林麗娜，陳紅霞，劉 娜

（1.中國科學(xué)院 南海海洋研究所，廣東 廣州510301；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049；3.國家海洋局 第一海洋研究所，山東 青島266061）

普里茲灣總體呈西南－東北走向，是南極大陸附近的第三大海灣，面積僅次于威德爾海和羅斯海。它位于南大洋的印度洋區(qū)段，大致在（69°00′～76°00′E，67°45′～69°30′S）的范圍內(nèi)，面積約為6×104km2。普里茲灣北鄰印度洋，南鄰與蘭姆伯特大冰川相連接的埃默里冰架，灣口東端靠近四女士淺灘，西端靠近弗拉姆淺灘，位于兩個淺灘中間的一個凹槽，是灣內(nèi)外交換的主要通道。普里茲灣內(nèi)水深普遍較淺，約為400～600m，在灣口處水深加深，經(jīng)過67°00′S大陸坡折處，水深急劇增加，陸坡以北是水深超過3 000m的深水區(qū)，因此普里茲灣具有“瓶頸”式的地理環(huán)境和海底地形特點(diǎn)。

中國對普里茲灣的研究可以追溯到1981年中國科學(xué)家參加國際南大洋生物系統(tǒng)和資源考察（BIOMASS）等國際考察和合作研究活動。自1984年至今，中國已進(jìn)行了30次南極考察，1989年中山站建立后，普里茲灣開始成為我國南極考察和研究的重點(diǎn)海域，歷次南極考察的定點(diǎn)觀測多設(shè)置在這個海域，至今為止積累了大量的CTD觀測資料。在這些數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，我國科學(xué)家對普里茲灣及鄰近海域做了多方面的研究，其中物理海洋學(xué)研究主要集中在對水團(tuán)分布、環(huán)流特性與形成機(jī)制等方面［1－3］。

近年來，普里茲灣能否形成南極底層水一直是許多海洋學(xué)家關(guān)注的問題［3－4］，而對南極底層水的形成有重要影響的三類水團(tuán)是繞極深層水、高鹽陸架水和冰架水［5］。繞極深層水能否涌升至陸架以及涌升至陸架后與陸架水（包含冰架水）混合，經(jīng)過海－冰－氣相互作用形成的高鹽陸架水能否越過陸架邊緣并沿陸坡下沉是底層水形成的關(guān)鍵問題。在繞極深層水涌升問題上，73°E斷面作為普里茲灣與外海連通的通道一直被認(rèn)為是繞極深層水最有可能上升到陸架上的位置。近年來前人利用多次中國南極考察數(shù)據(jù)也發(fā)現(xiàn)了73°E斷面上深層水?dāng)U展到陸架的證據(jù)［6－8］。而2006年，Yabuki等［4］利用日本鯨魚研究項目在南極的水文數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了變性繞極深層水在75°E附近侵入陸架的證據(jù)，并在陸架坡折處發(fā)現(xiàn)高鹽陸架水的存在（S＞34.60），由此推斷變性繞極深層水進(jìn)入陸架與陸架水混合，形成高鹽陸架水，通過灣內(nèi)氣旋式環(huán)流在73°E附近流出，進(jìn)而與繞極深層水混合形成南極底層水，并指出這可能是南極底層水的一個可能性來源。冰架水即水溫低于海表面冰點(diǎn)的水體是南極冰架附近海域獨(dú)有的水團(tuán)，也是南極底層水的重要來源之一［5，9］。形成原因是溫度較高的高鹽陸架水下沉進(jìn)入冰架下洞穴，促使冰架融化混合形成冰架水，受浮力作用上升流出冰架。冰架水的形成和輸運(yùn)對其他水團(tuán)特性有重要影響，因此對冰架水的研究有重要意義［10－11］。鑒于此，本文在系統(tǒng)整理中國歷次南極考察在普里茲灣及鄰近海域CTD觀測資料的基礎(chǔ)上，選取第15，16，21，25，26和27共6個航次的資料，對該海域主要水文特征進(jìn)行了綜合對比分析。重點(diǎn)研究了對底層水形成有重要影響的冰架水和陸架區(qū)高鹽陸架水的特征變化以及繞極深層水的涌升情況。

1 數(shù)據(jù)資料

本文所用數(shù)據(jù)為中國第15，16，21，25，26和27次南極考察在普里茲灣及鄰近海域獲取的273個站位CTD調(diào)查資料，其中第15，16和21次南極考察采用的儀器為 MARKIII－CTD，其數(shù)據(jù)溫度精度為0.002℃，電導(dǎo)率精度為0.000 2S／m。第25，26，27次南極考察采用的儀器為SBE－911CTD，其數(shù)據(jù)溫度精度為0.001℃，電導(dǎo)率精度為0.000 3S／m，數(shù)據(jù)間隔統(tǒng)一為1m。普里茲灣位置、地形及各航次數(shù)據(jù)詳細(xì)信息和站位分布情況如圖1和表1所示。

圖1 普里茲灣地形和觀測站位分布Fig.1 Bathymetry of the Prydz Bay and survey sites distribution of stations in the six cruises

表1 6航次數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計表Table 1 Data statistics of six cruises

由表1可知，6個航次調(diào)查時間范圍為1998－2011年，考察范圍大致為（68°00′～76°27′E，62°00′～69°20′S）。由于現(xiàn)場條件的限制，各航次調(diào)查站位數(shù)和斷面數(shù)均有差異。由圖1b可見，站位主要分布于灣內(nèi)埃默里冰架前緣和幾條典型經(jīng)向斷面上（如68°00′E，70°30′E，73°00′E和75°30′E），各經(jīng)向斷面站位主要設(shè)置在整度和半度位置上，66°00′～67°30′S范圍內(nèi)的陸坡區(qū)站位加密。第21，25，26和27航次較其他航次新增了冰架前緣斷面，占據(jù)整個冰架前緣，但由于各航次冰架前緣冰情不同，冰架前緣斷面尤其是冰架東部站位的位置略有差異。

2 水文特征分析

2.1 普里茲灣主要水團(tuán)分析

前人研究一致認(rèn)為［7，12－13］，普里茲灣及鄰近海域水團(tuán)主要包括南極表層水（Antarctic Surface Water，AASW）、普里茲灣陸架水（Shelf Water，SW）、繞極深層水（Circumpolar Deep Water，CDW）和南極底層水（Antarctic Bottom Water，AABW），其中AASW在夏季又可以分為2個次級水團(tuán)，南極夏季表層水（Antarctic Summer Surface Water，AASSW）和南極冬季水（Antarctic Winter Water，WW）。普里茲灣陸架水也可分為兩大類，一類是高鹽陸架水（High Salinity Shelf Water，HSSW），另一類是低鹽陸架水（Low Salinity Shelf Water，LSSW）。此外，CDW在涌升過程中與SW混合，形成普里茲灣陸坡區(qū)的變性南極繞極深層水［14］（Modified Circumpolar Deep Water，MCDW）。在周期性潮汐的作用和其他因素作用下，MCDW 有可能入侵到陸架上，與那里的HSSW混合，形成低溫、高鹽、高密度的普里茲灣底層水（Prydz Bay Bottom Water，PBBW）［3，15］。在陸架區(qū)近底部還存在一部分水體，其溫度低于同鹽度海水在海面的冰點(diǎn)，稱為冰架水（Ice Shelf Water，ISW）。

2.1.1 各水團(tuán)在TS圖中分布特征

各主要水團(tuán)的具體特征指標(biāo)見表2，水團(tuán)的劃分一直是一個存在爭議的問題，爭議主要集中在：1）WW與SW的區(qū)分。由于兩種水團(tuán)形成的主要原因都是海水結(jié)冰和強(qiáng)對流，且都位于AASSW以下，具有相似的溫鹽性質(zhì)，在陸架區(qū)很難區(qū)分，所以以陸坡為界，將普里茲灣及鄰近海域分為陸架和海盆兩個區(qū)域。WW與SW則是分處兩個區(qū)域AASSW之下的低溫水團(tuán)。二者的區(qū)別在于WW比SW鹽度偏低，主要分布在AASSW以下至100～200m左右的深度上，而SW則占據(jù)了陸架區(qū)表層水以下的所有海域。2）LSSW與HSSW的界定。前人劃分標(biāo)準(zhǔn)一種為低鹽陸架水S＜34.25，高鹽陸架水S＞34.50［7，12］，另一種劃分方法將鹽度分界定為34.60［14，16］，本文以34.60作為界定標(biāo)準(zhǔn)，因為只有鹽度在34.60以上的HSSW才有可能越過陸架邊緣，與CDW混合生成沿陸坡向深層運(yùn)動的PBBW。3）HSSW與PBBW的區(qū)分。PBBW是HSSW與CDW混合產(chǎn)生的，其特性介于陸架水和繞極深層暖水之間，是1989年Middleton和Hamphries［15］利用澳大利亞南極考察資料首次在普里茲灣陸坡區(qū)500～1 500m深度上發(fā)現(xiàn)并定義的。本文定義普里茲灣陸坡區(qū)500～1 500m深度上t＜0℃，S＞34.62的水團(tuán)為PBBW，定義陸架上t＜－1.50℃，S＞34.60的水團(tuán)為HSSW。

表2 普里茲灣區(qū)夏季主要水團(tuán)的特征指標(biāo)Table 2 Definitions of major water masses in the Prydz Bay in summer

圖2為選取研究的6個航次TS散點(diǎn)圖，經(jīng)統(tǒng)計普里茲灣及鄰近海域溫鹽變化范圍分別為鹽度29.89～34.80，溫度－2.10～3.55℃，位勢密度23.76～27.90kg／m3。由于鹽度小于32.00和溫度大于2.10℃的TS點(diǎn)較少，因此圖2鹽度坐標(biāo)起點(diǎn)選取為32，溫度坐標(biāo)頂點(diǎn)選為2.10。此外，為突出顯示主要水團(tuán)特征，將鹽度大于34.20的TS散點(diǎn)單獨(dú)繪制成圖3。由圖2和圖3可見各主要水團(tuán)在TS圖中均可識別，整體上看，各水團(tuán)性質(zhì)相對比較穩(wěn)定。AASSW的溫度和鹽度因受浮冰、太陽輻射、融冰等過程影響，分布最為分散，在TS圖中呈散射狀分布，在－0.50～1.00℃，33.50～34.20范圍內(nèi)相對比較集中；CDW的分布范圍和溫鹽特征比較穩(wěn)定，溫鹽散點(diǎn)圖分布呈向下拋物線形狀，有兩個分支，最高核心溫度即頂點(diǎn)溫度在第16航次達(dá)到2.00℃；此外，各航次均觀測到AABW的存在，溫鹽特征略有差異，第25航次出現(xiàn)溫度最低值－0.56℃，第15航次出現(xiàn)鹽度最高值34.69，位勢密度最大值27.85kg／m3；第15，21，25，26和27航次均有溫度低于－2.00℃的ISW出現(xiàn)。

圖2 選取的6個航次TS散點(diǎn)圖Fig.2 T－S diagram of the six cruises

圖3 6個航次中S＞34.2的TS散點(diǎn)圖Fig.3 T－S diagram of water masses saltier than 34.2 of the six cruises

在TS散點(diǎn)圖中繞極深層水團(tuán)右側(cè)，有一小部分37.50＜S＜37.80，0.30℃≤t≤0.80℃的水團(tuán)。這部分水團(tuán)主要來自第25航次于2009－02在P1－06（68°00′E，66°30′S）和P1－08（68°00′E，67°00′S）站500～1 100m深度上獲取的數(shù)據(jù)，密度最大超過27.90kg／m3。這是6個航次觀測到的鹽度最高、密度最大的水體。Ohshima等［17］在2013年利用潛標(biāo)和海豹數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，達(dá)恩利角冰間湖可通過強(qiáng)烈的海－冰轉(zhuǎn)換機(jī)制生成高密度陸架水，在懷爾德和戴利海底峽谷處下沉，與CDW 混合生成CDBW（Cape Darnley Bottom Water）。P1－06和P1－08正位于懷爾德峽谷處，這種高密度水很可能是具有下沉趨勢的HSSW與CDW混合水，為這一研究提供了有力的佐證。

2.1.2 冰架水分布特征

本文計算了第21，25，26和27這4個包含冰架前緣斷面航次的ISW分布情況。冰點(diǎn)的計算按照Millero［18］的計算方法，考慮到儀器精度和可能誤差，將低于海表面冰點(diǎn)－0.10℃的水層厚度超過10m作為存在ISW的判別標(biāo)準(zhǔn)（圖4和圖5）。圖4為4個航次所有存在ISW的站位和厚度分布。4個航次中共有36個站位存在ISW，主要分布在埃默里冰架前緣和70°30′E斷面上，緯向分布范圍為70°18′～75°45′E，經(jīng)向范圍為67°09′～69°20′S。若以73°00′E為界，將冰架前緣分為東西兩部分，則73°00′E以西部分有23個站位存在ISW，平均厚度為152m，以東部分有13個站位存在ISW，平均厚度為109m。最大厚度為304m，出現(xiàn)在第25航次P2－16站（70°30′E，68°26′S）。過冷溫度最小值－0.22℃出現(xiàn)在第27航次IS－05站（74°06′E，68°39′S）。按照判別標(biāo)準(zhǔn)，ISW的深度、位溫和鹽度變化范圍分別為52～602m，－2.11～－1.99℃和34.28～34.50。各航次相比，ISW的分布有明顯的年際變化，第27航次出現(xiàn)ISW的站位數(shù)量最多，為13個站位，經(jīng)向范圍為70°18′～75°21′E。第25航次出現(xiàn)ISW站位最少，僅有4個站位，第25航次P2－16站是一個連續(xù)觀測站位，第一次觀測時間為2009－02－16T16：32，之后每隔4h左右觀測一次，共觀測了6次。在6次觀測中均有ISW出現(xiàn)，過冷溫度最小值變化范圍為－0.15～－0.19℃，溫鹽性質(zhì)相近，說明ISW在短期內(nèi)是比較穩(wěn)定的。此外根據(jù)圖4顯示，在所有斷面中只有在70°30′E斷面上存在擴(kuò)展至67°09′S的ISW。根據(jù)普里茲灣環(huán)流數(shù)值模擬［19］顯示，在普利茲灣西部確有一支流向灣外的水流，這說明ISW隨流動沿70°30′E斷面向北擴(kuò)展，最北可擴(kuò)展至陸坡附近。

圖4 ISW站位和厚度分布Fig.4 Stations found ISW and thickness of the ISW

圖5 ISW的最大深度分布Fig.5 The maximum depth of ISW

Williams等［20］數(shù)值模擬的結(jié)果表明，埃默里冰架下存在一個中心在70°30′S，71°00′E的氣旋式環(huán)流，72°30′～74°00′E是高鹽陸架水進(jìn)入冰架的入流區(qū)，并且冰架前緣的流動以西向為主，因此前人推測冰架前緣東部的冰架水可能來自普里茲灣以東的西冰架［21］。圖5為各站位存在ISW的最大深度，從圖中可以看出約以73°00′E為界東西部分有明顯差異，西部各站位ISW存在最大深度一般為200～400m，而東部普遍加深，一般為400～600m。此外，由上文可知，西部冰架水厚度亦比東部偏厚，這種差異進(jìn)一步說明冰架前緣東西兩部分的冰架水很可能有不同的來源，但這只是種推測還需要進(jìn)一步的探索和研究。

在ISW中，有一部分水體水溫低于現(xiàn)場冰點(diǎn)，它是ISW最寒冷的部分，又稱為過冷水。1970年Countryman［22］在羅斯海首次確認(rèn)并解釋了南大洋過冷水的存在。2011年，史久新等［23］利用我國和澳大利亞在普里茲灣的調(diào)查數(shù)據(jù)，確認(rèn)了灣內(nèi)埃默里冰架前緣過冷水的存在。研究表明，過冷水一般出現(xiàn)在深度63～271m范圍內(nèi)，溫鹽范圍為－2.14～－1.96℃，34.39～34.46。史久新等［23］所分析的數(shù)據(jù)是25航次以前的南極考察數(shù)據(jù)，這里增加了對第26和27航次過冷水情況的分析。

本文將低于現(xiàn)場冰點(diǎn)－0.02℃的水層厚度超過10 m作為存在過冷水的判別標(biāo)準(zhǔn)，這與史久新等［23］所用判別標(biāo)準(zhǔn)一致。符合以上判別標(biāo)準(zhǔn)的過冷水出現(xiàn)在第26航次中的8個站位上，深度、溫度和鹽度變化范圍分別為48～210m，－2.08～－1.95℃和34.41～34.47，經(jīng)向范圍為70°30′～73°48′E。與史久新［23］的研究結(jié)果相比過冷水出現(xiàn)的深度向上提升至48m，并且經(jīng)向范圍由72°18′E東擴(kuò)至73°48′E。如表3所示，過冷溫度最小值－0.10℃出現(xiàn)在P2－15站，與出現(xiàn)歷史結(jié)果最低值的19航次II－14站（70°30′E，68°27′S）均位于70°30′E斷面上，并且在所有存在過冷水的19個站位中（站位分布見圖6），70°30′E附近站位有9個，且過冷溫度最小值比其他站位明顯偏低，這表明溫度最低的過冷水多出現(xiàn)在冰架前緣的西部。值得注意的是，第27航次并沒有符合判別標(biāo)準(zhǔn)的過冷水存在。比較第26和第27航次的站位分布可見，這兩個航次在冰架前緣的站位分布基本相同，且由上文可知，27航次有13個站位存在ISW，但沒有過冷水的出現(xiàn)，這說明過冷水的存在是有明顯的年際變化的。

圖6 過冷水站位分布圖Fig.6 Distribution of stations where supercooled water is observed

2.1.3 高鹽陸架水分布特征

HSSW的形成是多種因素共同作用的結(jié)果，CDW的入侵以及埃默里冰架下海洋冰的再凍結(jié)和沿岸冰間湖引起的析鹽作用都可以促進(jìn)HSSW的形成。6個航次中共有3個航次（第15，25，26航次）、11個站位存在HSSW，經(jīng)向范圍為70°32′～73°33′E，緯向范圍為67°30′～68°45′S，主要分布在埃默里冰架前緣和73°E斷面上。觀測到的HSSW的厚度范圍為4～202m，最大厚度202m出現(xiàn)在第26航次IS－24站（70°32′E，68°29′S）。厚度自西向東呈遞減趨勢，西部2個位HSSW厚度為100～200m，中部73°E斷面上HSSW厚度為20～60m，東部的兩個站位厚度則小于10m。深度、位溫和鹽度變化范圍分別為532～984m，－1.90～－1.88℃和34.60～34.64。

圖7 高鹽陸架水站位分布圖Fig.7 Distribution of stations where high salinity shelf water is observed

表4為統(tǒng)計的HSSW中鹽度大于34.62的高鹽水溫鹽特征，結(jié)果表明在上述11個站位中有6個站位存在鹽度高于34.62的HSSW，具體分布見圖7中的黑框站位。從圖中可以看出6個站位都位于73°E斷面附近，緯度范圍從冰架前緣至67°30′S左右。鹽度最高值出現(xiàn)在第25航次的IS－00站，鹽度值為34.64，所在深度為799m，對應(yīng)的位勢密度為27.89kg·m－3。S＞34.62的HSSW垂向深度變化范圍為564～799m，厚度變化范圍為2～30m，位于冰架前緣的IS－00和IS－08站較遠(yuǎn)離冰架的其他站位厚度最大，所處深度也偏深。若將66°30′S作為陸架區(qū)和輻散帶區(qū)的分界線，則6個航次中陸架區(qū)站位共有163個。存在HSSW的站位數(shù)僅占陸架區(qū)總站位數(shù)的7%，這說明HSSW在普里茲灣總體生成較少。6個航次中有3個航次出現(xiàn)HSSW，則說明這種水團(tuán)在研究海區(qū)的特定區(qū)域是穩(wěn)定存在的，但同時又具有一定的年際變化。

HSSW尤其是S＞34.62的HSSW在所有斷面中只出現(xiàn)在73°E斷面，并且在冰架前緣最深厚。這種特征與Yabuki［4］認(rèn)為HSSW由埃默里冰架下結(jié)冰析鹽形成，隨灣內(nèi)順時針環(huán)流通過73°E斷面附近流出的推測相符。這說明至今為止雖不能確定繞極深層水侵入陸架的位置，但可以明確73°E斷面是陸架高鹽水最有可能流出陸架的通道。此外，由冰架水分布可推測70°30′E斷面也可能是HSSW的通道，但現(xiàn)有數(shù)據(jù)只在26航次70°30′E附近觀測到2個站位存在HSSW，并且沒有北擴(kuò)的趨勢，進(jìn)一步的確定還需要更多的調(diào)查數(shù)據(jù)。

表4 各航次S＞34.62的高鹽陸架水溫、鹽特征Table 4 Characteristics of high salinity shelf water saltier than 34.62observed in different crusies

2.2 溫、鹽水平分布特征

為進(jìn)一步了解普里茲灣及鄰近海域溫、鹽等水文要素的整體時空分布特征，本文分析了第15，16，21，25和26航次期間幾個典型層面的溫鹽水平分布特征。因篇幅限制，下文選取10m和100m層為代表進(jìn)行重點(diǎn)分析，其中以10m層為代表來了解普里茲灣及鄰近海域夏季表層溫鹽分布特征，以100m層為代表來了解普里茲灣及鄰近海域夏季水平面上CDW的涌升特征。

2.2.1 10m層溫鹽分布特征

圖8為各航次10m層水平溫鹽分布圖，從圖中可以看出夏季表層溫鹽分布有明顯的時空變化。從溫度分布來看，第15，21，25航次68°00′S以南的埃默里冰架前緣有一個最高溫度超過1.50℃的高溫水團(tuán)，與68°00′S以北的低溫水團(tuán)之間形成很強(qiáng)的溫度鋒面。第21航次最高溫度達(dá)到3.55℃，第25航次最高溫度為2.20℃，第15航次為2.04℃。這種高緯度的高溫夏季近岸表層水是一個較穩(wěn)定的夏季結(jié)構(gòu)，其形成原因?qū)O日彥［24］認(rèn)為是由于普里茲灣特殊的地理位置，使得埃默里冰架外緣出現(xiàn)開闊水域的時間比同緯度其它海面要早得多，同時灣內(nèi)垂直交換和與外海的水平交換弱，以及灣內(nèi)生物旺盛加速冰破碎等因素而形成的。

第21、26航次67°00′S以北，溫度等值線趨于南北走向，大致以72°00′E為界，溫度東高西低，中間形成另一個溫度鋒面，高溫中心最高1.00℃，低溫中心低于－1.50℃，但這一鋒面并非每個年份都有出現(xiàn)。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，這種現(xiàn)象可能與同一航次不同斷面的調(diào)查時間差異較大有關(guān)。第21航次63°00′～67°00′S自西向東3個斷面 D1、D2、D3調(diào)查時間分別為2005－01－28、2005－1－29和2004－12－10，其中 D1、D2斷面的調(diào)查分兩個階段，62°00′～63°00′S時間為2004－12－10，63°00′～67°00′S時間為2005－1－28，相差一個半月。第26航次67°00′S以北自西向東2個斷面P2和P3調(diào)查時間分別為2010－02－13和2009－12－24，也相差一個半月，而其它航次的斷面調(diào)查基本都在同一個月內(nèi)完成，如表5所示。因此推斷這種調(diào)查時間的較大差異有可能是斷面間鋒面形成的主要原因。

從10m 層鹽度分布來看，65°00′S以北鹽度分布相對比較穩(wěn)定，鹽度變化范圍為33.25～34.00；65°00′S以南的陸坡區(qū)和普里茲灣陸架區(qū)，鹽度時空變化顯著，尤其是陸架區(qū)，鹽度變化范圍為32.00～34.36。第15，16航次，大致以陸坡區(qū)（65°30′～66°30′S）為中心，鹽度呈中心低，南北高的分布趨勢。第21和26航次陸架區(qū)鹽度分布對比鮮明，第21航次陸架區(qū)鹽度明顯低于灣外，大部分區(qū)域鹽度均低于33.25；而第26航次則正好相反，陸架區(qū)鹽度顯著高于灣外，除冰架前緣外大部分區(qū)域鹽度均高于34.00。陸架區(qū)表層鹽度這種復(fù)雜的時空變化與該海域多變的海冰分布以及不同時期的融冰淡化過程直接相關(guān)。歷次南極考察夏季航次都在初夏開始，夏末結(jié)束，而期間的水文定點(diǎn)站位調(diào)查時間則根據(jù)冰情及其他環(huán)境條件適時展開。這就造成同一航次不同斷面調(diào)查時間最大可相差兩個月，這對于受外界環(huán)境影響敏感的夏季上層海洋來說，具有非常大的影響，因此建議以后的水文站位調(diào)查集中開展，實(shí)現(xiàn)最大程度的準(zhǔn)同步調(diào)查，獲取更精確地水文數(shù)據(jù)。

圖8 各航次10m層溫鹽平面分布圖Fig.8 Horizontal contoured distribution of temperature at 10mfrom five cruises

表5 5個航次67°00′S以北調(diào)查時間表Table 5 Time spans of the five cruises conducted north of 67°S

2.2.2 100m層溫鹽分布特征

由圖9各航次100m層水平溫、鹽分布圖可見，第15航次63°00′～64°00′S范圍內(nèi)有一個明顯的高溫中心，且符合繞極深層水的溫鹽特征，說明航次期間繞極深層水涌升最強(qiáng)，已涌升至100m層以淺。在所有經(jīng)向斷面中，73°E斷面涌升強(qiáng)度最強(qiáng)，涌升的中心大約在（73°00′E，64°00′S）位置上。繞極深層水在涌升過程中與北向擴(kuò)展的陸架冷水之間會形成一個較強(qiáng)的鋒面——南極陸坡鋒，又稱為陸緣水邊界，范圍在63°00′～66°00′S之間，呈東西走向。這一鋒面是陸架水和繞極深層水的分界區(qū)，在這里，兩種水團(tuán)相互作用生成變性的南極繞極深層水。

由于繞極深層水涌升強(qiáng)度和位置隨時空的變化，造成鋒面強(qiáng)度和位置亦發(fā)生時空變化，這表現(xiàn)在同一航次不同斷面和同一斷面不同航次鋒面的強(qiáng)度和位置均會發(fā)生改變。例如同一航次不同斷面比較，就鋒面強(qiáng)度而言，73°E斷面溫度鋒面較其他斷面相比是最強(qiáng)的。就鋒面位置而言，各斷面鋒面位置在第15，16航次是自西向東隨緯度升高由北向南偏移，而第21航次恰好相反，隨緯度升高由南向北偏移，最大偏移約一個緯距。此外，不同航次同一斷面比較，73°E斷面在第16航次和第21航次鋒面中心在63°30′S附近，第15航次則南移至64°30′S，鋒面強(qiáng)度第15次最強(qiáng)。70°E斷面在第15航次和第16航次鋒面中心在63°30′S附近，第21航次則南移至64°30′S。

此外，在南極陸坡鋒區(qū)，高鹽的繞極深層水與相對低鹽的北擴(kuò)陸架水之間也有一個明顯的鹽度鋒面，中心鹽度大于34.50，高鹽帶的南、北鹽度逐漸降低。鹽度鋒區(qū)位置和強(qiáng)度與溫度鋒區(qū)相符，但溫度鋒面更顯著。在67°00′S附近陸坡區(qū)，出現(xiàn)另一鹽度鋒，是相對高鹽的普里茲灣陸架水與灣外低鹽水的分界線。因此普里茲灣及鄰近海域62°S以南，100m層鹽度平面呈高－低－高的相間帶狀分布。

圖9 各航次100m層溫鹽平面分布圖Fig.9 Horizontal distribution of temperature at 100mfrom the five cruises

3 結(jié)論

本文利用第15，16，21，25，26和27次南極考察在普里茲灣及鄰近海域所獲取的CTD觀測數(shù)據(jù)，對該海域多年水文特征進(jìn)行了對比性分析，主要結(jié)果如下：

1）普里茲灣及鄰近海域水團(tuán)主要包括南極表層水、普里茲灣陸架水、繞極深層水和南極底層水。夏季表層水呈散射狀分布，溫鹽變化幅度最大，在－0.50～1.00℃，33.50～34.20范圍內(nèi)相對比較集中；繞極深層暖水的分布范圍和溫鹽特征都比較穩(wěn)定，最高核心溫度達(dá)到2.00℃；南極底層水在各航次均有出現(xiàn)，其溫度最低值為－0.56℃，鹽度最高值為34.69，最大位勢密度為27.85kg·m－3。

2）ISW主要分布在埃默里冰架前緣和70°30′E斷面上，沿70°30′E斷面最北可擴(kuò)展至陸坡附近。ISW的最大厚度為304m，與海面冰點(diǎn)溫度相差最大為－0.22℃，深度、位溫和鹽度變化范圍分別為52～602m，－2.11～－1.99℃和34.28～34.50。冰架前緣東西兩部分的冰架水性質(zhì)有較大差異，可能有不同來源。最冷的ISW—過冷水出現(xiàn)在冰架前緣西部。

3）HSSW主要分布在埃默里冰架前緣和73°E斷面67°30′～68°45′S范圍內(nèi)，最大厚度202m，深度、位溫和鹽度變化范圍分別為532～984m，－1.90～－1.88℃和34.60～34.64。HSSW在普里茲灣區(qū)存在較少且有顯著的年際變化。在6個航次中有3個航次、6個站位上發(fā)現(xiàn)S＞34.62的HSSW，均位于73°E斷面附近，緯度范圍從冰架前緣至67°30′S左右。最大厚度為30m，鹽度最高值為34.64，對應(yīng)的位勢密度為27.89kg·m－3。

4）夏季表層溫鹽分布時空變化特征顯著。埃默里冰架前緣有一個高溫水團(tuán)，最高溫度達(dá)到3.55℃，與68°00′S以北的低溫水形成很強(qiáng)的溫度鋒面。此外，在67°00′S以北的海區(qū)，第21和第26航次的溫度等值線趨于南北走向，這一現(xiàn)象可能與斷面之間的調(diào)查時間存在較大差異有關(guān)。

5）繞極深層水在第15航次涌升至100m層以淺，涌升最明顯的海域在63°00′～64°00′S，73°E斷面涌升最強(qiáng)。繞極深層水涌升強(qiáng)度隨時空的變化，直接影響到南極陸坡鋒的鋒面強(qiáng)度和位置，同一航次不同斷面和同一斷面不同航次鋒面的強(qiáng)度和位置均會發(fā)生變化。但總體上講，鋒面變化范圍在63°00′～66°00′S，73°E斷面的鋒面強(qiáng)度在所有斷面中最強(qiáng)。

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