西北航道和穿极航道三条不同海运路径做了概括性比较, 以期为北极航道发展的战略选择做一些前期思考。结果表明：(1) 近年来虽然世界贸易和航运业不景气, 但北极航运逆势而上, 呈现扩大化增长趋势, 无强力破冰船引航的商船独立航行时代已初显端倪；(2) 三条北极航道处于不同发展阶段：东北航道发展最快, 散货船和油气轮方式的资源和过境运输已形成小规模的运营业务；西北航道次之, 正在尝试散货船的资源运输；穿极航道过境通行潜力开始受到越来越多关注。三条航道的集装箱过境运输尚处于空白；(3) 针对三条北极航道不同发展阶段和趋势, 结合战略需求, 我国北极航道开拓应采取“用一个, 试一个、探一个”的发展思路, 即：东北航道做实质性的投入；西北航道做尝试性的投入；穿极航道做探索性的投入。投入重点当为我国有较大需求的中-欧和中-美集装箱船过境运输。(4) 科学考察和商业利用是我国北极航道开拓和利用的先导, 鉴于北极航道的不同国际法和地缘政治环境, 作为“一带一路”北线的实施可采取 “对接”和“探索”并行的发展策略。

相关文章 | 计量指标

Select

利用冰雷达诊断南极冰盖底部环境的研究综述

杨树瑚顾祈明张云崔祥斌唐学远

2016, 28 (2): 277-286. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.277

摘要 ( 1030 )

PDF(843KB) ( 1412 )

现今南极冰盖底部的环境对冰盖的动力演化有着重要的影响, 准确的冰盖底部环境信息有利于更加准确地模拟南极冰盖的起源、发展以及未来的演化。采用无线电回波技术, 可有效地对冰盖进行探测。通过定量地处理雷达波在冰盖内部的介电衰减, 可以获取冰盖底部的反射率, 从而对冰盖底部环境, 特别是冰下水文环境进行诊断。综述了雷达波在冰盖内部衰减处理的三种方法, 分析了它们的适用性及局限性, 并对这些方法应用于诊断冰盖底部的环境以及方法本身可能的改进进行了讨论。

相关文章 | 计量指标

Select

不同月海冰边界提取算法对南极海冰变化的影响分析

石中玉庞小平赵羲程子桉季青

2016, 28 (2): 287-294. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.287

摘要 ( 680 )

PDF(4238KB) ( 898 )

海冰与海水的交界地带是海-冰-气相互作用的重要区域, 其变化会影响海洋生物栖息地的联通状态和海洋、大气的交换, 确定海冰边界对于分析海冰动态变化具有重要意义[1-2]。被动微波传感器为长期监测海冰变化提供了大尺度的连续观测数据。从经典统计、随机集理论出发, 应用三种由被动微波日均海冰密集度数据提取月均海冰边界的方法, 分析三种月均边界的差异, 以及不同月均边界提取方法对海冰长期变化分析的影响。

相关文章 | 计量指标

Select

极地陆生植物3D形态数据库（3D MPP）

谢晓尧乙引刘志杰申铁张正东彭涛王雨晴郭子选周文卫

2016, 28 (2): 295-300. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.295

摘要 ( 774 )

PDF(1268KB) ( 1016 )

植物3D形态是植物的重要生理特征和存在形式。特别是, 3D形态由于与植物的光合作用效率息息相关, 因而对植物生长具有重要意义。将2014年在南极乔治王岛长城站附近采集的56份苔藓植物标本鉴定为4科6属6种及1变种。从每一种中选取一个代表性群落样品用REVscan 3D扫描仪进行高精度的激光扫描, 共获取120M 3D点云数据, 987 429个点和1 700 380个面, 重构出7个植物样本的表面3D模型。在此基础上, 基于Java Web技术、开源数据库系统MySQL、第三方开源WebGL库Three.js、开源Web应用服务器Tomcat等构建了国内首个极地植物3D形态数据库 (3dmpp.gznu.edu.cn), 提供了3D渲染功能。通过本数据库用户可以方便地浏览和搜索已有的物种信息数据, 并全方位地获取植物的3D表面信息。本数据库的建立为极地植物的3D形态信息提供了储存, 展示与共享的平台,为不同植物间3D表面形态的比较研究提供了基础数据和工具, 为保护极地植物特别是濒危植物的全息信息资料提供了重要保障。

相关文章 | 计量指标

Select

南极海洋硅藻极端生境适应性研究进展

帅春燕支崇远

2016, 28 (2): 301-309. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.2.301

摘要 ( 849 )

PDF(658KB) ( 1237 )

南极海洋硅藻作为海洋食物网的基石, 在南大洋生态系统中扮演着至关重要的角色。南极海洋硅藻具有极端生境适应性, 是生物抗辐射性、抗冻性和抗盐性研究的理想实验材料。综述了近30年来国内、外有关南极海洋硅藻对强辐射、低温、高盐和低光照的光合适应性研究进展, 表明其在长期的极端生境中, 形成独特的生理、生化、遗传和代谢特征, 相关研究为深入开展南极海洋硅藻的抗逆境研究和开发利用提供了重要参考依据。

相关文章 | 计量指标

过刊目录