北冰洋浮游生物空间分布及其季节变化的模拟

低营养级浮游生物生态动力过程对环境变化的响应非常敏感。随着全球气候变化加剧,北冰洋正在经历快速的环境变化。厘清北冰洋低营养级浮游生物季节分布与变化特征是探究北冰洋生态系统对环境快速变化响应的前提,也是评估北极海区固碳能力的重要依据。基于此,本文构建了海洋–海冰–生物地球化学循环模型,并对北冰洋叶绿素浓度以及浮游生物结构的时空变化特征进行了模拟,结果表明:(1)北冰洋表层叶绿素浓度的峰值主要出现在5月,且太平洋一侧叶绿素浓度高于大西洋一侧;随着海水层化,表层受营养盐限制的海区呈现次表层叶绿素浓度最大值现象,且由陆架向海盆,次表层叶绿素浓度最大值层逐渐加深;9月,叶绿素浓度高值重回水体上层,太平洋一侧海区表层叶绿素浓度呈现较为明显的次峰值。(2)由于太平洋和大西洋入流营养盐浓度及结构的不同,北冰洋表层浮游生物群落结构存在明显空间差异。太平洋一侧,硅藻和中型浮游动物占优,硅藻在5月和9月出现生物量峰值,微型浮游植物在3月、5月和6月维持相对较高生物量;而大西洋一侧,在早春－春末夏初－夏秋经历了微型浮游植物－硅藻－微型浮游植物的演替,总体而言,微型浮游植物和微型浮游动物占优。此外,两侧海区浮游动物浓度峰值相较浮游植物滞后约半月。     

白令海楚科奇海的海冰范围变化特征

白令海和楚科奇海位于北极太平洋一侧的海冰外缘线附近,具有较强烈的气冰海相互作用.采用滑动t检验和小波分析方法对白令海和楚科奇海1953—2004年海冰范围的年际变化、年代际变化和总体趋势变化进行分析.结果表明:20世纪70年代后期,海冰范围在白令海存在显著的均值突变现象,而楚科奇海在对应阶段则表现为更明显的变频现象;在突变点前后两个时段里,阿留申低压中心低压加强、核心位置偏移以及对应风场分布的变化是导致白令海海冰范围明显缩小的主要动力原因.楚科奇海海冰范围的年际变化中存在由低频向高频变化的现象,该现象除了在局地气温变化中存在之外,在北冰洋区域风涡度、波弗特海纬向风、东西伯利亚海经向风等动力因素中也有所体现.因此,除热力因素外,动力因素引起的海冰的平流与该变频现象也存在一定的联系.     

渤海B1断面夏季温盐结构及变化趋势

采用特征量和线性拟合的方法,对1976～2003年8月的B1断面温盐调查资料进行分析.结果表明:夏季渤海暖水深入沿岸两端及渤海中部,深水处具有南北2个冷水区,形成冷、暖水体并存的分布特征.渤海夏季温度场结构分布是多种海洋物理环境要素的综合影响所致,太阳辐射和地形是基本原因之一,北黄海冷水侵入是冷暖水区维持的重要原因.冷水区多年温度有正变化率,温度变化正距平的信号来自大气气候变暖;而渤海中部高温水体则具有负变化率,温度变化负距平的信号来自北黄海次表层温度的变化,可能与北黄海冷水侵入渤海有关.夏季近岸盐度低,底层盐度高.盐度多年变化以正变率为主,造成岸边盐度升值明显的主要原因是河流入海淡水量的减少和工业污染.     

北冰洋与邻近海区海洋-海冰模式的试算与校验

本文将目前先进的大尺度海洋、海冰模式(NEMO3.6和LIM3)应用于北大西洋–北冰洋–北太平洋(简称NAPA),并进行了试验后报模拟。所建立的模式NAPA1/4和NAPA1/12的水平分辨率分别为(1/4)°和(1/12)°经、纬度,计算范围覆盖太平洋45°N以北海区、整个北冰洋及北大西洋;其中,NAPA1/4和NAPA1/12在北大西洋的边界分别为26°N和7°N。目前,已利用NAPA1/4完成了1993–2015年的后报模拟。本文基于观测数据和已发表文献对模拟结果中的北冰洋海冰变化、环流结构以及水文特征进行了校验。结果表明,NAPA1/4能够再现北冰洋的主要热力与动力过程,可以用来分析海冰、水团、大西洋/太平洋入/出流等的季节与年际变化规律。利用NAPA1/12进行了1993–1996年的模拟计算。初步结果分析表明,提高分辨率可更为精细地刻画北冰洋的海冰、水团和环流的结构。