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目 录

1. 引言 5

1.1研究现状 5

1.2研究资料 5

1.2.1海豹CTD数据 5

1.2.2模式数据 6

1.3． 研究方法 6

2．ISW的分布 7

2.1海豹CTD数据图分析 7

2.2 模式数据T-S图分析 8

3．达恩利角DSW 的分布 10

4. ISW和ASC对达恩利角DSW的影响 12

4.1 ISW对达恩利角DSW的影响 12

4.1.1经度断面分析结果 12

4.1.2纬度断面分析结果 16

4.2ASC对达恩利角DSW的影响 19

4.3小结 22

5. 结论 22

6. 讨论 23

参考文献 25

埃默里冰架出流水和南极陆坡流

对达恩利角高密陆架水的影响

胡州

，China

Abstract： Density Shelf Water (DSW) in Cape Darnley is one of the most important sources of Antarctic bottom water. Its formation process is closely related to the salting-out effect of the 3interglacial lake in this area. Cape Darnley is on the west side of the Prydz Bay, next to the main channel for seawater outflow in the Prydz Bay area. The Emery Ice Shelf (ISW) on the west side of the Prydz Bay flows through the Cape of Darnley. Will have a crucial influence on the formation of DSW. In addition, the transport of slopes in the Antarctic continent will also have a vertical impact on the sinking process of DSW. This paper mainly selects the temperature and salt data from elephant seal carrying CTD, combined with the model data of the Prydz Bay area, it has preliminarily explored the mechanism of the formation of the DSW in the Cape Darnley area. The results show that the Darnley area ASC and ISW have a decisive influence on DSW at different depths. Among them, ASC has more influence on the vertical characteristics of DSW, while ISW influences the characteristics of DSW on temperature and salt, which also leads to a significant difference in the vertical characteristics of DSW. Compared to the stability of ASC in seasonal changes, the influence of ISW on DSW in the Cape Darnley region is characterized by seasonal changes.
Key words： Cape Darnley, Emery ice shelf, Antarctic continental slope

1. 引言

1.1研究现状

达恩利角地区形成的水团主要为高密陆架水（Dense Shelf Water, DSW），从达恩利角地区沉降的DSW占了南极底层水（Antarctic Bottom Water，AABW）水源的13%～30% [1]，AABW的其他四个来源分别在Weddell海[2], Ross海[3], Ade´lie和 George V Land coast[4]～[6]，因此DSW是参与南极海洋水循环的重要部分之一。从上个世纪末开始，对DSW的研究就一直是南极海洋科学研究的热点[7]。本次探究对达恩利角以及普里兹湾通道[7]附近地区的水团和流动进行分析，初步理解了从DSW形成到沉降至大陆坡的过程，在这一过程中将重点关注冰架水（Ice Shelf Water, ISW）和南极陆坡流（Antarctic Slope Current, ASC）对DSW的温盐性质和垂向分布产生的影响。

前人研究中确定DSW是低温高盐的水团（温度Tlt;-1.5℃，盐度34.65～34.8）[1],盐度范围大的原因在于达恩利角地区不同冰间湖产生的DSW性质不同，现代研究已经基本确定达恩利角地区的DSW是海冰的加强和冰间湖盐析共同作用形成的。 DSW的形成机制决定了它会随着季节的变化而产生变化，而且DSW的源区较浅，因此从埃默里冰架流出的ISW会在普里兹湾内海流的推动下于其发生混合从而产生温盐性质变化。

L.Herraiz‐Borreguero等人(2016)认为ISW在冬季流出的时候会更偏东一些 [7]，并且冬季的时候DSW生成的量比夏季多,这一结果表明ISW对达恩利角地区DSW的影响是有季节性变化的。在以往的研究中大部分只阐述了ISW对DSW的形成产生抑制作用，缺少了ISW 对DSW影响的季节变化的描述，本文将对这一过程进行初步分析。

在DSW流出达恩利角陆架区，沿着大陆坡向下沉降的过程中，位于达恩利角大陆坡上的ASC对DSW的垂向分布有着重要的影响。ASC是沿南极大陆坡西向流动的一支强流,在DSW下沉的过程中，ASC会产生一个西向输运作用[8]。ASC强度随着季节变化不大，但DSW生成的量会随着季节变化，因此陆坡流对DSW的输运作用也会随着季节产生变化，本次探究将对ASC产生的垂向影响以及这种影响的季节变化进行初步的描述。

1.2研究资料

1.2.1海豹CTD数据

对南极海洋的研究选用的观测手段多种多样，在科学研究中对开阔大洋的研究选用的数据常见的有船基数据和海豹CTD数据[11]。海豹CTD数据是由南极象海豹携带的CTD在海豹觅食过程中收集海水的温盐深等信息而获得的数据，相对于船基观测受到地形季节以及航次限制等原因，通过象海豹收集的数据的优势在于时间上的限制相对较小，成本较低，在空间分布上也比较广泛。这些数据填补了一些地区和季节的数据量不一致的差距，这些差距几乎不可能以传统的船基观测的方法来观测，尤其是在冬季。但是因为海豹的逐食性[12]，在一些食物较少的区域海豹CTD数据较少，并且海豹最深只能潜到1800-2000m,因此海豹CTD数据也存在局限性。

为了控制象海豹CTD数据的质量，有关人员已经付出了相当大的努力，但是相对于船基测量来说，海豹CTD数据的局限性是显而易见的。在参考相关研究之后，预期会出现误差中，盐度误差为0.03PSU，潜温误差为0.02°C。

随着最近几年各个国家对南极的科学研究加大投入，海豹CTD数据的量也在逐年上涨，这里使用了澳大利亚和法国两个国家的海豹CTD数据，与2014年之前的数据相比，2016年和2017年的数据分别提供了较大的季节性和空间覆盖，对一些海豹CTD数据较少的地方的表现也更加细致。这些象海豹CTD的数据可以从MEOP网站(www.meop.net)公开获取。

1.2.2模式数据

船基观测数据和海豹CTD数据在南极海洋研究中起到了很大的作用，然而，在南极海洋观测中，由于观测条件的限制，得到观测数据比较困难而且会具有一定的局限性。上面已经介绍过船基观测和海豹观测的限制，事实上，其他对于南极海洋的观测手段或多或少都受到制约。在普里兹湾，与海洋接触的冰架的厚度可能高达2500米[9]，对这些冰架下海洋的观测难度很大，有限的观测和采样的困难导致使用数值循环模型来开发该地区海洋和冰架动力学的过程[10]～[11]。

在这项研究中采用的模式数据是由麻省理工学院建立的循环模型（MITgcm）[12]计算获得的。这个模型基于Boussinesq近似和流体静力学假设的原始方程，与海冰模型和冰架模型耦合。在模型中包含一个动力学和热力学活性海冰的部分，这个部分可以更加真实地模拟各子组分之间的热，盐和动量交换[13]。模型冰架部分可以用来表现一个静态和热力学活动的冰架，如模型区域南部的埃默里冰架[14]。

与前人的模型相比[15]，这个模型覆盖了更大的区域，在纬度上延伸到65°S的开放的北部边界，在经度上则是90°E的东部边界和60°E的西​​部边界。该模式在纬向和经向方向分辨率分别为0.0458和0.0148。相应地，纬向网格间距从南边界（74°S）的1.4km到北边界（65°S）的2.2km，球形地图投影的方式使得南北边界网格间距差异，经向网格间距恒定为1.5km,。由于在Chelton等人的方法中罗斯贝变形半径估计在大陆架上方约3公里处。 [1998]，高水平的分辨率对这个模型正确解决中尺度过程是必要的。

1.3． 研究方法

（1）海豹CTD数据平面图分析法：通过海豹CTD数据绘制不同深度的平面图，在选取了某个深度或者某一层深度的海豹CTD数据之后，将这个数据中每个海豹CTD数据的点绘制到该平面图上，点的颜色代表温度或者盐度，等深线可以判断海底地形，也可以加入冰架前缘线和海底地形图等等地形信息。海豹CTD数据平面图的优势在于能够直观的看到某个水深各个水团的分布，并且能够大致看出水团的温盐性质。

（2）T-S图分析：T-S图能够直观的看出某个区域有哪几种水团，一般横坐标代表盐度，纵坐标代表温度，点的颜色一般代表深度，这样不同水团在T-S图中可以通过温盐性质的不同而显示出来，点的深度也可以起到判断水团的深度分布等作用。

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