西北太平洋上层水δ13C 对末次冰消期南大洋深层水对流的响应

晚更新世以来, 源自南大洋深层水对流的冰消期δ¹³C 低值事件广泛记录于低纬热带和南半球大洋沉积物中. 然而, 末次冰消期δ¹³C 宽幅低值事件也出现在远至北半球中纬度的西北太平洋边缘海区. 在西北太平洋的古海洋记录中, 受来自北半球高纬度地区影响的记录很多, 而来自南半球高纬度地区的却很少. 黑潮源区连接着西北太平洋与热带-南太平洋, 该区MD06-3054 孔高分辨率的浮游有孔虫记录有助于探明南半球对西北太平洋地区的影响. 对该孔上部1030 cm 岩芯中浮游有孔虫进行了AMS¹⁴C 年代和氧碳同位素的测试, 结果发现浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber 和次表层种Pulleniatinaobliquiloculata 两种的δ¹³C 记录在约20.0~6.0 ka BP 都出现明显的负偏移, 但26.5 ka BP以来表层种与次表层种δ¹³C记录变化的整体趋势相反. 而且, 表层种记录与大气CO₂记录之间有着紧密的联系, 其变化在时间上也明显超前于次表层种. 黑潮源区的水文状况分析显示, 该区末次冰消期δ¹³C 宽幅低值事件是对南极周围南极深层水对流的响应. 而表层和次表层种记录之间的差异可能是由于δ¹³C 低值信号传播路径的不同. 末次冰消期黑潮源区次表层水体接收到的δ¹³C 低值信号主要来自南极中层水的传播, 而表层水体则可能更多地受到大气CO₂ 的影响. 黑潮源区的记录不仅证实了冲绳海槽表层水末次冰消期δ¹³C 宽幅低值事件主要是受西太平洋表层水体直接影响的推论, 同时还说明来自南极高纬度地区的信号也可以传送到北半球中纬度地区.     

掉队的企鹅

下图中这只名叫“欢足”的皇企鹅不久前在新西兰惠灵顿附近海滩上徘徊时被发现的,它随后被送到动物园,经检查发现它在误食沙子和枝条后生病。接受三轮手术后,它的状态终于隐定下来。由来自动物园、保护部、国家博物馆及大学的专家组成的专家组最终同意在新西兰东南的南大洋释放它,     

铁生物地球化学循环：三极雪冰研究进展

具有生物活性的元素铁通过调控浮游植物生产力大小,从而影响海气之间碳的交换,并最终调节海洋生态系统与全球气候效应。陆源生物活性元素铁以大气干、湿沉降的方式进入冰冻圈各要素(冰川、冰盖、冻土、海冰与冰山),然后以固态的形式储存在地球表层。随着全球气候变暖,冰冻圈各要素退缩过程使其以迁移与转化的形式再次进入地球表层系统,进行全球再分配。自2000年以来,关于铁生物地球化学循环的研究,已在三极(南极、北极与青藏高原)冰冻圈区取得了初步研究成果。特别是近期,在南、北两极围绕冰盖消融与生物活性元素铁对海洋生产力调节作用的研究,取得了重大突破。文章向公众介绍了铁假说的提出与发展历史,阐述了其在冰冻圈科学中的研究成果,并提出未来可能突破的研究方向。     

南极磷虾

南极洲面积.1400万km2,是目前世界上唯一没有明确归属的国际区域,环绕南极大陆的水圈部分称为南大洋,面积为36×106km2.南大洋具有丰富的生物资源,南极大磷虾是地球上最大的单种生物资源之一,其现存量的最新估计为6.5-10亿吨,它支持着世界上最庞大的须鲸、海豹和企鹅等高层捕食者的种群,同时也形成巨大的潜在渔业资源,每年的可捕获量可达1亿吨,这相当于目前全世界每年鱼类和甲壳类渔获量的总和(0.99亿吨),被认为是我们这颗星球上最大、也是最后一个动物蛋白库.对于人口膨胀、食物短缺的当今世界,南极磷虾资源有着无限前景.近年来南极渔业的发展是与世界范围内传统渔业的过度捕捞和资源衰退以及七十年代200海里渔业保护区宣言分不开的.自从南极磷虾的巨大生物量被人们认识之后,人们就一直在探索如何将南极磷虾作为一个具有商业开发价值的捕捞对象.70年代中期,开始了大规模的商业化捕捞.到1982年达到创记录的5528,201吨,其中93%被前苏联捕获.随着前苏联的解体,南极磷虾的捕获量也急剧减少.目前主要有下列四个国家对南极磷虾进行商业捕捞智利、俄罗斯、波兰和日本,日本占整个捕获量的80%.南极磷虾资源不仅是一个巨大的蛋白资源,并且被认为具有很大的药物前景,波兰和苏联有文献称磷虾为健康食品,并且用南极磷虾来治疗动脉硬化和降低血液中胆固醇的含量.在磷虾体内发现了各种各样的有用化学物质,有几种经研究被认为具有商业开发的价值.对于我国这样一个自然资源相对贫乏的人口大国来讲,对南极磷虾的综合开发利用具有重要的战略意义.     

利用Agro浮标估计南大洋混合的时空变化

海洋中的湍流跨等密度面混合(以下简称混合)控制着海洋中淡水、热量以及CO2等溶解物质的输运。南大洋是全球湍流混合最强烈的区域之一。理解南大洋湍流混合的时空分布特征对于模拟和预测全球大洋环流和气候变化起着至关重要的作用。目前,部分投放在南大洋的新型Argo浮标已经采用铱星通讯系统传送数据,可以返回垂向高分辨率的水文剖面,从而为研究南大洋的湍流混合提供了前所未有的机遇。本文作者在国际上首次利用这些新型浮标观测得到的高分辨率剖面对湍流混合进行了研究。结果表明,南大洋的混合存在明显的空间分布不均匀性,并且与地形变化密切相关。此外,在地形平坦处,湍流混合表现出明显的季节变化。这种变化主要是由风输入到海洋中的近惯性能量的季节性变化引起的。     

基于210Po/210Pb不平衡的南大洋与南海颗粒有机物的输出与再矿化

对南大洋及南海上层水体²¹⁰Po/²¹⁰Pb不平衡进行了研究, 发现表层水体²¹⁰Po亏损, 次表层或中层水体²¹⁰Po过剩, 且颗粒态²¹⁰Po比活度与颗粒有机碳(POC)之间存在良好的正相关关系, 证实²¹⁰Po相对于其母体²¹⁰Pb的亏损与过剩可示踪颗粒有机物的输出与再矿化. 次表层水体中δ¹³C的减小及δ¹⁵N的增大等证据均支持²¹⁰Po的过剩缘自颗粒有机物的再矿化. 根据箱式模型计算得南大洋和南海表层水体POC输出通量分别为1.2和2.3 mmol C·m^-2·d^-1, 次表层或中层水体²¹⁰Po再矿化通量分别为0.062和0.566 Bq·m^-2·d^-1, 相应的再循环效率分别为52%±26%和119%±52%, 由此得到次表层或中层水体POC的再矿化通量分别为0.6和2.7 mmol C·m^-2·d^-1. 本研究的结果表明²¹⁰Po/²¹⁰Pb不平衡不仅可示踪颗粒有机物的输出, 亦可示踪其再矿化.     

南塔斯曼海800 ka以来的海水表层温度与亚热带锋迁移历史

南半球中纬度西风带的迁移控制着南大洋深层水通风, 从而驱动大气CO₂浓度的变化和全球气候变化. 作为西风带直接控制的锋面, 亚热带锋面(STF)的移动反映了西风带的迁移. 通过南塔斯曼海西部ODP1170站位高分辨率的底栖有孔虫氧同位素(δ¹⁸OB)地层和海水表层温度(SST), 及其他站位温度记录和南极冰芯中古气候参数的综合研究, 重建了800 ka以来STF的迁移历史, 以及其与南大洋通风性、冰盖体积大小和大气CO₂浓度之间的关系. 南塔斯曼海域800 ka以来的SST平均值为10.2℃, 低于该海域现代年均SST(12℃). 但MIS 1的平均SST最高, 达到11.6℃, 而MIS 4的平均SST最低, 为7.8℃. 最高SST出现在MIS 5, 为14.7℃; 最低的SST出现在MIS 2, 为6.2℃. 在冰期-间冰期旋回中, STF相对于其现代的位置, 向南或北迁移超过3个纬度. 在最暖的MIS 5, STF可能向南迁移到49°S以南; 在最冷的MIS 2, STF可能向北迁移到43°S以北. 在轨道周期上, 西风带的迁移领先于冰盖体积大小变化, 但与南极大气温度同步变化. 当太阳辐射同时影响南极大气和南大洋表层海水温度时, 南大洋SST变化导致STF和西风带迁移. 而STF和西风带的迁移又控制南大洋环流和深层水通风, 从而驱动大气CO₂浓度变化. 冰盖体积变化只是大气CO₂浓度变化的积极反馈, 而不是独立的驱动力.     

破解南大洋怪声之谜

正从20世纪60年代起就有潜艇人员不断报告说,在南大洋多个不同地点听到鸭子叫声似的奇怪声音。之后,在南极洲附近和澳大利亚西岸海域,在较高纬度和较低纬度的冬季,这类怪声都被记录到,但其来源一直是谜。科学家曾经猜测怪声是由潜艇或者鱼类发出,或者是某种海洋现象。最终,科学家通过比较各种文献记载,把怀疑对象圈定在小须鲸身上。2013年,在南极半岛西部的威廉敏娜湾,科学家为数头小须鲸安装了声呐标签,并记录到了由小须鲸发     

利用卫星数据分析南大洋夏季表层水叶绿素和温盐年际分布特征

基于中国南极考察第16和第21航次现场走航观测的数据,从卫星遥感获得资料分析了南大洋夏季海表层水的叶绿素和温盐在1999-2000年和2004-2005年间的年际月平均变化.结果表明:南大洋叶绿素分布呈现随时间变化向岸梯度递增,高值区主要在冰边缘、岛屿附近和陆架海域;海表层水温由南向北呈现明显的随时间变化梯度递增,2℃等温线随年际变化南移至66°S,在南极辐散带和0经度断面上有明显的SST高值区;表层水的盐度呈不规则的盐度值或高或低的空间块状分布.从生产力和温盐三方面佐证了南大洋上升流的存在.