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Interannual Variations of Phytoplankton, Zooplankton and Chlorophyll a in the Arctic Seas and Their Relations to ENSO and AO

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Meteorological and Environmental Research 2017年第2期8卷 37-48,53页

作者： Zhang Haisheng Chen Jianfang han zhengbing Ji Zhongqiang Xu Xudan han Xibing Liu Zilin Peter, H.-U Vetter Walter Second Institute of Oceanography State Oceanic AdministrationHangzhou 310012China Key Laboratory of Marine Ecosystem and Biogeochemistry State Oceanic AdministrationHangzhou 310012China Polar&Ecology Group Institute of EcologyUniversity of JenaDornburger Str.159DE-07743 JenaGermany

To study effects of variations in climate-marine environment in the Arctic Ocean on ecology,based on the actual and reestablished data by biomarkers of algae in sediment in 1997,1999,2003,2008,and 2010,the interannual and spatial variations of phytoplankton,zooplankton and chlorophyll a concentration in the Chukchi Sea and the Bering Sea as well as their relations to El Nino-Southern Oscillation( ENSO) and Arctic Oscillation( AO) were analyzed. The results show that there were spatial and temporal anomalies in the phytoplankton community structure reestablished by biomarkers of algae in the Chukchi Sea and the Bering Sea in 1999 and 2010. The total content of biomarkers( brassicasterol,dinosterol,C37 alkenones and chlesterol) in sediment collected in 2010 was far lower than that in 1999,but brassicasterol was dominant in the two years,that is,diatom was dominant,which was consistent with the actual structure and distribution of phytoplankton community in 1999 and 2010; there were great changes in the dominant species of plankton in the two seas in 1999 and 2010,which could be regarded as the ecological response of the North Pole under the background of global warming. Chlorophyll a concentration in the water of the Bering Sea was 0. 720 μg/dm^3 at 0 m and 0. 765μg/dm^3 at 10 m in 1997 and 0. 723 μg/dm^3 at 0 m and 0. 731 μg/dm^3 at 10 m in 2003,and the concentration was very close to each other,which was affected by El Ni1 o and the negative phase of AO. It was 0. 395 μg/dm^3 at 0 m in 1999 and 0. 399 μg/dm^3 at 0 m and 0. 357 μg/dm^3 at 10 m in 2008,which was influenced by La Ni1 a and the positive phase of AO. The phases and intensity of AO and ENSO had various effects on the quantity and dominant species of phytoplankton and zooplankton in the Chukchi Sea and the Bering Sea. During the period of AO with positive or negative phase and El Ni1o( in 1997 and 2003),their combination was favorable to the growth of phytoplankton and zooplankton,while the combination of negative phase of AO and La Nina( in 2010) had a

关键词： The North Pole Sea area Phytoplankton Zooplankton Chlorophyll a ENSO AO

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Environmental drivers of phytoplankton crops and taxonomic composition in northeastern Antarctic Peninsula adjacent sea area

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Acta Oceanologica Sinica 2022年第1期41卷 99-117页

作者： Yubin Feng Dong Li Jun Zhao zhengbing han Jianming Pan Gaojing Fan Haisheng Zhang Ji Hu Haifeng Zhang Jiaqi Wu Qiuhong Zhu Key Laboratory of Marine Ecosystem Dynamics Second Institute of OceanographyMinistry of Natural ResourcesHangzhou 310012China

The ecosystem of the sea region adjacent to the Antarctic Peninsula is undergoing remarkable physical and biological changes, in the context of global warming. However, understanding of the dynamics of phytoplankton taxonomic composition in this marginal ice zone remains unclear. In this study, seawater samples collected from 36 stations in the northeastern Antarctic Peninsula were analyzed for nutrients and phytoplankton pigments.Combining with CHEMTAX analysis, remote sensing data, and physicochemical measurements, we investigated the relationships between phytoplankton crops, taxonomic composition, and marine environmental drivers.Integrated chlorophyll a(Chl a) concentrations(200 m) varied from 8.9 mg/m^(2)to 64.2 mg/m^(2), with an average of(23.2±12.0) mg/m^(2)and higher phytoplankton biomass concentrated in the coastal region of South Orkney Island and South Shetland Island. Diatoms were the dominant functional group(63%±21%). Higher proportions of diatoms were associated with higher Chl a(r=0.40, p0.35, p<0.01), and lower MWC(r=-0.20, p<0.01). In comparison, the total contribution from green flagellates(4%±5%), cryptophyta(1%±3%), dinoflagellates(1%±4%), and cyanobacteria(1% ± 5%) was only 6%. In offshore regions with well-mixed water, less varied taxonomic composition and lower crops with a higher proportion of nanophytoplankton were observed. In contrast, significantly decreasing crops below the mixed layer depth was observed in water columns with strong stratification, where

关键词： Antarctic Peninsula phytoplankton crops phytoplankton taxonomic composition pigment light intensity mixed layer depth

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Characteristics of particle fluxes in the Prydz Bay polynya, Eastern Antarctica

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Science China Earth Sciences 2019年第4期62卷 657-670页

作者： zhengbing han Chuanyu HU Weiping SUN Jun ZHAO Jianming PAN Gaojing FAN Haisheng ZhanG Second Institute of Oceanography Ministry of Natural Resources Key Laboratory of Marine Ecosystem and Biogeochemistry State Oceanic Administration China University of Geosciences

The settling of particulate carbon in seawater is a key component of the ocean carbon cycle. We deployed a set of sediment trap in the polynya of Prydz Bay from December 2010 to December 2011 to investigate the seasonal variations in particle fluxes. There was a clear seasonal variation in the particle fluxes, with maximum and minimum fluxes recorded during the summer and winter, respectively. The average total flux over the sampling period was 193.58 mg m^(-2)d^(-1), and the average fluxes of organic carbon(C_(org)), inorganic carbon(C_(inorg)), and biogenic silica(Si_(bio)) were 721.78, 28.67, and 2382.80 μmol m^(-2) d^(-1), respectively. Si_(bio)was the main contributor to the total mass flux, and strongly correlated with C_(org). The high Si_(bio)/C_(org)molar ratios(>1) suggest that C_(org)was transported to deep sea in association with Si_(bio). By comparing remote sensing data of sea ice and chlorophyll in the upper water column, we found that the dynamics of carbon fluxes were closely related to changes in sea ice. Algae in sea ice may have a key role in biological pump processes in early summer. Apart from the ice algae bloom period, variations in carbon fluxes generally corresponded with phytoplankton blooms in the upper water. The ballast effect controlled the particle settling velocity and the efficiency of the biological pump. Sea ice rafts initiated the first particle export event and enhanced the particle settling efficiency during melting period. As diatoms might become less dominant in the ice-free area, sea ice loss may cause the efficiency of the biological pump efficiency to decrease over the long term.

关键词： Prydz Bay Particle fluxes Polynya Ballast effect Biological pump efficiency

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南乔治亚岛海域浮游植物季节性旺发特征与POC输出通量:基于BGC-Argo和卫星遥感观测

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海洋学研究 2023年第4期41卷 1-11页

作者：赵跃然范高晶吴嘉琪孙维萍潘建明韩正兵自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012 中国极地研究中心上海201209 浙江大学海洋学院浙江舟山316000

南乔治亚岛海域是南大洋初级生产力最高的区域之一,具有巨大的固碳潜力,但由于缺乏连续的上层海洋观测资料,该海域生物泵效率的强弱仍未有定论。本研究利用2017年至2020年期间位于南乔治亚岛附近海域的生物地球化学浮标(BGC-Argo)所获... 详细信息

南乔治亚岛海域是南大洋初级生产力最高的区域之一,具有巨大的固碳潜力,但由于缺乏连续的上层海洋观测资料,该海域生物泵效率的强弱仍未有定论。本研究利用2017年至2020年期间位于南乔治亚岛附近海域的生物地球化学浮标(BGC-Argo)所获取的水文和生物化学参数,探讨了物理过程对生物地球化学过程的影响,并估算了该海域的南极夏季碳输出通量。结果显示:南乔治亚岛上游(南极半岛东北部)和下游(乔治亚海盆)海域Chl-a均呈现出很强的季节性特征,尤其是乔治亚海盆区浮游植物维持了4个月的旺发时间,表明该区域具有稳定持续的铁源供给;利用颗粒有机碳(POC)季节性输出量的时间变率,估算了上、下游的夏季POC输出通量分别为7.12±3.90 mmol·m^(-2)·d^(-1)和45.29±5.40 mmol·m^(-2)·d^(-1),推测这种差异主要是由于混合层加深后促进了有机碳的向下输出导致的。研究发现该区域维持着较高的生物泵效率,与此前的乔治亚海盆存在“高生产力低输出效率”的结论不同,这可能是由于航次断面调查的即时性无法反映整个季节性特征所造成的。BGC-Argo能提供高时空分辨率的多参数观测数据,本研究结果表明其可以更准确地量化与评估海洋生物地球化学过程和固碳能力。

关键词：南大洋南乔治亚岛 BGC-Argo POC输出通量 Chl-a

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南极夏季普里兹湾叶绿素a的时空变化研究

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极地研究 2012年第4期24卷 361-371页

作者：金思韵潘建明韩正兵国家海洋局第二海洋研究所浙江杭州310012

利用SeaWiFs、MODIS卫星数据所获取的南极普里兹湾表层海水叶绿素a(Chl a)与海表温度(SST)的遥感数据,并结合中国2001—2011年南极科学考察所获得的现场数据,对该区域的海表温度、叶绿素a与营养盐的分布规律进行分析。结果表明:研究海... 详细信息

利用SeaWiFs、MODIS卫星数据所获取的南极普里兹湾表层海水叶绿素a(Chl a)与海表温度(SST)的遥感数据,并结合中国2001—2011年南极科学考察所获得的现场数据,对该区域的海表温度、叶绿素a与营养盐的分布规律进行分析。结果表明:研究海区的叶绿素a的分布具有明显的区域特征,以陆架坡为界,湾内向湾外表现出明显的递减趋势;在湾内陆架区,浮游植物的旺发主要受海冰消融以及营养盐供给的影响,2001—2011年南极夏季叶绿素a浓度的遥感区域平均值为1.40 mg.m-3;在陆坡区,浮游植物的繁殖主要受到水文条件的影响,2001—2011年的夏季遥感平均值为0.44 mg.m-3;在湾外深海区,浮游植物的繁殖主要受到水文条件与铁元素的影响,浓度较低,2001—2011年的夏季遥感平均值为0.25 mg.m-3。在整个南极夏季,研究海域每月的叶绿素a浓度与海表温度呈现出一定的正相关性(R2=0.505),而在年际变化上,叶绿素a与海表温度的变化趋势也有着明显的相似性,表明温度是叶绿素a浓度的主要影响因素。通过研究多变量厄尔尼诺指数与湾内表层叶绿素a浓度的关系,可知在相对敏感的湾内陆架区,厄尔尼诺/拉尼娜可能会对叶绿素a的浓度产生影响,在厄尔尼诺年,叶绿素a的浓度较高;而在拉尼娜年,叶绿素a的浓度较低,表明高纬度海区浮游植物的生长与繁殖对中低纬度的ENSO事件存在一定的响应联系。

关键词：叶绿素a 海表温度营养盐普里兹湾遥感

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2011年夏季南大洋普里兹湾颗粒态生物硅的分布与变化特征

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极地研究 2012年第3期24卷 247-253页

作者：扈传昱韩正兵薛斌张海生中国地质大学资源学院湖北武汉430074 国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室浙江杭州310012

利用中国第27次南极科学考察期间获得的颗粒物样品,对南大洋普里兹湾海域水体中颗粒态生物硅的含量及分布特征进行了初步研究,分析了该海域颗粒态生物硅与营养盐、浮游植物以及颗粒有机碳之间的关系,同时结合历史数据对比了颗粒态生物... 详细信息

利用中国第27次南极科学考察期间获得的颗粒物样品,对南大洋普里兹湾海域水体中颗粒态生物硅的含量及分布特征进行了初步研究,分析了该海域颗粒态生物硅与营养盐、浮游植物以及颗粒有机碳之间的关系,同时结合历史数据对比了颗粒态生物硅的年际变化情况。研究结果显示:在2011年夏季普里兹湾表层水体中颗粒态生物硅含量在0.76—19.72μmol·dm-3之间变化,平均为6.06±4.55μmol·dm-3。在表层水体中的分布趋势是67°S以南的湾内区域颗粒态生物硅含量明显高于67°S以北的湾外区域,最大值出现在普里兹湾陆架区。在垂向分布上,P3断面水体中颗粒态生物硅含量随深度增加而减少。根据不同年份即24、25、26、27次南极科学考察期间获取的数据对比分析显示,颗粒态生物硅含量虽存在一定的年际差异,但是在普里兹湾的分布趋势基本一致。颗粒态生物硅含量的变化特征与硅酸盐相反,与叶绿素a、颗粒有机碳相似。

关键词：生物硅颗粒物浮游植物有机碳普里兹湾

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南极普里兹湾真光层下水体中有机碳和无机碳分解比例的估算

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极地研究 2010年第3期22卷 254-261页

作者：韩正兵潘建明扈传昱余雯薛斌国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室杭州310012 国家海洋局第二海洋研究所浙江杭州310012 国家海洋局海洋-大气化学与全球变化重点实验室厦门361005

本文利用中国第25次南极科学考察数据,运用数学模型对南极普里兹湾有机碳与无机碳的分解比例进行了估算。结果表明:普里兹湾及其邻近海域表层POC的浓度范围为24.38—446.40μg·dm-3,平均值为118.16μg·dm-3,分布趋势呈现湾内高,湾外... 详细信息

本文利用中国第25次南极科学考察数据,运用数学模型对南极普里兹湾有机碳与无机碳的分解比例进行了估算。结果表明:普里兹湾及其邻近海域表层POC的浓度范围为24.38—446.40μg·dm-3,平均值为118.16μg·dm-3,分布趋势呈现湾内高,湾外低的特点。利用简化的数学模型,在普里兹湾P2断面陆架区,上层水体中的有机碳和无机碳向下层水体输出埋藏过程中,两者分解速率比(摩尔比)为1.27,有机质中N、P分解比例为19.29。

关键词：普里兹湾颗粒有机碳无机碳分解比例

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南极普里兹湾表层沉积物有机地球化学特征及其生态环境意义

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极地研究 2014年第1期26卷 167-174页

作者：赵军于培松韩正兵扈传昱潘建明国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室浙江杭州310012 国家海洋局第二海洋研究所浙江杭州310012

用气相色谱和气相色谱-质谱分析法分析了南极普里兹湾5个站位表层沉积物中多种生物标志物,探讨了其生态环境指示意义。结果显示:(1)湾内中心区总类脂物含量最高(1 193μg·g-1),埃默里冰架区次之(572μg·g-1),陆坡区最低(341μg·g-1)... 详细信息

用气相色谱和气相色谱-质谱分析法分析了南极普里兹湾5个站位表层沉积物中多种生物标志物,探讨了其生态环境指示意义。结果显示:(1)湾内中心区总类脂物含量最高(1 193μg·g-1),埃默里冰架区次之(572μg·g-1),陆坡区最低(341μg·g-1),且与沉积有机碳、总糖、生物硅、菜籽甾醇、表层海水叶绿素a等参数显著正相关(p2.5)、较低的Pr/C17(<0.5)和Pr/Ph(<2)证明沉积有机质主要来源于硅藻等浮游植物,同时饱和烃双峰群(C17或C18和C29)的存在及较高含量的C29甾烷(35.79%)指示外域有机质输入,且湾中心区的(CPI=1.60,Pr/Ph=0.69)要高于陆坡区和冰架区(CPI=1.01,Pr/Ph=0.39);(4)湾内中心区和冰架区脂肪酸C18:2/C18:0平均比值(0.78)要高于陆坡区(0.23)和低纬度地区(<0.1),表明南极夏季普里兹湾陆坡区的表层海水温度要高于湾中心区和冰架区。

关键词：普里兹湾生物标志物表层沉积物生态环境

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2011年南极夏季普里兹湾营养盐与浮游植物生物量的分布

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极地研究 2012年第2期24卷 178-186页

作者：孙维萍扈传昱韩正兵潘建明翁焕新浙江大学浙江杭州310027 国家海洋局第二海洋研究所浙江杭州310012

利用2011年南极夏季在普里兹湾获取的海水样,分析测定了叶绿素a、磷酸盐、硅酸盐、硝酸盐和铵盐的含量。结果表明,普里兹湾表层海水中时间/min的含量普遍具有冰架边缘>陆架区>陆坡及深海区的分布特征,海冰的消融及水体的稳定性是影响表... 详细信息

利用2011年南极夏季在普里兹湾获取的海水样,分析测定了叶绿素a、磷酸盐、硅酸盐、硝酸盐和铵盐的含量。结果表明,普里兹湾表层海水中时间/min的含量普遍具有冰架边缘>陆架区>陆坡及深海区的分布特征,海冰的消融及水体的稳定性是影响表层海水Chl a分布的主要原因。Chl a含量的垂直分布与光照条件相关,基本上都具有上层水体含量高,随着深度逐渐降低的分布特征。磷酸盐、硅酸盐和硝酸盐的水平及垂直分布特征都与Chl a的分布格局相反。表层海水中铵盐的分布特征与磷酸盐等主要营养盐的分布格局相反,冰架边缘、陆架区铵盐的垂直分布特征与陆坡及深海区不同,在冰架边缘和陆架区有机质降解过程主导着水柱中铵盐的浓度,而浮游植物吸收作用与有机质降解过程之间的平衡控制着陆坡及深海区铵盐的垂直分布。根据Chl a与营养盐的浓度及分布特征,结合温度、盐度、溶解氧饱和度等水文要素,分析探讨了Chl a深层最大值现象(DCM)的成因及67.5°S以南表层海水中铵盐对硝酸盐吸收的抑制作用。

关键词：磷酸盐硅酸盐硝酸盐铵盐叶绿素a 深层最大值普里兹湾

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2007/2008年和2008/2009年夏季南大洋以及普里兹湾POC的分布与变化

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极地研究 2011年第1期23卷 11-18页

作者：韩正兵扈传昱薛斌潘建明张海生国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室杭州310012 中国地质大学资源学院武汉430074

在中国第24次和第25次南极科学考察期间,利用航渡表层水观测和普里兹湾定点观测,对颗粒有机碳(POC)的分布及其影响因素进行了研究。结果表明,南大洋表层水体的颗粒有机碳分布具有明显的区域性特征,表层水体POC的含量与营养盐和叶绿素a... 详细信息

在中国第24次和第25次南极科学考察期间,利用航渡表层水观测和普里兹湾定点观测,对颗粒有机碳(POC)的分布及其影响因素进行了研究。结果表明,南大洋表层水体的颗粒有机碳分布具有明显的区域性特征,表层水体POC的含量与营养盐和叶绿素a有着明显的相关分布趋势。南极水、亚南极水的表层POC浓度明显高于亚热带水和热带水,第24次南极科学考察期间亚热带和热带水、亚南极水和南极水的表层POC平均浓度为78.03,116.59和105.8μg·dm-3,要略高于第25次南极科学考察的49.36,59.39和71.54μg·dm-3,南大洋表层POC的年季变化,受多种因素的影响。第24次和第25次南极科学考察中普里兹湾及其邻近海域POC的浓度范围分别为12.78—363.73μg·dm-3和24.38—446.40μg·dm-3,表层分布主要表现出湾内高、湾外低的特点。湾内陆架区、陆坡区和湾外深水区的POC与Chl a都具有良好的正相关关系,相关系数R值分别为0.8248,0.8049和0.6989,说明POC主要来源于浮游生物的贡献。并且,在POC的垂直分布上,受到光照、营养盐及海流等各种因素的影响,在物理和生物的相互耦合作用,致使POC的最大值有从湾内的表层最大值向湾外的次表层最大值转变的趋势。

关键词：颗粒有机碳南极科学考察南大洋普里兹湾叶绿素a 影响因素

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