多参数指示南极普里兹湾浮游植物的时空变化

以南极普里兹湾沉积物为研究对象,运用气相色谱技术,研究了生物标志物菜子甾醇、甲藻甾醇、长链烯酮对应指示的硅藻、甲藻、颗石藻等浮游植物的生产量和种群结构的历史变化,结合2001—2011年实测和遥感水体ρ(Chla)(Chla为叶绿素a)及SST(海水表层温度)数据,探讨了该湾浮游植物生产量时空变化特征及其影响因素. 结果表明:过去100多年间南极普里兹湾浮游植物总生产量(212.04~759.10 ng/g)〔以w(菜子甾醇)+w(甲藻甾醇)+w(长链烯酮)计〕和w(硅藻)所占比例(62.28%~87.13%)〔以w(菜子甾醇)所占比例计〕均呈上升趋势,而w(甲藻)所占比例(10.09%~27.98%)〔以w(甲藻甾醇)所占比例计〕和w(颗石藻)所占比例(1.97%~9.74%)〔以w(长链烯酮)所占比例计〕则呈下降趋势. 全球变暖背景下浮游植物种群变动通过改变南大洋对CO₂的吸收进而影响全球碳循环. 水体ρ(Chla)与沉积生物标志物指示的浮游植物总生产量均具有湾内高、湾外低的空间分布特征. 湾内ρ(Chla)与SST的年际变化趋势相似,二者以2002—2003年和2009—2010年相对较高,SST分别为-0.30和0.01 ℃,ρ(Chla)分别为1.69和2.31 mg/m3;以2001—2002年和2010—2011年相对较低,SST分别为-1.19和-0.95 ℃,ρ(Chla)分别为1.08和0.79 mg/m3,表明该湾SST变化可较明显地影响浮游植物的生长.      

南极拉森北部冰架表面物质损失机制探讨

基于解密航片、光学遥感影像以及卫星雷达测高数据,完成一个较长时间序列的拉森A和B冰架的范围及表面高程变化监测.在此基础上,结合NCEP/NCAR夏季逐月平均气温数据和GPCP全球降水数据这两种气象数据来探讨拉森北部冰架表面物质平衡机制.结果表明：随着气温的升高,拉森A和B冰架自1968年以来总共消失了14 000km²的浮冰.当前,拉森A冰架已经完全消失,拉森B冰架仅存2 000km².伴随着冰架的持续崩塌与退缩,拉森北部冰架展现出高程持续降低的趋势,而且拉森A冰架的降低速度（-0.45m/a）明显高于拉森B冰架（-0.09m/a）.作为冰架表面物质平衡估算的两个主要参数,拉森A冰架的夏季平均气温从1968年的0.16℃升高到近期的0.84℃;拉森B冰架的夏季平均气温从1968年的0.04℃升高到近期的0.66℃.过去几十年的降水量变化对拉森北部冰架表面物质累积产生的影响很小,反倒是夏季温暖的降雨进一步加剧该地区的表面物质负平衡.对于持续崩塌与退缩型的拉森北部冰架来说,其高程降低除了受到冰架表面冰雪融化与再凝结导致的积雪致密化驱动外,还受到冰架后退导致的背向应力减少,进而导致的冰架物质输送加快的深刻影响.总之,在全球气候变暖的背景下,拉森A和B冰架的表面物质体现出越来越明显的负平衡趋势.     

夏季南奥克尼群岛西部水域南极磷虾资源时空分布及其与表温之间的关系

根据2010年1月31日～2月13日在南极南奥克尼群岛西部水域开展的南极海洋生物资源调查期间收集的数据及卫星获取的水温数据(海水表温和表温距平),对南极磷虾时空分布及其与表温之间的关系进行了分析.结果表明:(1)02:00～18:00为南极磷虾群出现频率较高的时段,随后南极磷虾群出现概率开始下降,至22:00 ～02:...     

南极生态环境及管理现状研究

南极作为世界上最后一块“净土”,其丰富的自然资源和内在的科研、美学等价值受到了越来越多国家的关注。在全球变暖与人类活动（科学考察、商业捕捞、旅游等）因素的影响下,南极出现了海冰面积区域性增减,南极生物物种数量波动,环境污染加重等问题。而现有的以“南极条约体系”为基础的管理政策因理念抽象等问题尚不能完全规范人类活动,南极生态环境保护的形势日益严峻。国际社会应通过跨学科间的国际协作,加强科学研究与管理之间的联系,完善南极生态环境管理政策,最大限度减少人类对南极生态环境的破坏。     

南海北部主要海表温度锋面的时空变化特征

本文利用2003年—2017年卫星遥感海表温度数据,研究我国南海北部主要海表温度锋特征。结果表明:南海北部海表温度锋常年存在,锋面特征存在明显的月变化,锋面范围和强度从1月开始逐渐减小,11月达到谷点,12月再次升高;南海北部温度锋具有琼东-粤西温度锋、粤东温度锋和台湾浅滩温度锋三个强锋面和粤西陆架陆坡温度锋和东沙群岛南陆坡温度锋两个次强锋面,1月,自西向东,三个强锋面的最大强度分别为0.036℃/km,0.038℃/km和0.068℃/km,两个次强锋面的温度锋出现概率均大于75%,至11月份,除三个强锋面仍然存在外,其它海域温度锋消失。粤西陆架陆坡温度锋从1月—4月由陆架逐渐过渡到陆坡和深海,东沙群岛南陆坡温度锋出现在5月。     

冰藻在北冰洋生态系统中的重要性及其对全球变暖的响应

在全球变暖的背景下,北极正在经历剧烈的环境变化,如海冰消融、海水淡化、海平面上升、海流变化以及紫外线辐射增强等。北极是对全球气候变化最敏感的地区之一,其特殊的地理位置和极地放大效应使北冰洋生态系统极为脆弱。冰藻作为初级生产者,是北冰洋生态系统的重要组成成分,在全球生物地球化学循环和能量流动过程中发挥着重要的作用,对环境变化的响应十分敏感,是一种良好的环境指示生物,研究其对全球变暖的响应具有重要意义。本文从冰藻对北冰洋的生物量、生产力、沉积有机碳的埋藏以及渔业资源等方面的作用,分析了冰藻对北冰洋生态系统的重要性,结合冰藻的群落结构、时空分布等方面的变化,论述了冰藻对全球变暖的响应。     

川渝地区夏季降水与赤道印度洋海温的诊断分析

利用川渝地区1960-2006年逐月降水量资料和美国NOAA Research/ESRL逐月再分析海表温度(SST)资料,采用经验正交函数分解(EOF)、点相关、合成分析和奇异值分解(SVD)等方法,详细探讨了川渝地区夏季降水量与赤道印度洋海温的关系。结果表明:川渝夏季降水量EOF分解得出的第一模态占总方差的27.8%,降水量的空间分布为全区一致型;川渝地区夏季降水量与赤道印度洋海温区域(10°N~16°S,57~77°E)(下称关键区)存在显著相关。合成分析指出关键区海温异常偏暖(冷),对应川渝地区夏季降水量比常年同期偏多(少)。通过SVD分解发现,川渝地区夏季降水量与关键区海温呈显著相关,具体表现为印度洋关键区海温与川西高原和盆地东部夏季降水量呈同位相变化,与盆地中部降水量呈反位相变化。     

基于Sentinel-1数据波弗特海域海冰漂移检测技术研究

卫星遥感技术是目前对极区海冰监测的重要手段,随着卫星数据的不断优化,选择适合的漂移算法,提高海冰漂移检测的精度,对我国开展极区海冰运动研究有重要的意义。本文首先基于Sentinel-1遥感数据,采用有效的预处理方法,得到较为准确的数据集。然后针对所得数据集采用SIFT（Scale-Invariant Feature Transform）特征跟踪方法,实现了对时间间隔为1 d的极区海冰漂移的速度和方向监测。最后用浮标数据对本方法进行了验证。结果表明,本文所得漂移矢量与浮标数据所得结果基本一致,与浮标数据的平均误差比仅为8.1%,从而表明该方法可以有效地实现极区海冰漂移检测,且准确性较高。     

Urban bias influences on long-term California air temperature trends

An analysis of 80-year shelter level temperature records at 112 California sites has been carried out. Results show that sea surface temperature (SST) and urban heat island effects influence the magnitude of the observed warming trend in the overall data set. These effects, however, are masked by averaging all temperature records together.While a warming trend existed in the overall data set, areas with such trends generally corresponded to areas containing the state's major population centers. Warming trend magnitude also increased with county population size, and 20 small inland towns and rural areas actually showed cooling trends.SST trends over the last 40 years showed cooling in mid-ocean areas and an anomalous warming at coastal sites. The warming was associated with a decline in the normal frequency of cold water upwelling in the coastal area. SST warming was found to be highly correlated with the warming of shelter level temperatures at coastal land observation sites.     

热带及北太平洋海表温度与两类El Ni?o事件的关系

副热带及热带海温异常变化对两类厄尔尼诺事件具有一定影响,定量分析热带及北太平洋关键海区海表温度对两类厄尔尼诺事件(尤其是中太平洋型厄尔尼诺事件)的不同贡献,对完善两类厄尔尼诺事件预报模型及极端气候预报具有重要意义。本次研究利用海表温度资料,采用旋转经验正交函数分解、功率谱分析、相关分析等方法研究了热带及北太平洋区域海表温度异常变化关键区与两类厄尔尼诺事件的关系。结果表明:1985~2009年热带太平洋海表温度前两个模态的时空分布能够很好地表征两类厄尔尼诺事件发生过程中最大海温变化的时间演变特征。热带及北太平洋海表温度变化最显著的区域主要有四个,分别是赤道中东太平洋、加利福尼亚西南、阿留申群岛和白令海一带。其中阿留申群岛地区与其他海区存在显著的负相关。春季和秋季海温异常变化区域位于赤道中太平洋,夏季和冬季海温异常变化区域位于赤道东太平洋。根据热带及北太平洋海表温度显著变化关键区域与两类厄尔尼诺事件的密切关系,通过回归分析,建立了二者之间的回归方程,得到的结果为进一步研究热带及北太平洋关键海区海温对两类厄尔尼诺事件的影响提供有益的参考。     

河北近海海域海冰时空变化遥感监测分析

河北近海海域每年冬季都会出现不同程度的海水冻结现象,实时连续监测海冰变化对制定有效的防灾减灾措施具有重要意义。利用MODIS、环境一号、高分一号、高分四号等多源卫星遥感数据,提取了2010—2018年8个冬季的河北近海海域海冰信息。以冰期、盛冰期、海冰最大面积、海冰最大外缘线和海冰最大叠加频次作为统计指标,分析了海冰时空变化特征。结果表明,河北近海海域海冰通常始于12月中下旬,终于次年2月下旬,冰期一般为50~60 d,盛冰期多数出现在1月下旬至2月上旬。在一般冰年,海冰多初现于唐山附近海域,消融于沧州附近海域。2010—2018年,前3个年度海冰冰情相对稳定,均相对较重;而近5个年度冰情变化相对剧烈,冰情较轻与较重的年度大体呈间隔式出现。监测期海冰冰情整体呈下降的变化趋势。     

Variations in stable hydrogen and oxygen isotopes in atmospheric water vapor in the marine boundary layer across a wide latitude range

The newly-developed cavity ring-down laser absorption spectroscopy analyzer with special calibration protocols has enabled the direct measurement of atmospheric vapor isotopes at high spatial and temporal resolution. This paper presents real-time hydrogen and oxygen stable isotope data for atmospheric water vapor above the sea surface, over a wide range of latitudes spanning from 38°N to 69°S. Our results showed relatively higher values of 8180 and 82H in the subtropical regions than those in the tropical and high latitude regions, and also a notable decreasing trend in the Antarctic coastal region. By combining the hydrogen and oxygen isotope data with meteoric water line and backward trajectory model analysis, we explored the kinetic fractionation caused by subsiding air masses and related saturated vapor pressure in the subtropics, and the evaporation-driven kinetic fractionation in the Antarctic region. Simultaneous observations of meteorological and marine variables were used to interpret the isotopic composition characteristics and influential factors, indicating that d-excess is negatively correlated with humidity across a wide range of latitudes and weather conditions worldwide. Coincident with previous studies, d-excess is also positively correlated with sea surface temperature and air temperature （Tair）, with greater sensitivity to Tair. Thus, atmospheric vapor isotopes measured with high accuracy and good spatial- temporal resolution could act as informative tracers for exploring the water cycle at different regional scales. Such monitoring efforts should be undertaken over a longer time period and in different regions of the world.     

海冰预警监测综合信息服务平台设计与实现

冰情及其险情等海冰信息产品的制作与发送是海冰监测工作的重要内容。海冰是渤海及北黄海海域的重要海洋灾害之一,依据政府职能部门、用海企业、社会公众、科研人员等用户对海冰监测信息产品的需求,对海冰预警监测综合信息服务平台建设方案进行研究。通过构建海冰预警监测综合信息服务平台,实现冰情和灾情数据查询、分析、动态显示与发布,以及海冰灾害风险分析与事故应急响应等主要功能,进而实现海上石油平台、滨海核电、高值养殖等典型涉海用户的冰情监测与风险信息的动态管理,以及相关行政区域的灾情信息传送。     

1951—2014年中国北方地区季节气温突变与变暖停滞年份的时空变异性

利用中国北方357个气象站1951—2014年的季（月）平均最低气温,平均气温和平均最高气温数据,应用Mann-Kendall检验等方法,分析了中国北方地区三类气温季节突变与变暖停滞年份时空变异性。结果表明：平均最低气温、平均气温和平均最高气温各季节整体随纬度降低突变和变暖停滞年份变晚,突变至变暖停滞周期缩短。东北春、冬季突变和变暖停滞整体最早（20世纪70年代至80年代、1993—2002年）,华北次之,西北最晚（20世纪80年代至21世纪前10 a、1996—2010年）;夏、秋季突变华北最早（20世纪70年代和90年代）,东北次之,西北最晚（20世纪90年代至21世纪前10 a）,变暖停滞年份地区差异较小。平均最高气温未突变和平均最低气温未停滞站点较多,均主要分布在山地、高纬度地区和华北平原南部,其周边区域突变及停滞年份相对偏晚。同类气温突变和变暖停滞年份整体上分别按冬（1981—1990年）、春、秋、夏季（1994—2008年）和冬（1995—2008年）、秋、夏、春季（1998—2010年）顺序依次变晚,冬→春→秋→夏季突变至变暖停滞周期依次缩短。春、夏和冬季均为平均最低气温整体突变最早（1972—1999、1987—1999、1971—2000年）,平均气温次之,平均最高气温最晚（1975—2008、1994—2008、1972—2006年）,秋季与之不同。春、夏季整体按平均最低气温（1994—2008、1997—2008年）、平均气温、平均最高气温（均为1997—2010年）停滞依次变晚,秋、冬季与之相反。各季节突变至变暖停滞周期整体按平均最低气温（9~18 a）、平均气温和平均最高气温（5~12 a）依次缩短。夏季三类气温均在华北南部（低纬度）突变最早,与研究区整体规律相悖,该地区大部分站点未停滞,亦与突变早停滞也早的整体规律不同。     

基于光学视频的冰区核电海面浮冰监测与分析系统设计

随着能源需求的不断扩大,大型核电工程已逐渐向有冰海域分布。海冰是有冰海域海洋活动的首要灾害性环境要素,冰区核电站正常运行的首要问题是如何保障冷源取水不受海冰灾害影响而失效。本文根据冰区海水直接利用工程的监测需求,分析了光学视频在特定小区域海面浮冰监测中的优势,并基于海冰灾害风险评估的理论框架和信息处理流程,初步设计了冰区核电海面浮冰监测与分析系统。系统建成后,结合实时监测数据和风险评估数据库,可以快速提供冷源取水堵塞风险和预警信息,为企业和有关部门及时有效的采取防灾措施提供依据。     

新疆地理环境与地方性甲状腺肿关系剖析

用防治干预前全疆病区收集的资料分析地方性甲状腺肿与地理环境关系．从中生代到第三纪中期，塔里木西南部发生多次海侵海退．晚第三纪喜马拉雅运动导致昆仑山脉、天山山脉和阿尔泰山上升形成三山夹两盆地的地貌．居民甲状腺肿患病率自北向南而加重，各区降水量与病情关系不明显．河流中段病情随着河流径流量增加而上升．近河床区患病率高于远离河床者．盆地倾斜平原患病率由上向下逐渐减轻．第三纪海侵区患病率远高于其它地区．海侵区远端和中段的患病率高于近端区．新疆地方性甲状腺肿分布与地理因素有明显关系．     

北太平洋柔鱼渔场时空分布与海洋环境要素的研究

根据2010 年7~9月和2011年7~10月“舟渔1301#” 2个航次的北太平洋柔鱼渔场海上调查资料,利用渔获生产数据?海况天气数据以及同期的卫星遥感获取的海表面温度(SST) ?海表盐度(SSS)及叶绿素a (Chl-a)浓度和海流等数据,分析柔鱼的中心渔场分布与海洋环境的变动关系.研究结果显示:整个调查期间渔获频次在SST和Chl-a因子上均呈正态分布,渔场高产的最适SST范围为18~20℃, 最适SSS范围为33.60‰~34.80‰, 最适Chl-a浓度范围为0.08~0.24mg/m3,其中SST与柔鱼渔场之间有较好的匹配关系,中心渔场通常位于18~20℃的等温线附近,且位置一般出现在冷水团和暖水团交汇区的冷水团一侧;中心渔场位于亲潮和黑潮交汇混合区的向北一侧,离交汇地带的距离较近,而且随着时间的推移,渔汛期间中心渔场的位置逐步往其向西北方向移动.总体上多个环境因子皆可作为确定潜在中心渔场的指标,但以海表水温为最佳,另外辅助寒?暖流的交汇情况以及Chl-a浓度?天气海况等因素来综合分析,判断渔场的中心位置会更准确.     

Variation of rock-forming metals in sub-annual increments of modern Greenland snow

Modern snowpack from central south Greenland was sampled in sub-seasonal increments and analysed for a suite of major, minor and trace rock-forming metals (K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba). There is a sharp seasonal concentration maximum for all six metals that comes in summer, later than mid-June. Metal concentrations in all other parts of the year's snowpack are up to 10 or more times smaller. The concentration maximum is preceded by low values in autumn-winter, very low values in early-mid-spring, and moderate-to-high values in late spring-early summer; this pattern is seen consistently in three-separate time stratigraphic intervals representing the same seasonal periods, spanning the time interval 1981–1984. The absolute concentration values of the snow strata representing the low-concentration portion of the year, autumn-winter-spring, may vary substantially from year to year, by a factor of two, or more.The finding that all rock-forming metals are at a sharp concentration maximum in late summer contrasts with the interpretations of several other studies in high-latitude northern regions. Those studies have reported a broad maximum of continental dust-associated metals in late winter and spring. However, samples of the other studies have mostly come from regions farther to the north, and the analyses have emphasized industrial pollutant metals rather than the matched rock-forming suite of the present study.The metals measured were chosen to give information about the origin and identity of the rock and soil dusts, and sea salts, present as impurities in the snow. Metal ratios indicate that the dusts in the snowpacks are of continental origin and from ferromagnesian rocks. Source rock types for dusts in central south Greenland snow contrast with the felsic rock dusts of the Sierra Nevada, CA, annual snowpacks, and with the very felsic rock dusts in large south central Alaskan mountain glaciers. Samples in which masses of sea salt are much larger than those of rock dusts may be identified by small changes in metal ratios caused by moderate increases of K and Ca from marine sources, nearly unaccompanied by the minor and trace metals Rb, Cs and Ba, that are very rare in the oceans.A sampling frequency, such as that of the present study, that divides a year's accumulation into 8–10 subsamples is sufficient to reveal details of the time pattern of variation in proportions and concentrations of metals that give information about atmospheric deposition of important types of earth materials.     

南极普里兹湾与太平洋、印度洋海水中90Sr和137Cs的研究

通过对太平洋、印度洋、南极普里北湾表层海水中＾９０Ｓｒ、＾１３７Ｃｓ的分析，可以看出北半球放射必疹高于南半球。南极海域活度最你荒废 域人工放射性核素仍与大气沉降有关。全球人工放性活度吾下降趋势，但各海区下降的程度不同。南极普里兹湾夏季深层水的通升是影响该海区放射性水平的一个重要因素。局部区域的人工放射必不知 度与采样时间和地理位置有关。     

全球SST的季节特征及长期变化趋势分析

利用来自NCEP/NCAR的Sea Surface Temperature(SST)资料,对全球海域近150 a SST的季节特征和逐年变化趋势进行分析。结果表明:(1)全球大部分海域SST呈显著的逐年线性递增趋势,同时也表现出很大的区域性差异,线性递增趋势较强的海域主要集中在:北太平洋中部海域(0.003~0.006℃/a)、赤道中东太平洋(0.004~0.006℃/a)、南大西洋大部分海域(0.006~0.01℃/a)、南印度洋西部海域(0.006~0.009℃/a),仅在冰岛西南部海域、两极部分海域呈显著的递减趋势,与全球变暖的大背景相吻合;(2)全球部分海域的SST变化趋势由冬季占主导,部分海域的SST变化趋势由夏季占主导;(3)全球海域存在三大永久性暖池,且具有2.78~3.13 a、3.45 a、5.26~5.88 a的共同周期及100 a的长周期震荡。