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第1章 总论1

1.1 我国北极综合考察研究概况1

1.1.1 北极自然地理概况1

1.1.2 我国北极科学考察的简要历史回顾2

1.2 极地专项北极专题的设计与执行情况2

1.2.1 本专题评价总体目标2

1.2.2 组织实施和条件保障3

1.2.3 经费保障4

1.2.4 质量保障与质量控制4

1.2.5 考察与评估任务及完成情况4

1.3 北极地区环境与资源潜力综合评估的主要成果5

1.3.1 数据资料、样本及主要成果的综述5

1.3.2 北冰洋物理海洋及气象环境变化评价状况5

1.3.3 北极海冰变化分析与评价状况6

1.3.4 北极和亚北极海域底质环境综合评价状况7

1.3.5 北极海区地质构造环境综合分析与评价状况8

1.3.6 北冰洋水质环境变化趋势及其对海洋碳循环和生物泵的影响状况9

1.3.7 北极海洋生态系统对环境快速变化的响应评价状况10

1.3.8 北极黄河站地区及近岸海域生态环境影响评价状况11

1.3.9 北极生物和渔业资源开发利用评价状况12

1.3.10 北极油气资源潜力评估状况13

1.3.11 北极微生物资源多样性与功能评估状况14

1.4 其他主要成果15

1.4.1 发表的研究论文和获授权专利15

1.4.2 各专业代表性系列出版物与图集15

1.4.3 国际合作状况15

1.4.4 人才培养16

1.5 存在问题及今后考察任务的建议16

1.5.1 存在的问题16

1.5.2 今后北极考察任务的建议16

第2章 北冰洋物理海洋及气象环境变化评价18

2.1 北冰洋主要水团分布及变化特征评价18

2.1.1 北冰洋关键海域的水团特征分析19

2.1.2 北冰洋水团结构评价22

2.1.3 小结26

2.2 北冰洋主要海洋跃层和锋面的分布及变化特征评价27

2.2.1 北冰洋海洋跃层的结构和特征28

2.2.2 北冰洋跃层与锋面评价30

2.2.3 小结34

2.3 北极主要海洋环流分布及变化特征评价35

2.3.1 北冰洋主要海流分布及变化特征35

2.3.2 北冰洋主要海流的结构评估39

2.3.3 小结43

2.4 北极主要海洋气象环境变化特征评价44

2.4.1 北冰洋海洋气象要素特征分析44

2.4.2 北冰洋天气系统特点评估46

2.4.3 小结49

2.5 走航气象观测与评估49

2.5.1 走航气象要素特征分析评价49

2.5.2 走航期间北极地区气旋过程与大气垂直结构分析51

2.5.3 小结53

2.6 海气界面通量与大气边界层53

2.6.1 北极海气通量变化特征54

2.6.2 北极大气边界层变化的评价57

2.6.3 小结59

2.7 北冰洋物理海洋及气象环境变化评价总结60

2.7.1 主要评价结果60

2.7.2 主要问题和未来的努力方向60

参考文献61

第3章 北极海冰变化分析与评价66

3.1 北冰洋海冰的时空变化67

3.1.1 北冰洋不同区域海冰海冰密集度和海冰面积的变化77

3.1.2 北冰洋不同区域海冰冰龄的变化80

3.2 北极东北航道海冰分布特征82

3.2.1 卫星遥感数据介绍84

3.2.2 海冰密集度86

3.2.3 航道适航期88

3.2.4 表面融化期90

3.2.5 海冰厚度91

3.2.6 海冰类型91

3.2.7 SSM/I和AMSR-E数据比较92

3.2.8 走航观测结果99

3.2.9 小结99

3.3 北冰洋太平洋扇区海冰分布特征101

3.3.1 走航观测101

3.3.2 冰基观测102

3.3.3 研究区域海冰面积和类型的变化104

3.3.4 沿航线海冰形态特征的空间分布107

3.3.5 长期冰站海冰形态特征的空间分布110

3.3.6 与历史航次观测结果比较112

3.3.7 小结113

3.4 北极海冰输出区运动特征115

3.4.1 2010年布放浮标的运行情况115

3.4.2 海冰运动速度116

3.4.3 对风强迫的响应118

3.4.4 海冰运动内震荡120

3.4.5 海冰冰场形变120

3.4.6 海冰运动的季节变化122

3.4.7 海冰运动的长期变化及其对大气环流的响应124

3.4.8 小结124

3.5 主要成果总结125

参考文献131

第4章 北极和亚北极海区底质环境综合评价131

4.1 海底沉积物分布规律与物质来源研究131

4.1.1 白令海和西北冰洋海底沉积物组成与分布规律研究135

4.1.2 西北冰洋海底沉积物来源分析141

4.2 晚第四纪以来白令海与西北冰洋古环境演化特征143

4.2.1 北极冰盖的形成与演化历史144

4.2.2 第四纪以来北极地区与北冰洋的古环境演化特征145

4.2.3 末次冰期以来白令海和西北冰洋的古环境演化研究147

4.3 北极和亚北极海域底质环境综合评价156

4.3.1 表层沉积物重金属分布特征及其潜在生态风险评价156

4.3.2 表层沉积物中多环芳烃的分布及来源分析163

参考文献171

第5章 北极海区地质构造环境综合分析与评价180

5.1 北冰洋地球物理场特征与岩石圈界面180

5.1.1 北冰洋重力场特征180

5.1.2 北冰洋磁力场特征187

5.1.3 北冰洋热流场特征188

5.1.4 北冰洋地层特征193

5.2 主要认识与进展199

5.2.1 白令海的沙波形成机制199

5.2.2 美亚海盆的形成历史207

5.2.3 楚科奇边缘地的地层与构造特征217

5.2.4 Gakkel洋中脊的非岩浆岩石圈增生226

5.2.5 挪威-格陵兰海的非对称扩张机制234

5.3 主要成果总结243

参考文献243

第6章 北冰洋水体环境变化趋势及其对海洋碳循环和生物泵的影响250

6.1 北冰洋水体环境变化指示参数250

6.1.1 营养盐250

6.1.2 同位素指示剂250

6.1.3 碳酸盐体系252

6.2 北冰洋水体环境现状评估252

6.2.1 北冰洋的营养盐的空间分布和年际变化现状评估252

6.2.2 水团来源构成的分析与评估256

6.2.3 海洋碳循环和碳汇现状分析与评价265

6.3 典型海域水体环境变化趋势预测与评估271

6.3.1 影响营养盐分布的关键过程及其变化趋势271

6.3.2 西北冰洋淡水组分的变化趋势分析274

6.3.3 西北冰洋海洋酸化现状初步评估274

6.4 水体环境变化对海洋碳循环和生物泵的影响279

6.4.1 区域海洋环境变化对生物泵作用的影响279

6.4.2 全球变化下西北冰洋碳循环的变化282

6.4.3 典型海域生物泵颗粒输出通量的估算及变化283

6.5 主要成果总结290

参考文献291

第7章 北极海洋生态系统对环境快速变化响应评价296

7.1 调查海域初级生产力及主要影响因素分析与评价296

7.1.1 我国历次科考相关成果回顾296

7.1.2 遥感和实测结果297

7.1.3 楚科奇海浮游植物动态变化过程、原因及其影响298

7.1.4 小结301

7.2 微微型浮游生物分布特征及其对环境变化的响应302

7.2.1 微微型浮游植物丰度、分布以及对环境变化的响应302

7.2.2 异养细菌群落结构组成和分布与北冰洋水团的关系303

7.2.3 海冰融化对浮游生物群落结构的可能影响307

7.2.4 小结309

7.3 大中型浮游生物物种组成与分布特征分析311

7.3.1 浮游动物群落对环境变化的响应311

7.3.2 优势种对环境变化的响应315

7.3.3 浮游动物垂直分布的空间异质性317

7.4 底栖生物多样性分布特征及评价319

7.4.1 大型底栖生物群落结构特征及其变化319

7.4.2 小型底栖生物群落结构特征及其变化324

7.4.3 底栖鱼类群落结构特征及其对环境变化的响应328

7.5 主要成果总结332

参考文献334

第8章 北极黄河站地区及近岸海域生态环境影响评价339

8.1 北极黄河站生态环境演变及其对气候变化响应的评价340

8.1.1 北极黄河站站区及近岸海域生态、气候、环境变化分析报告340

8.1.2 北极新奥尔松泥炭层稀土元素地球化学特征及其气候意义346

8.1.3 国际其他相关研究综述349

8.2 海洋水质环境现状和营养要素的长期变动评估350

8.2.1 王湾水质环境现状及营养要素的长期变动350

8.2.2 小结355

8.3 北极黄河站近岸海域浮游生物群落分布及变化的综合评价357

8.3.1 北极王湾地区浮游细菌群落分布及其结构研究357

8.3.2 小结362

8.4 多环境介质中典型污染物分布特征及环境指示意义评估363

8.4.1 典型持久性有机污染物分布状况363

8.4.2 新型有机污染物分布状况367

8.4.3 北极典型污染物变化趋势及环境指示意义371

8.4.4 小结376

8.5 人类活动对站区环境的时间和空间范围及强度评价377

8.5.1 粪甾醇在人类或动物粪便中的分布377

8.5.2 粪甾醇在极地地区的应用378

8.5.3 新奥尔松地区考察站区的粪甾醇历史分布379

8.5.4 粪甾醇在新奥尔松地区的空间分布381

8.5.5 考察站区附近其他环境指标或污染物的空间分布383

8.5.6 小结387

8.6 主要成果总结389

参考文献390

第9章 北极渔业资源开发利用评价397

9.1 环北极国家渔业资源状况397

9.1.1 北冰洋渔业状况397

9.1.2 美国渔业资源状况400

9.1.3 俄罗斯渔业资源状况402

9.1.4 加拿大渔业资源状况405

9.1.5 格陵兰渔业资源状况409

9.1.6 挪威渔业资源状况412

9.1.7 冰岛渔业资源状况416

9.1.8 瑞典渔业资源状况419

9.1.9 芬兰渔业资源状况420

9.2 北极地区渔业资源涉及的相关法律法规及政策422

9.2.1 北极五国讨论北极渔业管理问题422

9.2.2 北极渔业管理组织与法律法规424

9.2.3 美国渔业管理相关法律法规及政策425

9.2.4 俄罗斯渔业管理相关法律法规及政策426

9.2.5 加拿大渔业管理相关法律法规及政策427

9.2.6 挪威渔业管理相关法律法规及政策428

9.2.7 冰岛渔业管理相关法律法规及政策430

9.3 我国开发利用北极渔业资源的可行性分析431

9.3.1 与冰岛在北极渔业领域合作的可能性431

9.3.2 与加拿大在北极渔业领域合作的可能性432

9.3.3 与格陵兰在北极渔业领域合作的可能性433

9.3.4 与俄罗斯在北极渔业领域合作的可能性434

9.3.5 与美国在北极渔业领域合作的可能性435

9.3.6 与挪威在北极渔业领域合作的可能性436

9.3.7 我国开发利用北极渔业资源的可行性分析437

9.4 主要成果总结440

参考文献441

第10章 北极油气资源潜力评估444

10.1 北极地区地质特征444

10.1.1 北极地区大地构造及演化444

10.1.2 区域地层与沉积特征445

10.1.3 沉积盆地分布与分类447

10.2 北极地区主要含油气盆地453

10.2.1 东巴伦支海盆地453

10.2.2 阿拉斯加北部斜坡盆地462

10.2.3 南喀拉-亚马尔盆地465

10.2.4 蒂曼-伯朝拉盆地468

10.2.5 东格陵兰断陷盆地470

10.3 环北极国家油气法律、法规与投资环境475

10.3.1 环北极国家油气法律、法规475

10.3.2 油气资源投资环境综合评价489

10.4 主要成果总结493

10.4.1 基础地质研究493

10.4.2 油气资源493

10.4.3 掌握了北极油气资源及潜力493

10.4.4 建议495

参考文献495

第11章 北极微生物资源多样性与功能评估504

11.1 微生物物种资源多样性评估504

11.1.1 北极微生物种质资源多样性504

11.1.2 中国历次北极科学考察微生物资源多样性评估509

11.1.3 北极微生物新种的应用价值516

11.2 功能基因资源利用潜力评估518

11.2.1 北极微生物基因及其产物资源的应用潜力518

11.2.2 参与北极微生物基因资源开发的机构与企业520

11.2.3 北极生物基因资源开发应用的细分行业与国际竞争520

11.2.4 北极微生物基因资源利用的挑战与潜力评估522

11.2.5 北极新基因资源评估523

11.2.6 北极来源新的酶学性质及功能评估525

11.3 北极微生物资源利用潜力评估527

11.3.1 北极农用抑菌活性微生物资源评价528

11.3.2 北极来源活性菌株A053对病原菌防效效果评价533

11.3.3 北极来源新的抗植物病原菌蛋白应用潜力评价534

11.3.4 北极产生物柴油或不饱和脂肪酸微生物菌株资源评价540

11.4 小结542

参考文献543

第12章 北极科学考察的主要经验与建议545

12.1 北极科学考察取得的重要创新性成果和突破545

12.2 北极科学考察取得的主要经验547

12.2.1 顶层设计547

12.2.2 质量控制和管理547

12.2.3 人员配合和组织547

12.3 北极海洋快速变化的形势和挑战548

12.4 未来北极科考焦点和建议549

致谢552