南极埃默里冰架水的分布特性研究

摘要

埃默里冰架位于南极印度洋扇区，面积仅次于罗斯冰架、龙尼—菲尔希那冰架，是兰伯特冰川向南大洋输出的主要入海口。埃默里冰架的物质变化直接关系着南极冰盖的动态平衡，并间接影响着全球海平面及气候变化。冰架水是温度低于局地海表冰点的特殊水团，由冰架—海洋相互作用、致使冰架底部融化而形成，较周围陆架水相对低温、低盐。由于冰架水与冰架的紧密关系，其分布与变化特性对冰架的物质平衡具有良好的指示作用，对评估极地冰川的动态变化具有重要意义。 受南极恶劣气候环境条件限制，冬季在埃默里冰架前缘海域开展的现场调查仍较为匮乏，关于冰架水分布特性的认识亟待提升。为了了解冬季、乃至全年埃默里冰架前缘海域冰架水的空间分布情况，以完善关于冰架水分布特性的研究工作，为定量研究埃默里冰架的物质平衡及其对全球气候变化的影响提供依据，本文利用澳大利亚“埃默里冰架海洋研究计划”2001—2002年间获取的CTD断面观测和锚碇潜标观测数据、澳大利亚“海洋集成观测系统”2011和2012年基于海豹获取的温盐剖面观测数据、以及ICESat卫星2003—2009年间观测的冰盖高程数据，通过分析冰架前缘海域的水文分布特性及水团结构，首先重新确定了冰架水的判定指标；然后较为系统的研究了冰架水夏季、冬季的空间分布情况及其年变化、季节变化特性，并定量计算了全年冰架水的体积通量；最后，基于上述冰架水分布的变化情况，简要探讨了埃默里冰架的动态平衡可能对冰架水分布变化带来的影响。得到的主要结论如下： 一，根据现场观测的水文资料显示，冰架水温度低于-1.90℃，盐度范围为33.60—34.60，其中，盐度介于33.60—34.00之间的称为低盐冰架水，盐度介于34.40—34.60之间的称为高盐冰架水。夏季，冰架水主要分布在季节性温跃层下方、水深250m以下的中下层水域中，并以多个低温核的形式集中分布在冰架前缘的中、西部（73.5°E以西）海域，而在冰架前缘东部（73.5°E以东）海域的分布范围较小，水团强度也较弱；冰架水在冰架前缘断面上由东向西还存在明显抬升的分布特征。此外，冰架水的空间分布还呈现显著的年变化：2001年冰架水分布在250m以深直至海底的整个水层中，而2002年冰架水的分布深度有所变浅（最浅位于水层150m处，最深出现在700m水层中）；2001年冰架水在冰架前缘由西向东的整个断面上均有分布，而2002年冰架水的水平分布范围有所减小（仅出现在冰架前缘74°E以西海域）；但是，2002年温度低于-2.00℃的低温核分布范围比2001年的明显扩大。 二，冬季，冰架水主要盘踞在埃默里冰架前缘4—678m的水层中，温度范围为-1.95—-2.23℃，盐度范围为33.60—34.60，不同年份冰架水的空间分布同样存在变化。2012年与2011年相比，冬季冰架水的厚度略微有所增大，最大厚度（2011年278m、2012年317m）出现的位置（2011年73.40°E、2012年72.67°E）更加靠近冰架前缘的西部；然而，冰架水所在最大深度变化较小，最大深度（2011年678m、2012年542m）出现的位置（2011年73.83°E、2012年72.62°E）同样离冰架前缘的西部较近。 三，冰架水在埃默里冰架前缘的空间分布呈现显著的季节变化。冬季，冰架水分布在冰架前缘73.5oE以西海域、350—600m水层中，而在73.5oE以东海域并未观测到冰架水，输出总量为-0.53mSv；夏季，冰架水盘踞在冰架前缘72.5oE以东海域、350－580m深度上，而在冰架前缘72.5oE以西海域并未观测到冰架水，输出总量为10.48mSv。冬季冰架水的体积输运较夏季的偏小，全年冰架水主要从冰架底部输出进入普里兹湾为主要特征。 四，2003年至2009年间，除2003和2004年外，其余每年的冬季至夏季，冰架的动态平衡以物质输出为主，表明埃默里冰架下方可能有大量冰架水输出。

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第1章 引 言

1.1埃默里冰架简介

1.2埃默里冰架研究意义

1.3埃默里冰架研究现状

1.4冰架水研究现状

1.5本文主要研究内容

第2章 数据与方法介绍

2.1数据介绍

2.2研究方法介绍

第3章 冰架水空间分布的年变化特性

3.1 2001和2002年夏季冰架水的空间分布与变化

3.2 2011和2012年冬季冰架水的空间分布与变化

3.3本章小结

第4章 冰架水空间分布的季节变化特性

4.1冰架前缘水文和海流分布的长时间变化

4.2埃默里冰架水的空间分布及季节变化特征

4.3冰架水通量及其变化

4.4影响冰架水变化的可能因素

4.5本章小结

第5章 埃默里冰架的物质平衡变化

5.1冰架表面高程和厚度的季节变化

5.2冰架物质平衡的变化

5.3本章小结

第6章 结论与展望

6.1主要结论

6.2研究展望

参考文献

致谢