全球气候变化下海洋环流多尺度演变：联动协同与环境生态效应初探

海洋环流是海洋系统物质能量收支、配置、平衡、维持和变化的关键通道与机制。从全球海洋视角,基于目前海洋环流多变率动力过程与趋势演变的认知,重点综述气候变化下海洋环流的海盆尺度三维联动特征机制、洋际交换与协同、世界大洋经向输运变化以及相关的海洋气候与环境生态效应,依据研究现状和需求,提出研究建议。结果表明：全球一致性变暖路径与进程调控下,受驱动因子的演变与胁迫,海洋环流变化对副热带中高纬地区年际、年代际气候与环境变迁具有突出作用影响,并可产生显著环境生态效应和严重致灾风险。建议加大专精特新观测仪器自主研发,通过国际合作加大中高纬海洋环流多尺度动力过程综合调查的参与度和主导性,增强多学科融合交叉研究力度,有效提升深层次海洋环流变异及动力、环境、生态灾害影响的气候变化综合风险预测预评估和防治能力,为海洋领域能源开发、生态系统保护、气候变化应对与灾害风险治理提供必要的动力学参考。     

IODP 306航次研究成果简报

综合大洋钻探计划（Integrated Ocean Drilling Program）是继DSDP（Deep Sea Drilling Project）、ODP（Ocean Drilling Program）之后在21世纪开始执行的新的大洋钻探计划.此计划将采用新技术、新装备,从海洋沉积物着眼,探索地球科学未知的研究领域.306航次作为北大西洋气候研究的一部分（第2个航次,第1个航次为303）,其主要目的是探索全球气候变化中千年尺度规律的起源、起因和机制,即探索北大西洋地区作为全球气候变化发动区的潜在性,探究大气圈、冰层圈和岩石圈的相互作用机制,追溯千年尺度气候变化的起源,重建过去几百万年气候变化尤其是千年尺度规律的历史.     

中国近海中尺度涡分区分类与影响初探

海洋中尺度涡作为物质循环、能量串级和信息传递的关键尺度和重要环节,具有丰富的热动力学内涵。文章基于中国近海及毗邻海域的涡动能分区,重点综述中尺度涡的运动属性、动力学本质和局地特征,从尺度局限与尺度关联的角度阐示中尺度涡旋的扰动生成、传播、能量级联和耗散,及其在海洋多尺度动力过程、热盐配置、生源要素调控和中尺度海气相互作用中的影响,并就相关科学问题和进展提出研究建议。研究结果表明：研究中尺度涡的演变规律对理解海洋物质能量传递的多维度层次、尺度规模和过程形式具有重要意义,需整体加深海洋中尺度涡自适应观测和可预报性研究,增强海洋中尺度涡的尺度演绎分析和特异性分析,建立从天气尺度到气候环境变化、生物生态影响以及致害致灾风险的能量信息通道,构建中观海洋生态系统动力学理论与模型,探索海洋中尺度涡精细化灾害风险预评估区划和安全保障新途径。     

北太平洋副热带海洋环流气候变化研究

北太平洋副热带环流的变化在全球气候变化和热量的经向输送中占重要地位。本文对近10年有关北太平洋副热带海洋环流气候变化的研究进行了综述。主要研究成果有：用卫星高度计首次观测到全球海洋Rossby波的传播特征；确定了气候意义下北太平洋副热带逆流为2支．揭示了其中一支与北太平洋模态水的存在有关，另一支是夏威夷群岛附近海洋．大气-陆地相互作用的结果；首次发现了台湾以东黑潮流量有显著的准100天振荡等。本文还提出了在北太平洋副热带环流研究中目前存在的新科学问题。     

海洋中尺度过程与区域海洋环境和气候安全

海洋中尺度过程是海洋系统状态维持和变异的关键过程。作为系统的衔接尺度，中尺度过程对海洋能量信息的传递和转换具有重要作用，在一定层次上决定区域海洋致灾风险以及环境和气候安全。文章基于海洋的分异与连通性，阐述海洋中尺度过程及其影响，并提出地球系统科学全息观。研究结果表明:海洋中尺度过程制约和调控海洋热量、碳吸收、初级生产和营养盐等能量和物质的再分配；对于海洋中尺度过程尚待系统和深入认识，建议从全息科学的角度构建观测体系，发展诊断区划、过程构造学分析和全息仿生仿真技术方法体系，逐步建立和发展海洋动力过程多层次尺度演绎规律和全息分析方法研究体系，从而为海洋环境和气候安全保障以及自然资源管理、生态文明建设和国家海洋治理提供科学参考和科技支撑。     

印度洋热力分异与洋际协同对中国气候的影响及关键灾害风险初探

印度洋是泛第三极海陆气系统的重要成员,同时是全面顺利推进“21世纪海上丝绸之路”建设的关键海域,其热力状况严重影响亚洲季风变异及我国和全球的气候变化。文章从印度洋热力异常的模态分型、中小尺度关联、海气相互作用过程、洋际协同效应以及对我国气候环境的关键影响风险等角度进行分析探讨,并针对研究现状和不足提出研究建议。结果表明：印度洋热力分异与跨区域多源、多尺度交互胁迫对我国东部季风气候与环境生态具有重要协同调控作用和高致灾风险。建议通过国际合作开展海洋全要素过程综合调查,夯实印度洋多维度系统观测体系,突出印度洋中小尺度动力过程研究,深化跨界面多尺度过程相互作用、影响和适应有关的耦合机理、联合影响、协同效应气候诊断分析,明确作用隶属和通道机制;发展大数据诊断人工智能和机器学习自适应自组织新方法与数字孪生新技术,丰富中小尺度理论和建模研发,提高我国季风气候和海洋环境变化及其极端灾害研究与预测水平,服务于关键风险预估和等级区划以及灾害精准防治,为“21世纪海上丝绸之路”的气候与海洋环境安全保障及我国防灾减灾与风险治理提供必要科学参考和科技支撑。     

热带外太平洋通过海洋过程对热带太平洋的影响

利用MOM2海洋环流模式分别研究了年际和年代际尺度上热带外太平洋通过海洋过程对热带太平洋的影响.利用1945~1993年COADS资料的表面通量强迫海洋模式,积分46 a作为模式控制试验.取热带外太平洋海表面强迫为气候值做敏感性试验.将控制试验结果减去敏感性结果就可以得到热带外太平洋通过海洋过程对热带太平洋的影响.结果表明,年际尺度上,主要是海洋波动过程起作用,但总的海洋过程的影响较小.年代际尺度上,主要是副热带环流输送起作用,其中包括平均环流输送的温度异常以及异常环流输送的平均温度,并且后者贡献相对较大.年际和年代际尺度上,热带太平洋的温度异常主要发生在密度跃层附近.研究发现热带外南太平洋对热带和热带外太平洋之间的水量交换有影响,而热带外北太平洋的影响较弱.     

1990年全国海洋与大气相互作用学术研讨会在青岛召开

海洋与大气相互作用是近代地球物理学科中发展极为迅速、活跃的重要学科。近几年来,我国海洋和气象学界的研究人员,通过多种可用的手段对湍流尺度、天气尺度和行星尺度的海洋与大气相互作用的研究,证实热带太平洋、西太平洋、印度洋的海洋与大气相互作用对垂直环流和我国天气气候、尤其是短期气候变化的影响,是一个相当重要因素。我国在此领域的研究已有了新的进展,并取得了大量成果。为交流近两年来的学术成果,全国海洋与大气相互作用学术研讨会于1990年9月15—18     

西北太平洋海洋温度锋生与锋消机制的初步研究

海洋锋面区域对气候变化以及海气耦合作用的影响非常显著,通过分析其形成机制,可以帮助进一步了解海洋与大气的相互作用过程以及其物理过程。利用Argo数据、NCEP/NCAR再分析数据和遥感风场数据对西北太平洋的混合层温度与温度锋面的变化机制进行了研究。基于海洋混合层的热量收支模型,发现在北太平洋区域的海洋混合层温度主要受到净热通量控制,同时还存在一个季节变化明显的温度锋面。9~2月为温度锋面加强时期,3~4月温度锋面变化不明显,而5~8月温度锋面则迅速减弱。根据研究,该温度锋面的加强与减弱主要是由于净热通量的南北差异造成的,而在净热通量中则以短波辐射通量与潜热通量为主要影响因子。     

近惯性内波破碎混合方案对MOM4模式的影响

风生近惯性内波破碎引起的跨等密度面混合在海洋内部混合中起重要作用。然而其参数化对海洋模式的模拟影响仍有待进一步认识。本文给出的是在模块化海洋模式（MOM）中海洋表面边界层以下引入一个考虑风驱动近惯性内波破碎引起的跨等密度面混合参数化方案的研究工作。模拟结果显示，该方案有效改善MOM4模拟的上层1 000 m以上的温盐偏差，特别是在北太平洋和北大西洋的通风地区。数值试验表明，风生近惯性内波破碎有可能是维持海洋通风过程的重要机制之一，它使得海洋通风区的位温变冷，盐度变淡，整层等位密面加深。维持的通风过程使得北太平洋副极地大涡的影响延伸到副热带大涡。从而模拟的北太平洋中层水源头及其副热带大涡东侧的温盐更接近观测实际。同时，模拟的北大西洋经圈翻转环流强度也更为合理。     

Altimeter Measurements of Wind and Wave Modulation by the Kuroshio in the Yellow and East China Seas

The Kuroshio is the major ocean current conveying heat and water mass in the Pacific Ocean. The impact of the Kuroshio on regional wind and wave distributions has been studied with spaceborne-altimeter measurements in the Yellow and East China Seas. In this region the Kuroshio trajectory is relatively stationary and the monsoon patterns dominate, making it an ideal natural laboratory for large scale air-sea-current interaction research. Major findings from this study include: (a) The Kuroshio exerts significant influence on the wind and wave distributions over a swath about 800-km wide along its path. (b) Seasonal average wind speeds reach a maximum near the Kuroshio axis. The magnitude of enhancement ranges between 20 and 50 percent. (c) The distribution of the surface wave heights displays similar spatial patterns to the wind-speed distribution. The Kuroshio effects on wave heights are further complicated by the hydrodynamic modulation of wave-current interaction and the influence of thermal stratification on wind-wave generation. (d) Kuroshio effects are most prominent in the first and last quarters of the year, and least prominent in the third quarter.     

Influence of Dzyaloshinskii-Moriya and Kaplan-Shekhtman-Entinwohlman-Aharony superexchange interactions on ground state properties of the one-dimensional spin-Peilers model in open chain

The effects of the Dzyaloshinskii--Moriya (DM) and the Kaplan--Shekhtman--Entinwohlman--Aharony (KSEA) superexchange interactions on the ground state properties of the one-dimensional spin-Peilers system in open chain are studied by using the Lanczos numerical method. The study concentrates mainly on the influence of systemic dimerisation in open chain. The results show that systemic ground state energy density varies with dimerisation parameter δ in different DM interactions, and there exists a special point δ_c where the DM interaction has no influence on the systemic dimerisation, no matter whether the DM interaction is relative or irrelative to systemic dimerisation (η = 1 or η = 0). The KSEA interaction has no fixed special point, but the points of intersection are dense relatively in a certain numberical value range, and sparse in other numberical value ranges. So we can conclude that the antisymmetric anisotropy DM interaction differs from the symmetric anisotropy KSEA interaction, but they are analogous in the sense of the influence of systemic dimerisation in open chain.     

KKR-CPA-LDA计算方法对CuMnAl和CoMnAl以及CuCoMnAl合金的磁性研究

采用KKR-CPA-LDA方法研究了CuMnAl,CoMnAl和CuCoMnAl四元合金中磁性原子磁矩和Co-Mn间的交换作用.通过与实验结果对比,揭示了Mn的磁矩和Co的磁矩以及它们的相互作用随成分变化的规律.研究发现,在Cu₅₀Mn_25+xAl25-x合金中超过化学配比并占据Al位的Mn原子是反铁磁的,而且由于近邻环境的不同,其磁矩大于原有Mn原子的磁矩.在Co₅₀Mn_25+<     

平面波与圆柱群的相互作用分析

简要分析了水波与圆柱群的相互作用问题。导入柱间的相位关系,改进了文献[2]中的公式,并且证明在柱间互不连接条件下,解是存在的。数值结果与文献[2]的分析解以及文献[6]的数值解和实验数据有很好的一致性。     

Interaction Between Pile-Supported Pier and Bank Slope

- Generally the toe of the bank slope in front of the pile- supported pier has to be dredged to meet the requirements of water depth for the berth of ships, while the top of the slope in rear of the pier must be backfilled and elevated to make connections with land transportation. Then the natural state of equilibrium of the slope is destroyed, and some deformation and displacement are unavoidably induced in the soil mass which will exert an undesirable influence on the pile foundation of the pier. This is a typical problem of the interaction between the so-called "passive pile" and surrounding soil, and has been scarcely studied in the literature of geotechnical engineering. In this paper, field observation, model tests and numerical analysis conducted by the authors to study the interaction between pile-supported pier and bank slope are briefly described and some preliminary results are presented.     

夏季对马暖流区黑潮水与陆架水的相互作用──兼论对马暖流的起源

根据1994年8月28日至9月7日韩国“Onnuri”号海洋调查船获得的CTD资料及在调查期间投放的11个卫星跟踪漂流浮标资料,分析研究了东海东北部黑潮水的分离及其与陆架水的相互作用,进而探讨了夏季的对马暖流的形成过程。     

Interaction of the Kuroshio water and shelf waterin the Tsushima Current region in summer

ＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＫｕｒｏｓｈｉｏｗａｔｅｒａｎｄｓｈｅｌｆｗａｔｅｒｉｎｔｈｅＴｓｕｓｈｉｍａＣｕｒｒｅｎｔｒｅｇｉｏｎｉｎｓｕｍｍｅｒＧｕｏＢｉｎｇｈｕｏ,１Ｈｅｕｎｇ－ＪａｅＬｉｅ２ａｎｄＪａｅＨａｋＬｅｅ２（ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｅ...     

盐场海芽孢杆菌与大洋铁锰结核相互作用

本文研究了盐场海芽孢杆菌(Marinibacilluscampisalis)与大洋铁锰结核的相互作用过程,以及海洋微生物在铁锰结核形成中的作用。实验选取从深海沉积物中分离培养的盐场海芽孢杆菌(Marinibacillus campisalis)和大洋铁锰结核样品进行相互作用实验,设置有菌组和无菌组,培养过程中间隔取样分析。运用X射线荧光光谱(XRF)分析测定大洋铁锰结核元素组成,通过电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定反应过程中Fe、Mn、Co、Ni、Cu等离子浓度的变化,通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察并分析微生物表面情况,利用X射线衍射(XRD)分析手段测定铁锰结核矿物组成的变化。实验进行1天内细菌处于对数生长期,有菌组的Fe、Mn等离子浓度增加; 2—7天内细菌处于稳定期, Fe、Mn等离子浓度有一定程度降低,但总体浓度均大于无菌组的离子浓度,金属离子被吸附在菌体表面,新形成了简单的含Fe化合物和矿物;实验结束后,XRD分析结果显示样品的矿物含量,如菱铁矿、赤铁矿和针铁矿等有轻微程度的增加。研究表明盐场海芽孢杆菌(Marinibacilluscampisalis)能够促进释放铁锰结核中的Fe、Mn等元素,同时对释放出的金属离子又有富集作用,并能够诱导新矿物的形成。本研究为深入了解铁锰结核的生物成因提供了新的依据。     

具有结构-桩-土相互作用的海洋平台结构体系承载能力的概率分析

本文研究了桩在竖向荷载和横向荷载作用下承载能力的计算模型,给出了单桩承载能力的概率分析以及不同支承条件对海洋平台结构体系承载能力的影响;提出了具有结构－桩－土相互作用的海洋平台结构体系承载能力的概率特性和在极端荷载作用下海洋平台结构体系的可靠度计算方法。研究结果表明：对于桩支承海洋平台结构体系的承载能力,结构－桩－土相互作用的影响是不容忽视的,其偏差影响取决于土性的离散度。     

羧甲基壳聚糖与表面活性剂的相互作用

作者从配伍稳定性、表面张力、粘度等方面研究羧甲基壳聚糖 (CMCHS)与四种典型类型表面活性剂的相互作用情况。研究显示 ,羧甲基壳聚糖与阴离子表面活性剂 SDS、非离子表面活性剂 Triton X- 10 0、两性表面活性剂 C12 BE配伍稳定性较好 ,而与阳离子表面活性剂 CTAB及C16Py Br复配时则在一定的浓度区会产生沉淀。羧甲基壳聚糖可使 SDS表面活性升高 ,而 SDS则使羧甲基壳聚糖比浓粘度下降 ;CTAB可与羧甲基壳聚糖形成复合物 ,从而使表面张力曲线产生两个转折点 ,即使在沉淀区仍有较好的表面活性 ,而溶液的比浓粘度则大幅度下降 ;Triton X- 10 0和 C12 BE与羧甲基壳聚糖的相互作用不很明显