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北极海冰快速减退前后的北冰洋上层海洋热含量变化

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2024年第8期54卷 14-22页

作者：郭成刚史久新牟龙江钟文理中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 崂山实验室山东青岛266237

北极海冰自1997年进入快速减退阶段,对北冰洋造成显著影响。本文利用数值模式结果,分析北冰洋1990—2014年期间的上层海洋(0~150 m)热含量长期变化趋势。研究发现,陆架区只有楚科奇海西部和巴伦支海的热含量有显著增加趋势,其他海域的... 详细信息

北极海冰自1997年进入快速减退阶段,对北冰洋造成显著影响。本文利用数值模式结果,分析北冰洋1990—2014年期间的上层海洋(0~150 m)热含量长期变化趋势。研究发现,陆架区只有楚科奇海西部和巴伦支海的热含量有显著增加趋势,其他海域的变化较小。加拿大海盆上层热含量总体呈现上升状态,对北冰洋海盆区上层热含量增加趋势做出主要贡献,且主要取决于夏季太平洋水的热含量变化。随着海冰的减少,夏季太平洋水持续升温,但是其热含量并不是一直处于增加的状态。与北极海冰的快速减退相对应,夏季太平洋水热含量在1997年前后具有两段不同的长期变化特征:1990—1997年为减少趋势,主要归因于其体积减小,与这段时期北极涛动指数减小导致的波弗特流涡向下泵压上层太平洋入流水能力减弱有关;1998—2014年为快速增长趋势,其变化速率是前一段时期的2倍多,该时期的北极涛动指数虽然没有明显变化趋势,但是海冰的加速减少造成大气对海洋的直接强迫增加,波弗特流涡向下泵压的能力变强,使夏季太平洋水体积增大,在海水升温的共同作用下,促成了夏季太平洋水热含量的快速增加。

关键词：热含量夏季太平洋水海冰加拿大海盆北冰洋

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南极冰架-海洋相互作用研究综述

极地研究 2018年第3期30卷 287-302页

作者：史久新中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室山东青岛266237

本文介绍了近期南极冰架-海洋相互作用的研究进展。冰架底部融化速率大于前缘崩解通量,成为南极冰盖质量损失的首要途径。冰架下的海洋按照底部融化驱动因素的不同,可以分为由高密度陆架水驱动的冷冰腔和由变性绕极深层水驱动的暖冰腔... 详细信息

本文介绍了近期南极冰架-海洋相互作用的研究进展。冰架底部融化速率大于前缘崩解通量,成为南极冰盖质量损失的首要途径。冰架下的海洋按照底部融化驱动因素的不同,可以分为由高密度陆架水驱动的冷冰腔和由变性绕极深层水驱动的暖冰腔。威德尔海的菲尔希纳-龙尼冰架和罗斯海的罗斯冰架属于冷冰腔,占南极冰架总面积的2/3,却只贡献了15%的净融化;东南太平洋扇区阿蒙森海和别林斯高晋海等若干属于暖冰腔的小型冰架,虽然只占南极冰架总面积的8%,却贡献了超过一半的冰架融水。以往看做冷冰腔的东南极托滕冰架和埃默里冰架,也相继发现有变性绕极深层水进入冰腔并造成底部融化。冰架对海洋有冷却和淡化的作用。冷冰腔输出的冰架水具有海洋中最低的温度,对南极陆架水性质乃至南极底层水的形成都有影响。冰架融化加剧,可能是近期观测到的南极底层水淡化的原因。

关键词：冰架底部融化冰腔冰架水南极

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普里兹湾区水团和热盐结构的分析

海洋与湖沼 1996年第3期27卷 229-236页

作者：乐肯堂史久新于康玲中国科学院海洋研究所青岛266071

普里兹湾陆架水能否下沉到800m甚至更深而与上升的绕极深层水相混合并形成南极底层水，迄今仍是一个悬而未决的问题。利用1989－1990和1990－1991南极夏季在普里兹湾邻近海区“极地号”考察获得的温盐资料和有关的化学要素资料，通过对... 详细信息

普里兹湾陆架水能否下沉到800m甚至更深而与上升的绕极深层水相混合并形成南极底层水，迄今仍是一个悬而未决的问题。利用1989－1990和1990－1991南极夏季在普里兹湾邻近海区“极地号”考察获得的温盐资料和有关的化学要素资料，通过对考察区热盐结构和水团分布特性的分析，发现高温、高盐的绕极深层水在某些情况下有可能扩展到普里兹湾陆架上。在观测期间的普里兹湾陆架上几乎不存在低盐陆架水，而观测到的仅是高盐陆架水；由于这种高盐陆架水的盐度在某些测站处已达到34.65×10－3（σt=27．90），因此，这种较重的水已有可能沿着大陆坡下滑而达到800m甚至更深而与上升的绕极深层水相混合。

关键词：热盐结构普里兹湾区水团

南极中层水盐度多年变化:1981—2010

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2018年第3期48卷 1-11页

作者：姚文峻史久新中国海洋大学物理海洋实验室山东青岛266100

通过分析1981—2010年的SODA2.2.4(Simple Ocean Data Assimilation)温盐数据,发现南极中层水在这个时期表现出了盐度减小的变化趋势,包括垂向盐度极小值处与沿27.2kg/m^3等密度面的盐度。但是这个淡化过程并不是渐进的,而是先在1996—2... 详细信息

通过分析1981—2010年的SODA2.2.4(Simple Ocean Data Assimilation)温盐数据,发现南极中层水在这个时期表现出了盐度减小的变化趋势,包括垂向盐度极小值处与沿27.2kg/m^3等密度面的盐度。但是这个淡化过程并不是渐进的,而是先在1996—2000年间达到了一个盐度异常的最大值,然后才进入快速减小阶段。盐度最小值处(27.2kg/m^3等密度面)盐度的EOF分解表明,南非以南海域以及东南大西洋海域的盐度减小幅度显著大于太平洋与印度洋水体,这隐含了厄加勒斯流系统对大西洋-印度洋通道上中层水体性质变化的重要影响。在形成机制上,本文从两个海气相互作用过程解释了上述的结果。南半球纬向风应力的EOF结果表明,亚南极锋以南的西风带在1979—2014年间是一个增强的变化趋势,由此产生的低盐南极表层水向北输送导致了上述的多年南极中层水淡化现象。这其中1998年风应力的极大值应当对应一个盐度异常的极小值,但在这里表现出的是盐度异常的最大值产生了一个矛盾的因果关系。进一步的分析表明,这个盐度异常最大值是海表面淡水输入量(降雨-蒸发)在相应时期大幅度减小的结果。

关键词：南极中层水多年变化西风淡水输入

中国南大洋水团、环流和海冰研究进展(1995—2002)

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海洋科学进展 2002年第4期20卷 116-126页

作者：史久新赵进平海洋环境科学和数值模拟国家海洋局重点实验室

总结了 1995年以来中国在南大洋物理海洋学研究和南极海冰研究中所取得的成果。普里兹湾海区是中国南大洋研究的重点区域 ,研究表明 ,在该海区存在显著的深层水涌升和陆架水北扩现象 ,某些年份深层水与陆架水混合后产生了较重的水体 ,... 详细信息

总结了 1995年以来中国在南大洋物理海洋学研究和南极海冰研究中所取得的成果。普里兹湾海区是中国南大洋研究的重点区域 ,研究表明 ,在该海区存在显著的深层水涌升和陆架水北扩现象 ,某些年份深层水与陆架水混合后产生了较重的水体 ,但是尚未发现生成南极底层水的直接证据。在普里兹湾所处的印度洋区段 ,亚热带锋、亚南极锋和极锋表现出显著的时空变化 ,特别是不同年份的锋面位置存在较大的摆动。该海区的南极绕极流既是风生的 ,也受到密度场的影响。在凯尔盖朗海台的地形引导作用下 ,南极绕极流表现出显著的非纬向性特征。南极海冰除了显著的季节变化以外 ,也表现出长期变化的趋势。此变化与海洋、大气中的其它变化有一定的相关性 ,表现为两极海冰涛动、南方海洋涛动等多种变化模态。

关键词：中国水团环流海冰密度场相关性气候南极

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北冰洋盐跃层研究进展

地球科学进展 2003年第3期18卷 351-357页

作者：史久新赵进平国家海洋局第一海洋研究所海洋环境科学和数值模拟重点实验室山东青岛266061

长年存在的盐跃层是北冰洋上层海洋独有的结构之一 ,对维持北冰洋表层的低温特征和海冰存在起着非常重要的作用。在过去的十几年中 ,北冰洋气候系统发生了前所未有的异常变化 ,北冰洋盐跃层也经历了从消退到近乎恢复的戏剧性变化。因此 ... 详细信息

长年存在的盐跃层是北冰洋上层海洋独有的结构之一 ,对维持北冰洋表层的低温特征和海冰存在起着非常重要的作用。在过去的十几年中 ,北冰洋气候系统发生了前所未有的异常变化 ,北冰洋盐跃层也经历了从消退到近乎恢复的戏剧性变化。因此 ,北冰洋及其盐跃层的研究得到了广泛的重视。介绍了有关北冰洋盐跃层研究的进展情况 ,并对研究中存在的问题以及未来的发展进行了分析和阐述。有关北冰洋盐跃层的形成问题 ,先后有平流机制、对流机制等多种观点。认为由于现在欧亚海盆表层盐度普遍增高 ,其盐跃层的形成当以对流机制为主 ;而平流机制则更加适用于加拿大海盆的盐跃层。 2 0世纪 90年代 ,在北冰洋观测到一系列异常变化 ,包括盐跃层退缩、大西洋层增暖和北极海冰减少。实际上 ,这些变化是紧密联系在一起的。

关键词：北冰洋盐跃层年际变化

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北极环极边界流研究及其主要科学问题

极地研究 2004年第3期16卷 159-170页

作者：赵进平史久新国家海洋局第一海洋研究所青岛266061

北极环极边界流是新近揭示的重要海洋现象 ,是对北冰洋海洋环流长期研究结果综合得到的概念。在本文中 ,详细介绍了北极环极边界流的主要结构和水团特征 ,论述了研究北极环极边界流的意义和前景 ,深入探讨了北极环极边界流面对的科学问... 详细信息

北极环极边界流是新近揭示的重要海洋现象 ,是对北冰洋海洋环流长期研究结果综合得到的概念。在本文中 ,详细介绍了北极环极边界流的主要结构和水团特征 ,论述了研究北极环极边界流的意义和前景 ,深入探讨了北极环极边界流面对的科学问题 ,指出了解决这些问题的关键科研工作。文章指出 ,从整体上研究北极环极边界流是非常重要的 ,需要全面考察北冰洋的质量和能量平衡、深层水通风过程以及水体的混合过程。在进一步的研究工作中需要更多的有针对性的现场观测、开展多学科协作研究。数值模拟仍然是北极环极边界流的重要研究手段 ,需要改善数值模式 ,提高数值模拟的质量。

关键词：北极北冰洋海洋环流数值模式水团深层水边界多学科协作研究结果问题

夏季北冰洋海冰边缘区海水温盐结构及其形成机理

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海洋与湖沼 2003年第4期34卷 375-388页

作者：赵进平史久新矫玉田国家海洋局第一海洋研究所青岛266061

利用 1 999年北极科学考察期间在海冰边缘区的三次考察数据 ,研究了北冰洋海冰边缘区的温度和盐度结构。将海冰边缘区分为机制不同的两大类 ,一类是暖水海冰边缘区 ,主要热源是外部暖水进入海冰边缘区携带的热量 ;另一类是冷水海冰边缘... 详细信息

利用 1 999年北极科学考察期间在海冰边缘区的三次考察数据 ,研究了北冰洋海冰边缘区的温度和盐度结构。将海冰边缘区分为机制不同的两大类 ,一类是暖水海冰边缘区 ,主要热源是外部暖水进入海冰边缘区携带的热量 ;另一类是冷水海冰边缘区 ,主要热源是太阳辐射加热。文中主要对冷水海冰边缘区进行了研究。虽然两个冷水海冰边缘区 (R区与T区 )温度结构不尽相同 ,但都存在表层以下水体中的温度极大值现象 ,R区的温度极大值位于2 0m左右 ,T区的位于 40— 5 0m左右的深度 ,可以认为是海冰边缘区的典型温度特征。作者认为 ,次表层暖水的热源是太阳辐射的直接加热 ,为此 ,建立了太阳加热引起海水次表层增暖的物理模型和简单的数学模型 ,获得了冰下海水在太阳辐射的作用下增暖的解析解。结果表明 ,部分太阳辐射能穿过海冰加热冰下海水 ,加热之初温度的极大值出现在近表层 ,随着时间的推移 ,海温极大值的位置向下移动 ,最终可以达到 40m左右 ,证明了仅仅依靠太阳的短波辐射就可以形成中间暖的水层。文中阐明 ,开阔海水更多的是上混合层和跃层结构 ,冰下海水主要是次表层暖水结构 ;冷水海冰边缘区的海水主要带有冰下海水的特征。由于次表层暖水的形成与海冰厚度关系很大 ,近十几年北冰洋海冰厚度的显著减少势必加?

关键词：夏季北冰洋海冰边缘区海水形成机理温度结构盐度结构太阳辐射海气热交换海冰厚度

楚科奇海阿拉斯加沿岸冰间湖的变化及其影响因素分析

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极地研究 2015年第4期27卷 379-391页

作者：梁敏仪史久新中国海洋大学海洋环境学院山东青岛266100 教育部物理海洋学重点实验室山东青岛266003

利用2003—2011年AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer-Earth Observing System)日平均海冰密集度数据,对楚科奇海阿拉斯加沿岸冰间湖进行了分析。针对冰间湖的特点,在阈值法的基础上,通过统计冰间湖出现的频率,限定冰间湖... 详细信息

利用2003—2011年AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer-Earth Observing System)日平均海冰密集度数据,对楚科奇海阿拉斯加沿岸冰间湖进行了分析。针对冰间湖的特点,在阈值法的基础上,通过统计冰间湖出现的频率,限定冰间湖的最大范围,区分各个冰间湖。通过计算阿拉斯加沿岸冰间湖的面积,结合NCEP-DOE(National Centers for Environmental Prediction-Department of Energy)再分析风场数据和白令海峡潜标观测的温盐和海流数据,初步探讨冰间湖发生和发展的规律。为了排除海冰外缘区对判断冰间湖的影响,研究仅限于白令海峡完全冰封的1—4月,可得到以下结论:阿拉斯加西北沿岸海域每年冬季都会出现5个冰间湖,多数时间为紧靠大陆边缘的沿岸冰间湖,巴罗角附近海岸在3月和4月会出现位于沿岸固定冰之外的裂缝冰间湖。冰间湖面积每天都发生变化,表现出天气尺度的变化特征,经历长达数日的发展和消失的过程,与风场的转换有密切关系。离岸风有利于沿岸冰间湖的扩展,但是该海域1—4月的盛行风为东北风和北风,对于多数冰间湖而言为沿岸风,不利于冰间湖的形成,因而冰间湖有时消失长达数十日。在偏北风的影响下,太平洋入流对北部冰间湖几无作用,而对南部冰间湖的空间分布有着重要影响。

关键词：冰间湖海冰密集度楚科奇海阿拉斯加北极