第1章 绪论 1
1.1 北极科学考察进展和意义 2
1.1.1 北极科学考察进展 2
1.1.2 北极科学研究意义 4
1.2 北极变化研究的关键科学问题 6
1.2.1 北极地区增温 6
1.2.2 北冰洋海冰的变薄和退缩 6
1.2.3 北极涛动与北大西洋涛动 6
1.2.4 北冰洋及其交换海区中上层海水淡化 7
1.2.5 北冰洋中上层海水暖化 7
1.2.6 北极地区海域CO2汇的增强 7
1.2.8 海洋地质过程与北极环境变化 8
1.2.7 北极地区臭氧耗损和紫外线辐射增加 8
1.3 中国首次北极科学考察 9
1.3.1 考察概况 9
1.3.2 考察科学目标和内容 9
1.4 西北冰洋和白令海海洋环境和海气相互作用研究进展 21
1.4.1 楚科奇海及其邻近海域海洋与海冰过程 21
1.4.2 北冰洋夏季大气边界层海-冰-气过程 23
1.4.3 北冰洋碳的生物地球化学循环 24
1.4.4 海洋沉积过程 26
1.4.5 北冰洋生态系统和生态特征调查 26
1.4.6 北极地区主要污染物质来源和判别 27
1.4.7 海洋生物技术研究 27
1.5.1 21世纪北极科学考察研究的主要科学问题 29
1.5 21世纪北极科学研究展望 29
1.5.2 围绕北极地区的主要国际研究计划 30
第2章 楚科奇海的水文结构及其与白令海的水体交换 33
2.1 白令海的水团结构及环流特征 34
2.1.1 阿留申海盆温盐特征 35
2.1.2 白令海环流特征 39
2.1.3 白令海的水团性质及分布结构 42
2.1.4 小结 44
2.2 楚科奇海170°W剖面的海水结构和热量的季节内变化 44
2.2.1 温度、盐度和水团分布与变化特征 46
2.2.2 海水热平衡及热含量变化 51
2.2.4 小结 54
2.3.1 楚科奇海台的地貌与水文基本特征 55
2.3 楚科奇海台及其周边海域中层水增暖特征 55
2.3.2 楚科奇海台内外的温度和盐度分布及其差异 57
2.3.3 北极中层水增暖特征 59
2.3.4 北极各水层的增暖状况 61
2.3.5 小结 62
2.4 海冰边缘区海水温盐结构及其形成机理 63
2.4.2 海冰边缘区的温度和盐度特征 66
2.4.3 冰下海水温度结构的理论分析 67
2.4.4 小结 70
2.5 北极破碎浮冰区热通量的研究 70
2.5.1 热通量的计算方法 71
2.5.2 观测期间表面热通量的特征 72
2.5.3 破碎冰区海气间热通量 73
2.5.4 小结 75
2.6.1 海冰密集度的计算 76
2.6 从航拍图像中提取北极海冰形态信息 76
2.6.2 海冰其他参数的计算 78
2.6.3 小结 79
2.7 北冰洋与白令海水体交换的示踪研究 79
2.7.1 楚科奇海海水18O的分布特征 80
2.7.2 北冰洋淡水分布模式 83
2.7.3 北冰洋水团组成及其分布 84
2.7.4 加拿大海盆“上跃层水”的形成机制 88
2.7.5 楚科奇海、白令海和西北太平洋边缘海表层水铀系同位素的分布 89
2.7.6 小结 91
第3章 北冰洋夏季海气相互作用与大气物理过程 93
3.1.1 海冰分布特征 94
3.1 北冰洋夏季海冰特征与过程 94
3.1.2 海冰结构 96
3.1.3 夏季海冰融化过程 98
3.1.4 小结 99
3.2 北极夏季海冰厚度和海冰形态特征 99
3.2.1 探测区域和方法 100
3.2.2 雷达波探测海冰厚度的可行性 100
3.2.3 海冰下表面形态特征与海冰类型识别 102
3.2.4 多年海冰上表面和下表面有效面积差异分析 102
3.2.5 小结 103
3.3 北极上空的大气结构分析 104
3.3.1 北极大气结构探测仪器 104
3.3.2 楚科奇海大气边界层逆温 106
3.3.3 北冰洋夏季不同海域湍流输送参数 108
3.4.1 观测概况和资料 111
3.4 北冰洋浮冰区近地层热量交换参数的估算 111
3.4.2 北冰洋浮冰区的气象要素特征 112
3.4.3 模拟与观测结果的比较 114
3.4.4 北冰洋浮冰和开阔海面上的能量交换 116
3.4.5 湍流交换参数 118
3.4.6 小结 119
3.5 北极地区的海雾 119
3.6 北极楚科奇海上空的臭氧垂直分布 122
3.6.1 探测资料处理 122
3.6.2 臭氧垂直变化特征 123
3.7 考察航线上氟利昂和甲烷浓度的分布特征 125
3.7.1 采样方法和样品描述 125
3.7.3 甲烷浓度的分布特征 126
3.7.2 氟利昂浓度的分布特征 126
3.8 北极考察航线大气气溶胶化学组成 127
3.8.1 样品采集与测试 128
3.8.2 气溶胶中元素含量及其分布特征 128
3.8.3 大气气溶胶中元素来源的综合判定 129
3.8.4 大气中微量元素的入海通量 135
3.8.5 小结 136
3.9 考察航线上地面臭氧和紫外UV-B的分布特征 136
3.9.1 地面臭氧平均变化 137
3.9.2 地面臭氧浓度的平均日变化 138
3.9.3 UV-B平均辐照度及其日变化 138
3.9.4 小结 140
第4章 北冰洋碳的生物地球化学 141
4.1 水化学要素含量与分布 142
4.1.3 白令海营养盐之间的相互关系 143
4.1.2 白令海营养盐含量与分布 143
4.1.1 分析方法 143
4.1.4 白令海［NO］、［PO］的分布 145
4.1.5 pH的分布 146
4.1.6 海水总碱度的分布 148
4.2 北冰洋CO2的源汇分布及其海-气通量 151
4.2.1 分析方法 152
4.2.2 北冰洋二氧化碳分压的分布 153
4.2.3 二氧化碳分压与温度的关系 153
4.2.4 海-气CO2通量的估算 154
4.3 白令海盆二氧化碳分压的分布特征及其影响因素 156
4.3.1 数据处理方法 156
4.3.2 氧化碳分压和与叶绿素空间变化及其pH值的关系 157
4.3.3 白令陆坡流对白令海盆pCO2分布的影响 158
4.3.4 小结 159
4.4 北太平洋亚北极水对北极碳汇的影响 159
4.4.1 白令海与楚科奇海在北太平洋与西北冰洋水交换中的重要作用 159
4.4.2 北太平洋亚北极水对北冰洋影响研究现状 160
4.4.3 白令海盆对西北冰洋pCO2分布的影响 160
4.4.4 北冰洋的断面研究 161
4.4.5 白令海及楚科奇海pCO2及pH值的分布 161
4.4.6 亚北极北太平洋水对北极碳汇的意义 162
4.4.7 小结 162
4.5 有机碳的生物地球化学特征 163
4.5.1 样品采集与分析 163
4.5.2 北冰洋、白令海POC、DOC含量 164
4.5.3 POC、DOC的分布 164
4.5.4 POC、DOC的垂直分布 167
4.5.5 DOC、POC的断面分布 168
4.6 生物生产力特征 170
4.6.1 样品采集与分析 170
4.6.2 初级生产力 171
4.6.3 细菌生产力的分布特征 172
4.6.4 小结 173
4.7 真光层颗粒动力学与颗粒有机碳输出通量 173
4.7.1 北冰洋、白令海(234Th/238U)A.R.的垂直分布 174
4.7.2 溶解态、颗粒态234Th停留时间 174
4.7.3 真光层颗粒有机碳输出通量与ThE比值 174
4.7.6 碳的生物地球化学循环路径 175
4.8 北冰洋浮冰区颗粒有机物通量及其主要组分 175
4.7.5 楚科奇陆架有机碳的埋藏速率 175
4.7.4 POC停留时间 175
4.8.1 材料和方法 176
4.8.2 光量子剖面及真光层深度 177
4.8.3 颗粒物质通量 177
4.8.4 硅藻通量 178
4.8.5 生物颗粒组分及其碳量估算 178
4.8.6 小结 179
第5章 北冰洋沉积物组成与古环境 181
5.1 北极地区的地质环境特征 182
5.1.1 区域地质 182
5.1.2 研究区的重力测定 183
5.2 沉积物样品的采集与分析 184
5.2.1 样品的采集 185
5.2.2 样品的颜色与气味 185
5.2.3 样品的粒度特征 187
5.2.5 沉积物中的生物及贝类遗壳分布 190
5.2.6 沉积物中SRB，GAB的分布状态 190
5.3 沉积物元素地球化学特征 192
5.3.1 样品的分析 192
5.3.2 常量元素的含量及其分布 193
5.3.3 非金属元素的含量及其分布 200
5.3.4 微量元素的含量及其分布 201
5.3.5 稀土元素的含量及其分布 203
5.3.6 元素的相关分析 205
5.3.7 元素的组合特征及空间分布 205
5.3.8 沉积物地球化学研究展望 206
5.4.1 材料和方法 207
5.4 沉积物的沉积速率及其沉积物通量 207
5.4.2 Pb-Po法 208
5.4.3 210Pbex法(1) 209
5.4.4 210Pbex法(2) 210
5.5 沉积物中微体化石丰度及其环境意义 211
5.5.1 材料和分析方法 211
5.5.2 微体古生物丰度 212
5.5.3 微体化石分布与环境因子 212
5.5.4 小结 215
5.6 有机地球化学指标及其环境意义 216
5.6.1 材料与方法 216
5.6.2 长链烯酮及Uk37值与北极海洋古温度 217
5.6.3 正构烷烃的组合特征与北极古沉积环境的研究 219
5.6.4 小结 225
第6章 生物群落结构和生态环境特征 227
6.1 楚科奇海和白令海海洋微生物的生态特征 228
6.1.1 海洋微生物总量及其与温盐要素的关系 229
6.1.2 海洋细菌丰度和生物量 232
6.1.3 楚科奇海和白令海海洋细菌的分布 236
6.1.4 白令海蓝细菌分布特征 240
6.2 楚科奇海和白令海海洋微生物的生理生化特性 244
6.2.1 海洋细菌的低温生长特性 245
6.2.2 海洋细菌对碳源物质的利用 245
6.2.3 楚科奇海和白令海海洋微生物的分离、纯化和保藏 246
6.2.4 蛋白酶产生菌的初步筛选及其生理生化特征研究 246
6.2.5 纤维素酶产生菌的初步筛选及其生理生化特征研究 248
6.2.7 其他活性菌株的初步筛选 251
6.3 北极海洋微生物的系统发育分析 251
6.2.6 具抗肿瘤活性的北极海洋细菌的初步筛选 251
6.3.1 北极海洋细菌的分子鉴定 252
6.3.2 北极细菌系统发育分析 254
6.4 楚科奇海和白令海浮游生物生态学的基本特征分析 254
6.4.1 楚科奇海和白令海浮游植物的种类组成与分布 255
6.4.2 楚科奇海和白令海浮游动物的基本生态特征 261
6.5 白令海和楚科奇海的底栖动物 279
6.5.1 白令海和楚科奇海的小型底栖动物 280
6.5.2 北极海洋大型底栖生物 285
6.6 白令海狭鳕渔业资源 291
6.6.1 调查海区 292
6.6.2 调查方法 292
6.6.3 狭鳕的水平、垂直分布 294
参考文献·英汉缩略语词汇 299