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    2016年, 第28卷, 第3期
    刊出日期:2016-09-30
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    研究论文
    研究进展
    研究简报
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    研究论文
    南极冰穹A低氧复合寒冷环境对考察队员儿茶酚胺含量和心肌酶的影响
    熊艳蕾 彭毛加措 陈楠 宋敏涛 徐成丽
    2016, 28 (3):  311-316.  DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.3.31
    摘要 ( 162 )   PDF(2101KB) ( 447 )  
    南极冰穹A地区气候条件极为恶劣,通过探讨冰穹A低氧复合寒冷环境对考察队员儿茶酚胺激素和心肌酶水平的影响,为冰穹A考察队员医学防治提供依据。分别在上海出发、冰穹A考察和返回上海时,采集第29次中国南极考察昆仑站冰盖队25名男队员外周静脉血样,检测血中去甲肾上腺素(NE)、肾上腺素(E)、多巴胺(DA)、高敏感性C反应蛋白(hsCRP)、肌酸激酶MB(CK-MB)和肌钙蛋白I (cTnI)水平。队员E和CK-MB水平在冰穹A虽增高但与出发时没有显著性差异,E水平在返回上海后显著降低(P<0.01);DA水平在冰穹A和返回上海后均显著增高(P<0.05)。与出发(P<0.01)和冰穹A(P<0.01)数据相比,CK-MB水平在返回上海后均显著降低。肌钙蛋白 I(cTnI)水平在冰穹A和返回上海后均没有发生显著变化,均在正常范围内(<0.04 ng·mL-1),hsCRP和NE水平也没有显著性改变。Pearson相关性分析表明,CK-MB水平与E水平呈显著正相关(r=0.285,P<0.05)。结果表明,在冰穹A低氧复合高寒环境下冰盖队员心肌出现了适应性代偿,返回上海后没有出现病理性损伤,心肌酶水平变化与儿茶酚胺类激素水平存在相关性,今后仍需积累多次昆仑站考察队的数据资料,深入探讨潜在的调节机制。
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    基于近红外光谱快速分析东南极湖泊沉积物化学元素含量
    王哲 聂亚光 陈倩倩 刘文齐 刘晓东
    2016, 28 (3):  317-323.  DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.3.317
    摘要 ( 172 )   PDF(3445KB) ( 507 )  
    以东南极罗斯岛地区的3个湖泊沉积剖面为研究对象,利用紫外-可见-近红外反射光谱仪获得了沉积物样品的光谱曲线,讨论了东南极罗斯岛湖泊沉积物的光谱特征。在沉积物化学元素分析的基础上将样品分成建模集和验证集,采用偏最小二乘法建立光谱与化学元素指标的对应关系矩阵,通过验证集预测值和测定值之间的误差参数比较,发现研究的20种元素含量均能和光谱曲线建立有效的计算关系,其中,N、C、H、Mn、Ba、P、Al、Fe、K、Se、As和Hg等元素能够达到相当精确的预测水平(预测值与测量值之间的相关系数r2>0.90)。本研究结果表明,利用近红外反射光谱快速分析东南极湖泊沉积物中元素含量是一种潜在有效的方法。
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    基于特征跟踪方法的Amery冰架上游流速估算
    邵珠德 柯长青
    2016, 28 (3):  324-330.  DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.3.324
    摘要 ( 85 )   PDF(2132KB) ( 489 )  
    冰川流速分析对于研究南极冰盖物质平衡、海平面上升和全球气候变化具有重要意义。以ALOS/PALSAR影像为数据源,采用SAR特征跟踪方法,结合DEM数据估算Amery冰架上游冰川流速。结果表明,Amery冰架上游主流线流速为540—720m·a-1,冰川流速随海拔的降低逐渐减小。受基岩和两侧山体的影响,主流线流速大,越靠近两侧山体流速越小。这个结果与NASA2000年利用SAR重复轨道干涉测量方法测定的流速接近。基于裸露岩石作为特征点的分析表明,该方法误差较小,获取的冰川流速比较可靠。
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    北极海洋放线菌Streptomyces sp. 604F中的抗霉素A和伏尔加霉素类成分
    江昇平 田晓清 廖丽 杨桥 陆亚男 马丽艳 陈波 樊成奇
    2016, 28 (3):  331-335.  DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.3.33
    摘要 ( 131 )   PDF(978KB) ( 529 )  
    极地微生物代谢产生芳香族硝基化合物、肽类、萜类等多种骨架类型的化学成分。为从北极放线菌中发现结构新颖、活性显著的小分子化合物,本研究采用Sephadex LH-20凝胶和半制备HPLC等柱层析分离纯化化合物手段,结合LC-MS、1H-和13C-NMR等波谱学数据和文献对比进行结构解析,从链霉菌Streptomyces sp. 604F提取物中分离鉴定出抗霉素A1b(1)、抗霉素A4a(2)、抗霉素A2a(3)、抗霉素A3a(4)、抗霉素A1a(5)以及伏尔加霉素(6)和8-脱氧伏尔加霉素(7)这7个化合物。化合物1—7是首次从北极海洋沉积物来源的微生物中发现,而且是首次从同一菌株中发现抗霉素A和伏尔加霉素这两类化合物。
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    基于锚系观测的北冰洋加拿大海盆中层水变化研究
    王佳彬 高郭平 程灵巧 徐婷
    2016, 28 (3):  336-345.  DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.3.336
    摘要 ( 140 )   PDF(5175KB) ( 429 )  
    20世纪90年代以来,北极进入了以海冰快速减少为显著特征的快速变化时期。通过分析“波弗特流涡观测计划”在北冰洋加拿大海盆的4个站点上布放剖面观测系统所获得的2003—2011年的温度、盐度剖面观测数据,研究了加拿大海盆北极中层水的变化特征。在观测期间,加拿大海盆中央区中层水核心温度变化较小,楚科奇海台地区有明显下降特征,海盆中央区以北以及加拿大群岛陆坡边缘区核心温度呈持续升高趋势。北极中层水核心深度在4个站点都有不同程度的加深趋势,加深的程度和参与分析的表层淡水含量以及因海冰消失导致的风应力变化有一定的对应特征。4个站点表层(75—200 m)的热含量在无冰海域有明显的增长,在有冰海域热含量较稳定;加拿大海盆200—400 m和400—800 m深度范围内的热含量变化情况与中层水核心深度的变化情况一致,伴随着中层水核心深度加深至400 m乃至更深处,中层水的能量也逐渐下移,造成200—400 m水层能量普遍降低而400—800 m水层能量普遍增加。加拿大海盆4个观测站点因背景环境条件和所受影响的不同,造成了中层水的变化和响应趋势的差异。
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    白令海、楚科奇海、加拿大海盆沉积物重金属潜在生态风险评价
    宋冬梅 冯文强 刘焱光 刘春晓 吴会胜
    2016, 28 (3):  346-352.  DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.3.34
    摘要 ( 152 )   PDF(2963KB) ( 580 )  
    利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS仪)测定北极亚北极海区的白令海、楚科奇海、加拿大海盆海区沉积物中8种重金属元素的浓度,并对8种重金属元素的地球化学特征、空间分布特征、可能来源进行了研究。研究发现,Cr、Zn、Co、Ni、Cu、Pb、Bi有很强的相关性,说明其具有相似的来源,且空间分布的特征相似,均为沉积物底质中的浓度在研究区内呈现出在白令海和楚科奇海较低,在加拿大海较高的特征;而Cd与其他重金属空间分布差异明显。应用Hakanson潜在生态危害指数法与内梅罗综合污染指数法对各重金属的潜在风险进行了评价,其中,用Hakanson潜在生态危害指数法求得北极整体生态风险性指数值达到43.01,处于轻微生态风险状态,Co重金属元素风险最大。研究结果表明,两种评价结果得出类似规律,白令海生态安全性最高,楚科奇海大部分地区生态安全性较高,加拿大海盆的生态安全性最差。在研究区内整体上呈现出由高纬度向低纬度生态安全逐渐增高,西部生态风险性大于东部的趋势。
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    基于聚类的极光形态分类的探索性研究
    王倩 胡泽骏 丘琪
    2016, 28 (3):  353-360.  DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.3.353
    摘要 ( 133 )   PDF(4495KB) ( 379 )  
    极光形态为研究日地物理过程提供了显著、直观和具有可识别性的特征。合理分类对研究各类极光现象与磁层动力学过程之间的关系尤为重要。极光形态分类机制的选择问题是极光有监督分类研究被主要诟病的问题之一。有监督分类实验中人工标记的工作量非常浩大,而且不能保证标记的准确性?更重要的是,高分类正确率只能说明自动分类符合人的认识,有监督分类结果无法验证分类机制的正确性。现有的分类机制是否为极光数据空间的真实划分,是否存在更为合理的分类机制都是我们应该探讨的问题。针对该问题,基于已有的全天空极光图像表征方法,引入聚类算法探究极光特征空间的结构,利用了9种聚类有效性函数选择适合极光数据的聚类个数。实验结果表明,对于从2003—2004年北极黄河站观测的全天空极光数据中随机选取的6 000幅极光图像,两类和四类的划分方式最为合适?两类的划分可以看作是分离度较好的极光类型,并且根据两类分布曲线呈现午前午后双峰的分布特点,这一类极光可能是弧状极光。对于四类的情况,虽然通过肉眼观察无法用一幅典型的极光图像代表每一类,但是这些由聚类得出的极光类型具有各自的时间分布特点,这一结果从无监督的角度证明了极光类型在形态上是可分的。
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    极地科学数据关联方法及应用研究
    罗侃 诸云强 程文芳 张洁 侯志伟 王东旭
    2016, 28 (3):  361-369.  DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.3.361
    摘要 ( 129 )   PDF(3716KB) ( 468 )  
    为了从海量极地科学数据中准确、智能地发现用户所需要的数据,首先,系统研究分析极地科学数据特征,挖掘极地科学数据本身隐含的语义信息,建立极地科学数据关联指标体系;其次,研究极地科学数据关联方法,最后设计并实现极地科学数据关联查询应用原型系统。以极地科学数据共享平台的元数据作为语料库,自动抽取极地科学数据关联指标数据,实现极地科学数据集之间的自动关联。应用实践表明,利用极地科学数据关联方法不仅可直接检索出满足条件的数据,还可以检索出潜在的相关联的数据。该关联方法研究可促进极地科学数据的集成、融合与共享应用。
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    南极海洋保护区建设及法律政治争论
    唐建业
    2016, 28 (3):  370-380.  DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.3.370
    摘要 ( 133 )   PDF(692KB) ( 459 )  
    《南极海洋生物资源养护公约》框架下的海洋保护区建设备受国际社会关注。2009年,南极海洋生物资源养护委员会建立了第一个海洋保护区,但2012年以来,罗斯海海洋保护区提案以及东南极海洋保护区代表体系提案却一直没有进展,其中涉及了南极条约体系解读与海洋保护区定义等法律争论、保护区建设与地缘政治控制以及排斥其他国家渔业活动等政治争论。研究表明,虽然委员会有权建立海洋保护区,以实现养护南极生物资源的目标,但两个提案一定程度上超越了委员会的职责范围;且这两个提案一定程度上都与提案国的南极领土主权以及渔业活动相关联,无法排除其他国家的政治关切;提案每年变化,也体现了政治妥协。因此,为真正实现按公约养护南极生物资源的目标,应切实解决相关的法律与政治关切,提高程序的透明度,扩大参与度,并认真实施对已建立的海洋保护区的研究与监测。
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    韩国南极国家行动:动因、举措及策略
    吴伦
    2016, 28 (3):  381-389.  DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.3.381
    摘要 ( 92 )   PDF(743KB) ( 579 )  
    南极地区位于地球的最南端,其独特的地理位置和自然环境一方面推迟了人类对其争夺和改造,另一方面也积累和形成了特殊的资源储量和战略价值。在物质资源日益匮乏的今天,南极作为尚待开发的新边疆,其战略意义日渐突显。韩国在南极有着广泛而特殊的利益,为了实现这些利益,改变后发参与的不利局面,韩国在南极科研、政治、经济等领域采取了诸多积极举措,并且形成了一套灵活务实的策略。随着国内外形势的发展,韩国未来将制定正式的南极政策文件,在原有实践基础上加大参与力度,并充分发挥企业的支援作用,实现国内优势向国家能力的转换,从而更好地推进其南极战略。
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    研究进展
    南大洋表层海水酸化研究进展
    肖钲霖 高众勇 孙恒
    2016, 28 (3):  390-399.  DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.3.390
    摘要 ( 349 )   PDF(1065KB) ( 680 )  
    海洋酸化是全球变化的一个关注点,南大洋CO2吸收量占海洋对人为CO2的吸收量的30%—40%,同时,南大洋是缓冲能力较低、生态系统脆弱的高纬海域,所以,理解南大洋海水酸化过程及其控制因素就显得尤为重要。海水酸化引起海水中碳酸根离子(CO32-)的浓度、碳酸钙饱和度(Ω)降低,这对成钙类生物碳酸钙(包括文石和方解石)的形成有害,最终可能对生态系统造成危害。了解海洋酸化的影响、预测酸化对海水碳酸盐体系和生态系统的影响具有重要意义。因此,本文对目前南大洋的开阔大洋区以及两个具有代表性的边缘海和海湾的酸化研究概况进行了梳理,试图对南大洋表层海水酸化的研究进行概述、展望未来南大洋海洋酸化研究趋势并提出一些亟须解决的问题。
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    南极固定翼飞机航空气象保障业务述评
    孙启振 张林 秦婷 孟上 杨清华 夏慧娟 丁卓铭 张晓敏
    2016, 28 (3):  400-412.  DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.3.400
    摘要 ( 110 )   PDF(9805KB) ( 436 )  
    中国已经开始利用固定翼飞机在南极开展科学考察和执行后勤保障任务,建立较完备的南极机场气象观测系 统和航空气象预报保障系统并提供安全可靠的气象保障服务已迫在眉睫。在对国际上已开展的南极固定翼飞机航空及其气象保障业务现状调研的基础上,对影响南极固定翼飞机飞行的低云、低能见度、结冰、低空风切变等关键气 象要素进行了论述。结合我国国内民用航空和空军航空气象保障的情况,讨论了在南极开展固定翼飞机航空气象保 障所需的机场气象观测设备、数值天气预报资料和航空气象预报内容等问题。提出了对我国南极固定翼飞机航空气 象保障工作的设想:根据极地天气气候特点,评估机场地理位置和当地历史天气事件及气候背景,建立较为完备的气 象观测系统;参照民航气象预报内容,重点考虑中山站的机场预报、着陆预报和起飞预报,并加强关注可能对航空产 生危险的下降风、吹雪、雪暴和低空风切变等天气现象。
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    基于Radarsat-2 SAR图像分类与HY-2微波辐射计反演获取北极海冰密集度的比较研究
    郑杨龙 卢鹏 李志军 石立坚
    2016, 28 (3):  413-423.  DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.3.413
    摘要 ( 132 )   PDF(7799KB) ( 317 )  
    在北极东北航道东西伯利亚海和楚科奇海交汇的关键区域,利用四景2012年北极夏季Radarsat-2 SAR海冰图像,通过图像分类提取了海冰密集度;同时采用NASA TEAM算法,基于海洋二号(HY-2)卫星扫描微波辐射计亮温数据反演了对应区域的海冰密集度;并引入美国冰雪数据中心(NSIDC)发布的SSMIS海冰密集度产品进行了对比研究。通过不同来源海冰密集度数据的分析发现HY-2、SAR和SSMIS的结果在4个研究区域上的分布趋势基本吻合;但在海冰边缘区,由SAR图像分类得到的海冰密集度高于HY-2和SSMIS的反演结果,说明了高分辨率的SAR图像在监测边缘区小尺寸浮冰上有优势。三种数据中,原始分辨率相同(25 km)的HY-2与SSMIS的结果最为相近,而HY-2同SAR的相关性与SAR同SSMIS的相关性一致。在冰边缘,HY-2的反演值偏低于SAR和SSMIS的结果,这是受该处较高水汽含量影响的结果,也是未来发展HY-2微波辐射计反演算法需要重点改进的地方。
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    研究简报
    南极青霉菌Penicillium sp. S-1-16摇瓶发酵条件的初步优化
    叶科元 唐潮 卢小玲 吴文惠 刘小宇
    2016, 28 (3):  424-429.  DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.3.424
    摘要 ( 191 )   PDF(1290KB) ( 386 )  
    对一株具有细胞毒活性的南极青霉属真菌Penicillium sp. S-1-16进行发酵条件的初步优化。通过对基础发酵培养基、发酵温度及培养基配制用水的筛选,以次级代谢产物量为主要指标,同时参考生物量及细胞毒活性指标来进行初步优化,获得一个较优的摇瓶发酵条件:酵母提取粉0.3%,蛋白胨0.5%,麦芽糖0.3%,葡萄糖1%,蔗糖5%,自来水,初始pH=7.0,接种量15%,18°C,180 r·min-1发酵15 d。采用初步优化后的条件进行发酵,与初始发酵条件相比,其次级代谢产物量提高到568.75%,对A549肿瘤细胞的抑制作用增强至265%,并且对HeLa肿瘤细胞和SGC-7901肿瘤细胞的抑制率分别从0提高到48.19%和69.18%,效果显著,为获得菌株中活性次级代谢产物奠定了基础。
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