末次冰期内威德尔海的冰筏碎屑增多事件与底流增强事件的耦合性

晚第四纪的气候变化控制了南极地区的冰架进退。冰架崩塌形成的冰山在其破碎、漂流、融化过程中把冰筏碎屑(IRD)搬运到海洋中。同时,大量的冰川融水促进了海洋垂直剖面结构和动力的改变,从而影响冰筏碎屑的沉积过程。此前对于揭示极地海域冰筏碎屑与底流活动变化之间关系的研究尚不充分。因此,本文分析了南极威德尔海西北部柱状沉积物的沉积记录,在对比沉积物粒度数据特征、分析沉积物端元模型的基础上,发现4次明显的沉积物粒度变化事件和底流增强事件同时发生。这种同步性说明冰架系统与海洋环境之间存在内在的调节机制。两次较强的冲刷事件证明岩心形成过程中存在着两次沉积间断,同时也合理地解释了古地磁数据和AMS^(14)C数据存在的显著年龄差异。此外,鉴于D4-9岩心样品蛋白石、有机碳等指标均指示了极低的输出生产力情况,且与冰期的生产力水平相当,推断该岩心主要形成于末次冰期期间。综上分析,D4-9岩心所记录的事件反映出南极地区千年尺度的气温变化诱发了冰架的后退,导致了明显的冰筏碎屑事件和底流增强事件,解释了威德尔海区冰架-海洋过程的内在耦合关系。

基于海冰密集度的南极威德尔冰间湖监测与评价

海冰密集度产品在冰间湖的监测与研究中应用广泛。本文使用8种典型的被动微波遥感海冰密集度产品(NSIDC-BT-25km、NSIDC-NT2-25km、NSIDC-NT2-12.5km、NSIDC-NTBT-25km、EUMETSAT-BTBR-25km、EUMETSAT-BTBR-10km、UH-ASI-12.5km和UB-ASI-6.25km)以及5种常用的海冰密集度阈值(15%、40%、50%、60%和70%)对南极威德尔海2016—2017年出现的冰间湖进行监测,并使用形态学后处理操作对监测结果进行优化;在此基础上,对比不同阈值条件、海冰密集度反演算法以及空间分辨率差异对冰间湖面积和范围的影响,并进一步探究形态学操作对监测结果的影响。结果表明:NSIDC-NTBT-25km产品对阈值的敏感性最高,NASATeam2(NT2)算法反演的海冰密集度产品对阈值的敏感性最低,并且其监测的冰间湖面积和范围相较于Bootstrap(BT)和ARTIST Sea Ice(ASI)算法产品的监测结果整体偏小;高空间分辨率产品监测到的冰间湖开放时间更早,面积和范围更大,持续时间也更长;空间分辨率对NT2算法产品影响最小,对ASI算法产品影响最大。形态学后处理操作虽对监测结果有一定影响,但与反演算法和空间分辨率所带来的影响相比均要小。

夏季南极威德尔海至普利茨湾之间海冰的特性研究

2003年1月4日至2月15日期间，在5种不同情况下对南极海冰进行了调查研究。包括：（1）基于走航观测的威德尔海至普利茨湾之间海冰分布研究；（2）基于航空拍摄的普利茨湾海冰分布研究；（3）纳拉海峡固定冰和上浮雪厚度钻孔测量以及冰心钻取；（4）中山站附近融化冰的分布研究以及（5）中山站附近海冰早期冻结过程观测研究。结果表明，威德尔海至普利茨湾之间走航观测得到的海冰全部密集度为14．4％，大部分冰（99．7％～99．8％）属于一年冰，观测到冰的厚度在15～150cm。沿观测航线上海冰最大密集度（80％）出现在威德尔海，从59。56S到69°22S以及从040°41W到076°23E的区域分布着广阔的水域。这一结果验证了Silvia的海冰漂移理论。普利茨湾沿岸海冰受制于沿岸地形、拉斯曼丘陵以及搁浅冰山的影响，其密集度呈现较大的空间变化。钻孔测量显示，纳拉海峡固定冰平均厚度为169．5cm。风吹雪的重分布以及日照强度差异是导致纳拉海峡固定冰厚度差异的主要因素。观测表明，中山站附近海冰早期冻结遵循Lange的海冰早期冻结过程“饼状循环”最初的两个阶段。

南极威德尔海冬季冰脊形拖曳力

利用2006年南极威德尔海冬季科学考察期间由机载激光高度计测得的海冰上表面形态数据,以拖曳分割理论为基础研究了冰脊形拖曳力及其对冰-气总拖曳力的贡献以及中性条件下对应10 m高度处风速的冰-气拖曳系数Cdn(10)。结果显示,在密集冰区,冰脊形拖曳力及其对总拖曳力的贡献随冰脊强度(脊高/脊距)的增大呈递增趋势,而随粗糙长度的增大而减小,对应于威德尔海冬季典型冰脊强度和粗糙长度,占总拖曳力的35%,说明了冰脊形拖曳力在冰-气界面动量交换中的重要作用。Cdn(10)随冰脊强度的增大而增大,但冰脊强度较小时,Cdn(10)随粗糙长度增大而增大;而对较大的冰脊强度,Cdn(10)则随粗糙长度增大而减小。

威德尔海的地形地貌特征及主控因素

威德尔海是南极洲最大的边缘海，南侧毗邻菲尔希纳冰架和龙尼冰架，西侧紧邻南极半岛，东侧可到科兹地一线，北部面向开阔大洋。开展威德尔海的研究工作，对于认识整个南极的构造史、南极环流的发展史和现代气候的演变史有着重要意义。本研究通过卫星测高数据获取了威德尔海区域的水深地形，分析结果表明威德尔海的南侧和西侧呈现出陆架、陆坡、深海平原的典型地形变化特征。根据地形变化初步划分出威德尔海的陆架、陆坡、深海平原、海沟、海脊、海槽与海底高原等地貌类型。威德尔海的中部偏东侧主要分布着深海平原，往北侧受海沟阻隔，地形变化较为复杂。海底高原是南极半岛往东北延伸的水下部分，其间隔形成了鲍威尔海盆、简海盆等水深3000 m左右的海盆，与4000-5000 m的深海平原形成明显的水下阶地形态。深海平原的东北侧海域分布着脊槽相间的地形，以“鲱骨式结构”、海沟等构造地貌类型为主。威德尔海西侧洋陆边界转换带控制了陆架的延伸位置，而东南侧陆架宽度被“发现陡崖”等构造地貌控制。威德尔海的地形地貌特征主要受构造作用控制，同时冰川沉积物的输送在后期对地貌的演变有着一定的影响。

近百年来南极威德尔海北部水动力环境演变

南极威德尔海水动力环境的变化及其对全球变化的响应有着重要的意义,近百年来以全球变暖为特征的全球变化已经影响到该地。对南极威德尔海北部ANT28-D5-6短柱沉积物进行了210 Pb测年、粒度参数和冰筏碎屑物含量的测试分析。结果显示威德尔海北部在近百年时间内(1922—2011年)水动力环境发生了显著的转变。在1922—1972年间,威德尔海北部处在高能高速动荡的水动力环境,并携带沉积了大量的冰筏碎屑物,对应了全球温度变化相对较低的阶段。但在1930—1936年间和1946—1952年间发生了2次水动力减弱事件。1939年和1950年两次冰筏碎屑物含量的增加可能与太阳活动峰年引起的威德尔环流经向增强有关。1972—2011年威德尔海北部处在较为平静的弱能状态,对应了全球气温持续升温的阶段。1955—1972年威德尔海水动力环境处在从高能动荡的状态向低能静水状态快速过渡的阶段。

南极威德尔海冰间湖形成机制的研究进展

针对南极威德尔海冰间湖的特点及影响 ,本文介绍了有关威德尔海冰间湖形成研究的进展情况 ,并对存在的问题以及未来的发展进行了分析和阐述。结果说明 :动力因素、热力因素和热动力因素都只是威德尔海冰间湖形成和维持的某一方面的控制和影响因子。对威德尔海冰间湖更深入的研究 ,应该充分考虑较大尺度的海洋 -海冰 -大气相互作用。

威德尔海豹发声的信号特征初步研究

根据威德尔海豹在不同生态行为下发出的声信号资料，对其声信号特征进行分析研究。结果表明，威德尔海豹的声信号与生态行为息息相关。威德尔海豹伴随生态行为发出的声信号主要是由脉冲列和连续波组成。脉冲列的持续时间为２．２～４８ｍｓ，间隔在４．４～２８ｍｓ，频段范围在８６１Ｈｚ～５ｋＨｚ，谱峰分别在１．６ｋＨｚ、２．９ｋＨｚ和４ｋＨｚ处出现；连续波声信号的频段范围在１０２Ｈｚ～４．４ｋＨｚ，谱峰分别出现在４１９Ｈｚ、４８６Ｈｚ、６６３Ｈｚ、８２９Ｈｚ和１．２ｋＨｚ处。

1972-2019年南极威德尔冰间湖以及莫德高地冰间湖的特征分析

基于美国冰雪中心以及AMSR-2海冰密集度产品,分析了1972-2019年在威德尔海域发生的莫德高地冰间湖(1973、1980-2017年)以及威德尔冰间湖(1974-1976年)的时空变化特征,从而为研究冰间湖的形成和长期变化机制提供依据。选用40%海冰密集度阈值识别冰间湖,发现威德尔冰间湖(平均面积为250000 km^2)从结冰期至融冰期一直存在,而莫德高地冰间湖(面积从1980年的1350 km^2至2017年的53180 km^2)则出现日期晚(晚于7月18日)且持续时间短(除2017年长达90 d以上,一般在3~23 d内)。这些时空特征差异反映了与威德尔冰间湖和莫德高地冰间湖相关的海洋对流活动的巨大差异。基于漂流浮标数据评估了2016-2017年莫德高地冰间湖出现前中后区域的温盐变化特征,发现2016年夏季表层水盐度升高,且在2017年变得更暖更咸,但在2018年却变淡。这可能与莫德高地冰间湖在2016年冬出现、2017年冬面积增大以及2018年冬未出现的现象密切相关。此外,2019年在离莫德高地西南方3000 km的海域首次出现了一个冰间湖,这可能是由于风暴过境导致。海洋和大气在冰间湖的产生、维持以及消散中起着重要作用。

南极威德尔海沉积盆地重力异常特征

本文将卫星重力数据与威德尔海船测重力数据进行对比验证,利用Parker方法获取威德尔海沉积盆地布格重力异常;在此基础上建立沉积盆地模型,计算莫霍面补偿效应和沉积过程的重力效应比值,探索威德尔海沉积盆地重力异常与波长之间的联系;采用Airy-Hesikanen均衡模型计算均衡异常,探讨海陆边界的均衡状态.结果表明:(1)威德尔海沉积盆地布格重力异常值随波长变化呈现不同特征:波长为200~600 km(对应沉积盆地宽度为100~300 km)的布格重力异常主要呈现正值,而波长为80~200 km(对应沉积盆地宽度为40~100 km)的布格重力异常主要为负异常.(2)基于沉积盆地模型分析表明,威德尔海沉积盆地重力异常正值可能并不是由地壳长期底侵作用形成,而是沉积作用与裂隙作用共同导致的结果.(3)威德尔海沉积盆地边界的均衡重力异常表现为高负值,反映了威德尔海盆地沉积过程与冰架排挤系统有关.

南极威德尔海周边雪冰和大气气溶胶中的MSA,nssSO_4^(2-)浓度及其比率研究

分析了威德尔海周边雪冰和大气中ＭＳＡ和ｎｓｓＳＯ２－４浓度资料。结果表明，威德尔海是造成这一地区大气中高含量生物硫化物的“源”，其周边岛屿及冰架表层雪冰记载和反映了大气中生物硫化物的空间分布和季节变化特点。源区产出硫化物的强度存在显著差异：靠近南极半岛一侧高于靠近Ｆｉｌｃｈｎｅｒ－Ｒｏｎｎｅ冰架一侧。尽管诸多因素对输运和沉降过程发生影响，表层积雪ＭＳＡ和ｎｓＳＯ２－４浓度仍呈现出很有规律性的空间分布：随沉降地点离海距离和海拔高度的增加，浓度值递减；但在一定海拔之下，“高程效应”不显著。冰芯中ＭＳＡ浓度垂向分布显示出季节分配“滞后”现象，在表层表现为受天气条件制约的输运过程造成的相位差，在深层则归因于有待验证的“迁移”机制作用的结果。大气和雪冰样品对比研究结果表明，在类似威德尔海这样的高纬地区，大气中的ＳＯ２－４和ＭＳＡ“信号”在雪冰样品中会遭到不同程度的减弱。但就空间变化趋势和季节分布而言，表层雪冰仍是大气中组分（在本文是ＳＯ２－４和ＭＳＡ）的良好载体。十分接近的大气和雪冰ＭＳＡ对ｎｓｓＳＯ２－４（或ＳＯ２－４）比率证实，这两种大气组分在由大气洗净和沉降到冰雪过程中只发生微弱的分离作用。这也就是大气和雪冰中?

2003年南极威德尔海至普里兹湾之间海冰分布研究(英文)

Ship-based sea ice observation data (concentrations, ice thickness, topography and overlying snow cover) were collected from Middle Weddell Sea to Prydz Bay, Antarctic during the period of 4 to 17 Jan 2003. Antarctic ice chart of first week of Jan 2003 was derived from National Ice Center (NIC). The compared analysis of sea ice concentrations and thickness distributions were conducted though in situ data and NIC chart. Results from sea ice concentration-analysis indicated the presence of large-scale open water between 2000 and 4100 km along transit route resulted from sea ice drifting. We describe the existence of mostly smooth first-year sea ice in study region ranged between 30 and 120 cm. We also display the derived overlying snow coverage. Our results reveal the strong correspondence between ship-based observations and remotely sensed ice charts whatever in ice concentrations and ice thickness distributions.

威德尔海海冰年际变化特征

南大洋海冰在全球气候变化中扮演着重要的角色,威德尔海作为南大洋最大的海湾更是研究南大洋海冰变化的热点地区。基于1993—2017年GLORYS12V1海冰密集度数据,分析了威德尔海海冰分布和25年间的海冰面积的年际变化特征。研究结果表明,威德尔海海冰密集度分布具有较强的季节性,威德尔海海冰在南极半岛一侧堆积的重要成因是风场的分布差异,毛德皇后地外海海冰向开阔大洋漂移进而消融,具有“西高东低、近岸高远海低”的空间分布特征。威德尔海海冰面积存在27个月、35个月、75个月和120个月的周期,春、秋、冬三季海冰面积变化趋势并不显著,夏季海冰面积增加趋势显著,约为0.15×10^(5)km^(2)·a^(–1)。南极海冰面积的年际变化主要受到热力学因素的影响,海表温度、气温和净太阳短波辐射与海冰面积的27个月、35个月、75个月的周期存在关联,海冰面积与气温和海表面温度在春、夏、秋三季有较强的负相关关系,与净太阳短波辐射在全年有较强的负相关关系。

南极威德尔-斯科舍汇流区上层湍流混合特征及其与水团和环流的联系

利用中国第32次南极科学考察队于2015年12月至2016年1月在南极威德尔-斯科舍汇流区获得的湍流微结构、温盐深仪和下放式声学多普勒海流计观测资料,分析了该海域上层海洋(30~500 dbar)的湍流混合空间分布特征。结果显示,湍动能耗散率(ε)和湍扩散系数(K_(ρ))分布呈现明显的区域性特征,与当地的水团和环流分布密切相关。鲍威尔海盆边缘-南奥克尼海台区的表层水体因海冰融水的加入而层化加强,湍流混合受到抑制,其混合水平在整个调查海域中最弱,K_(ρ)普遍小于10^(-4)m^(2)×s^(-1);布兰斯菲尔德海峡区的水团主要由邻近海域的水团变性组成,上层海洋的层结不稳定,K_(ρ)平均值约为1.2×10^(-4)m^(2)×s^(-1);埃斯佩里兹海槽区是斯科舍海与威德尔海水交换的主要通道,在复杂流场与粗糙地形的共同作用下,水体混合剧烈,整个上层剖面的K_(ρ)基本在3.2×10^(-4)~3.2×10–3 m^(2)×s^(-1)之间,强混合维持了该海域相对均匀的温度和盐度垂向结构;斯科舍海南部陆坡区存在不同温盐性质水体的交汇入侵,引起混合增强,K_(ρ)约1.6×10^(-4)m^(2)×s^(-1)。本次观测结果表明,海水层化状态、垂向剪切流不稳定和水团交界处的热盐入侵对南大洋上层海洋湍流混合空间分布有重要影响。

威德尔海水文特征及水团变异分析研究

利用南大洋水文图集CTD原始站位资料,总结分析了前人对威德尔海及其邻近海域各水团的研究成果,补充分析了各水团的涩度属性,结合σ-π图对该海域“三明治”结构水团的空间差异进行了分析,并通过θ-S图等总结了各水团的形成方式及各水团间的关系。结合较长时间的重复观测资料(1989—2014年)分析发现威德尔海域的南极底层水性质发生变异,温度和盐度显著增大,底层水所覆盖面积明显减少,温度低于–0.8℃的底层水几乎完全消失;威德尔海暖深层水、深层水和底层水都存在增暖趋势,且底层水和深层水的增暖主要受暖深层水的影响,温度变化滞后于暖深层水约5~8年。暖深层水、深层水、底层水的盐度可能存在一定的准年代际周期,且深底层水的盐度变化同样与暖深层水密切相关。

南极“魔海”——威德尔海

在南极,有一个魔海,这个魔海令许多探险家视为畏途,这就是威德尔海。 威德尔海是南极的边缘海,南大西洋的一部分。它位于南极半岛同科茨地之间,最南端达南纬83°,北达南纬70°至77°。

威德尔海豹的“潜功劲气”

威德尔海豹体长3米左右,体重300多公斤,雌性躯体略大于雄性.它背部呈黑色,其它部分呈浅灰色,体侧有白色斑点,其数量约75万只.它在冰上繁殖,每胎产一仔,乳汁脂肪含量高,幼仔显得格外肥胖可爱.威德尔海豹出没于海冰区,并能在海冰下度过漫长黑暗的寒冬.它靠锋利的牙齿,啃冰钻洞,伸出头来,进行呼吸,或钻出冰洞,独自栖息,少见成群现象.雌性多栖于冰面,雄性多在水中,两者在水中交配.威德尔海豹是长潜和深潜的优胜者,以鱼类、乌贼和磷虾为食.

放射性碳限定了南极威德尔海冰盖的进退

南极冰盖，尤其是西南极冰盖的稳定性是争论较多的一个话题，引发了理论大讨论。一些研究人员对西南极冰盖偶发崩裂的可能性进行了调查。饶有兴趣的是，这些文章的发表与北大西洋冰盖，尤其是劳伦泰德冰盖东区反复发生冰裂的证据作为一个重要的科学范例得到进一步充实几乎...

“魔鬼”海蜮威德尔海

世人皆知大西洋中的百慕大三角海域是一个令世界上众多探险家们视为畏途的“魔鬼”海域。这片令人惊恐万状的凶险海域不知吞噬了多少经过那里的舰艇船舶,甚至从其上空飞过的飞机也常遭不测。那里有什么样的自然力量在作怪呢?科学家们众说纷纭。