南极普里兹湾海域初冬冰间湖时空变化及上层水体热盐结构演化研究

摘要

本文利用德国不莱梅大学发布的2008-2011逐日海冰密集度数据与美国冰雪中心提供的2012年逐日海冰密集度数据，研究了南极普里兹湾初冬季冰间湖时空分布与变化规律，并结合再分析的风场资料，探讨了冰间湖的产生及影响因素；利用南极普里兹湾象海豹携带的CTD标记观测获得的2011-2012年初冬埃默里冰架前缘冰间湖海域温盐剖面，研究了海水结构演变及其与冰间湖发生和海冰形成的联系，主要研究内容如下：
　　一、普里兹湾冬季冰间湖的形态特征和空间变化。从2008-2012年普里兹湾冬季每个月都会出现冰间湖，位置主要集中于埃默里冰架前缘海域（麦肯齐湾）与冰架东侧区域，以及达恩利角北部海域。埃默里冰架前缘冰间湖整体沿着冰架前缘方向呈带状分布，冰间湖西部与大陆相连，东部则沿着冰架前缘向东延伸，最北处可以达到68°S以北,在冰架西部前缘存在的时间长于东部前缘；埃默里冰架东侧冰间湖所在的位置靠近大陆边缘冰架，东西范围不超过1个经度，南北范围不超过1个纬度；达恩利角冰间湖的空间形状不固定，最大范围向南与大陆接壤，向北可以达到66.5°S，东部边缘可以达到71.5°E，西部则可以延伸到68°E。
　　二、普里兹湾冬季冰间湖面积随时间变化及其影响因素。2008-2012年，冬季冷却和结冰作用，每年自3月下旬普里兹海域开始出现海冰，并逐步扩展，冰间湖出现在近岸区域；4月以后，该海域海冰进一步发展，一方面形成沿岸固定冰，这是的冰间湖面积随时间变化逐年差异较大。5-8月，该海域冰间湖的面积也有较大的年际变化，但是总面积月度变化幅度减少。该海域出现冰间湖累计平均面积为1.32×106km2，其中冰间湖面积达到最大值主要在4月初。离岸风风速与冰间湖面积具有良好的相关关系，当离岸风增大时，面积增大，风速减小时，面积减小；
　　三、普里兹湾海域冬季上层水体特征及结构演化过程。可分为三个阶段：海水温度从层化到均匀的阶段，次表层海水仍维持暖水特征，随着表层海水的冷却，垂直对流混合加强，次表层暖水逐渐消失；海水盐度从层化到上下均匀的阶段，海水结冰析盐过程使上层海水盐度增加，垂直对流混合增强，上下层盐度达到均匀；冷却结冰持续的阶段，海水盐度继续增加，海水温度接近冰点。
　　四、普里兹湾冰间湖区冬季海洋热含量变化及海气交换。通过普里兹湾冰间湖区海豹CTD标记观测获得的温盐剖面数据估算得到2011年水体结构演化的三个阶段海洋热含量变化率分别是-90.93W·m-2、-82.20 W·m-2、-43.44 W·m-2，2012年第3阶段的平均热含量变化率为-47.40 W·m-2；由海水盐度增加估算的2011年三个阶段海冰形成速率分别是5.4 cm·d-1、4.9 cm·d-1、2.5 cm·d-1，而2012年第3阶段平均为5.14 cm·d-1；与欧洲气象中心再分析数据产品（ERA-Interim）风速、2m气温、热通量资料相关分析，得到海冰形成速率与离岸风风速、显热通量、潜热通量呈正相关，与2m气温呈负相关。

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第一章 引 言

1.1 普里兹湾研究意义

1.2 普里兹湾研究概况

1.2 本文主要研究内容

第二章 普里兹湾冬季冰间湖的时空变化

2.1 资料及分析方法说明

2.2 普里兹湾冬季冰间湖的时空变化

2.3 冬季普里兹湾冰间湖面积影响因素分析

第三章 普里兹湾冰间湖区初冬上层水体热盐结构演化分析

3.1 资料及分析方法说明

3.2 初冬上层水体结构演化过程分析

第四章 冰间湖区初冬上层海洋热含量变化率、海冰形成速率及其影响因素

4.1 数据资料

4.2 计算方法

4.3 2011年上层海洋热含量变化率、海冰形成率的变化过程

4.4 2012年上层海洋热含量变化率、海冰形成率的变化过程

4.5 海冰形成率的影响因素分析

4.6 讨论

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 研究展望

参考文献

致谢