日本海环流研究综述

日本海作为东北亚地区最大的边缘海,是西北太平洋上的重要海区。由于特殊的地理位置和复杂的地形,使得日本海的环流结构呈现独有特征,如日本海内的亚极地锋现象,复杂多变的涡旋,北部形成的深水团等。概述了日本海环流状况,着重介绍了对马海峡、郁陵海盆环流情形和日本海特征水团;总结了目前仍存在的争议问题,如对马暖流源头、对马暖流空间结构等;指出了目前日本海尚待解决的科学问题,如对马暖流流量的长期变化及其原因、东韩暖流消失现象及其机制、日本海特征水的传播路径及其影响因素、日本海的某些变化产生原因及其与全球变化的响应等。     

日本海的末次盛冰期

日本海末次盛冰期的沉积层几乎都是以交替出现的深色纹层、浅色纹层状和均质沉积物为特征。根据日本海中部和南部两个岩心记录的末次盛冰期的沉积特征和表层海水温度变化,讨论了低海平面时期东亚季风对日本海沉积环境的控制作用。24.2～17.8cal.kaBP,日本海南部纹层沉积的分布均对应了夏季风的相对增强,表明季风降水输入是引起该时期日本海底层水含氧量变化的主要原因。在夏季风的控制下,低盐富营养的东海沿岸水的强弱变化使冲绳海槽北部表层海水温度也在24.2～17.8cal.kaBP期间出现低值并剧烈变化。30～24.2和17.8～15cal.kaBP,受增强的冬季风(夏季风减弱)影响,日本海水体的流通性较强,底层水溶解氧含量相对较高。对23～17.5cal.kaBP日本海的表层海水温度出现异常高值的原因存在很多争论,一般认为是由于季风降雨输入量大于蒸发量、表层水盐度普遍降低、水体出现密度分层、水层间的垂直交换受到限制所致。     

48ka以来日本海Ulleung海盆南部的海洋沉积环境演化

晚第四纪以来伴随底层水含氧量的剧烈变化,浅色和深色沉积层的交替出现是日本海半远洋沉积物的主要特征。沉积特征分析表明,日本海Ulleung海盆南部KCES1孔的沉积物具有四种不同的沉积构造:均质、纹层、纹层状和混杂构造。深色沉积层一般具有纹层和纹层状构造,并且与我国内陆的千年尺度东亚夏季风强弱变化记录有很好的对应关系,表明纹层沉积物也具有千年尺度的变化规律,从而进一步说明了冰川性海平面变化和东亚夏季风波动应该是Ulleung海盆南部底层水溶解氧含量变化的主要原因。在暖期,在东亚夏季风降水相对增强的影响下,低温、低盐的东海沿岸水对日本海表层水体的贡献要大于对马暖流的贡献,日本海水体间的交换减弱,最终造成缺氧的海底沉积环境。在冷期,夏季风强度的减弱(冬季风增强)加快了日本海西北部深层水的生成,Ulleung海盆南部的底层水含氧量高,相应地沉积了具均质构造的浅色沉积物;在末次盛冰期最低海平面时,日本海成为一个封闭的海盆,降雨量高于蒸发量,水体出现分层,底层水处于停滞缺氧状态。自距今17.5 ka(日历年,下同)以来底层水含氧量较高,对马暖流逐渐成为影响日本海海洋沉积环境的主要因素。Ulleung海盆南部底层水的含氧量在YD期间有一定程度的降低,东海沿岸水的短暂强盛制约了深层水的流通。自距今10.5 ka以来对马暖流强盛,日本海海底处于富氧的沉积环境。     

日本海末次冰期以来沉积作用和环境演化及其控制要素

基于对日本海南部、中部和西部3个沉积岩芯的综合研究,探讨了末次冰期以来日本海不同区域的沉积作用、环境演化特征及其控制因素。结果发现:在距今8ka以前,日本海南部、中部和西部陆源碎屑物质分别由河流物质、西风携带的风尘物质和海冰输运的物质组成;8ka以来日本海西部沉积物中存在连续分布的火山物质,推测与利曼寒流形成有关,标志着现代日本海表层环流格局的形成。在末次冰期,日本海中部和南部因为水体层化较强,导致底层水通风较弱,而日本海西部则由于盐析作用,通风较强。在冰消期早期,随着海平面上升,东海北部高盐水团再次入侵日本海,改善了日本海深层水体通风条件,但在日本海西部因受到常年海冰覆盖的影响,沉积物氧含量显著减小;在冰消期晚期和早全新世,日本海南部深层水体通风减弱,而在日本海中部和西部通风较好;但8ka以来日本海通风普遍增强。日本海的沉积作用和环境演化受海平面、东亚季风(西风环流)和对马暖流控制,但不同海域对上述3个因子的响应程度存在差异。海平面变化是控制日本海环境变化的首要因子,它直接制约着日本海与周围水体的交换程度;东亚夏季风影响日本海表层水体层化,而东亚冬季风则控制着日本海西部海冰的形成和深层水体垂向对流;8ka以来对马暖流成为控制日本海环境演化的重要因子,它的入侵增强了表层和底层水体交换,提高了日本海深层水体和沉积物溶解氧的更新速率。     

对马海峡水团组成对日本海温盐分布影响的季节及年际变化

基于WOD13(World Ocean Database 2013)的温盐观测资料,分析了对马海峡断面和日本海内一断面上温盐分布的季节变化特征,并利用水团组成混合比的方法探讨了对马海峡断面处的水团组成对日本海内断面上温盐分布的影响的季节和年际变化。研究表明:对马海峡断面上水团组成呈现显著的季节变化。冬季,整个水层被高盐水占据;夏季,对马海峡表层出现高温低盐水,底层为高盐水,次表层为表层低盐水和底层高盐水的混合水体;春秋为过渡季节。日本海断面上,秋季温盐分布最为复杂,表层为高温低盐水,次表层为高盐水,其下为低温高密水。两个断面季节变化对比可以看出,夏季对马海峡断面处的水团组成会影响秋季日本海断面上的温盐分布。夏季对马海峡表层和次表层水是秋季日本海断面表层50m以浅出现低盐水的主要原因;对马海峡深层高盐水主要影响秋季日本海断面50～150m水层,混合比可达0.82;其下为日本海固有水。夏季对马海峡处水团组成的年际变化也会影响秋季日本海断面上温盐分布的年际变化。长江流量较大的年份,夏季对马海峡表层和次表层低盐水的核心盐度值偏低,秋季其在日本海断面上的混合比就高于其他年份;对马海峡底层高盐水在日本海断面上混合比的年际变化则决定于其影响水层上的流场结构和温盐分布。     

日本海西南陆坡全新世对马暖流演化的沉积学和地球化学记录

对日本海西南陆坡对马暖流主流轴下方高沉积速率沉积物柱状样,进行了沉积学和地球化学系统研究,以探讨全新世以来对马暖流在研究区的形成与演化,并得出了与附近地区古海洋学方法非常相近的结果,从而为今后研究区的对马暖流演化研究提供了沉积学和地球化学指标。据此,该柱状样中所记录的对马暖流演化可划分为5个主要阶段。全新世初期(9.6kaBP),对马暖流开始进入日本海,其强度较弱,同时,伴随着富营养东海沿岸水的影响,海底环境由还原性向氧化性转变;6.5kaBP时,对马暖流控制下的日本海南部现代对流模式最终建立起来,东海沿岸水的影响基本消失,随后,对马暖流明显减弱;3.0kaBP时,对马暖流再次增强并基本达到现在水平,且在随后的3ka里保持总体稳定,期间在2.0～0.7kaBP存在一次较弱的减弱过程。     

日本海第四纪沉积记录及其海陆联系的研究进展

日本海作为西北太平洋一个主要的边缘海,其巨厚的海底沉积物不仅记录了海盆的古海洋演化信息,而且可用以重建晚新生代东亚大陆古气候演变。根据物质来源,日本海沉积物组成主要包括5类:风尘、河流碎屑、火山碎屑、冰筏沉积物以及海洋自生物质。其中陆源碎屑物质主要由大气环流(东亚冬季风和西风急流)和水动力过程(河流、海冰和洋流等)自东亚大陆(内陆干旱粉尘区和东部大河黄河和长江)、朝鲜半岛以及日本岛弧等源区搬运而来。过去气候演变使碎屑物质的源区和搬运动力强度等均发生变化,相应地,日本海中这些沉积物的物理化学组成、粒度及通量等也随之变化。第四纪时期,海平面的频繁升降变化成为影响冰期-间冰期旋回中日本海底层水环境以及沉积物自生组分特征改变的主要因素。基于近20年来日本海沉积物的来源及其古气候方面的研究进展综述,提出一些关于日本海区域沉积物以及古气候研究方面存在的科学问题。     

日本海神蛤(Panopea japonica)性腺发育生物学零度及有效积温研究

日本海神蛤(一种象拔蚌)为名贵贝类,近年来我国已逐渐发展成为日本海神蛤最大的消费市场,商业潜力较大。为探究日本海神蛤繁殖特性,于2019年1月至3月,以采自日本海海域的日本海神蛤为材料,在大连庄河市贝类育苗场,通过室内人工升温促熟方法,结合精卵排放观察和数理统计,求算日本海神蛤生物学零度及有效积温。结果显示,运用二点法、直线回归法和有效积温法求得日本海神蛤生物学零度分别为–0.87℃、–1.14℃、–0.90℃,有效积温分别为356.21℃·d、366.69℃·d、357.31℃·d。综合3种方法,求得日本海神蛤生物学零度及有效积温的平均值分别为(–0.97±0.14)℃和(360.07±5.76)℃·d。研究发现,与其他贝类相比,日本海神蛤性腺发育的生物学零度较低,这可能与日本海神蛤冷水生活的适应性及繁殖习性有关。在日本海神蛤室内人工苗种繁育过程中,结合日本海神蛤性腺发育的生物学零度和产卵的有效积温特点,通过调控生境水温,可以加快性腺发育速度,达到提早繁育效果。本研究为日本海神蛤在自然海域的苗情预测预报提供科学依据,对我国北黄海日本海神蛤养殖产业发展和资源修复具有重要的意义。     

极地低压研究的最新进展(英文)

论述有关发生在高纬度海洋上的极地低压研究的最新进展。不仅涉及观测研究,而且对有关的动力学机制和数值模拟也进行了介绍。因日本海沿岸各国的经济活动越来越活跃,而对发生在日本海上的极地低压进行了专门讨论。     

48ka以来日本海古生产力和古氧化还原环境变化的地球化学记录

通过对日本海Ulleung盆地KCES-1孔元素地球化学分析,探讨了过去48 ka以来日本海古生产力和古氧化还原环境的变化规律和影响因素。多种替代指标质量累积速率(总有机碳、CaCO3,磷、过剩钡、镉含量)显示日本海古生产力自48 ka以来发生了显著的变化。在48~18 ka低海平面和有限的水体交换导致表层水古生产力相对较低。在18~11 ka随着海平面的上升,富营养盐水团(亲潮和东海沿岸流水团)的流入导致古生产力逐渐增大,在12.6~11.5 ka古生产力达到最大值。在全新世对马暖流成为影响古生产力变化的重要因素,并且自5 ka以来古生产力保持相对稳定。古氧化还原替代指标(总有机碳、钼、铀、锰、碳与硫含量之比、自生铀、自生钼含量)显示在12~9 ka日本海底层水可能为无氧环境。古生产力高和底层水体有限的交换是诱发底层水缺氧的主要因素,而这又与全球气候变化和海平面变化有关。     

日本海主要海峡体积输运的季节变化特征

利用变分资料同化技术对P矢量方法进行优化处理,并采用此优化后的P矢量方法优化计算了日本海环流和日本海主要海峡的体积输运.日本海的主要环流系统,比如对马暖流(TWC)及其分支,东朝鲜暖流(EKWC)和日本近岸分支(JNB),极地锋海流(PFC),和日本海中的反气旋式涡,都能够被很好地一一反映出来.另外,优化后的P矢量方法...     

日本海的锋面分布特征及其季节变化

基于1980—2015年的SODA(Simple Ocean Data Assimilation)数据,采用绝对梯度方法提取了海洋锋信息,分析了日本海锋区的空间分布特征、锋轴线位置和锋出现频率,研究了日本海温度锋、盐度锋的分布特征和季节变化规律。结果表明:日本海温度锋总体上呈SW—NE走向,季节变化特征显著;锋轴线没有随季节变化发生明显摆动,但随着深度的增加向日本沿岸移动。盐度锋季节性变化规律显著,但轴线位置相对稳定;在整体空间分布上和季节变化上均与温度锋截然不同;整个盐度锋可分为对马海峡锋和日本海北部锋两部分,其中对马海峡锋位于对马海峡附近,具有和当地温度锋相同的特征,日本海北部锋位于日本海最北部,沿着俄罗斯海岸分布。     

近30年日本海热容海平面年际变化及其对ENSO的响应

使用EOF分析与相关分析等高级统计方法,对近30年来日本海热容海平面的年际变化进行了研究,期间(1976年1月—2005年12月)日本海热容海平面异常TSLA与SOI存在较强的负相关,整个日本海的区域平均热容海平面异常TSLA与SOI的相关系数为-0.54,SOI超前热容海平面异常3至5个月。日本海热容海平面异常EOF第一模态的空间分布显示,日本海热容海平面在东南部海域的变化幅度明显强于西北部海域;相关分析表明,东南日本海的区域平均热容海平面异常TSLA响应SOI较快,与SOI的相关性更强,其相关系数达-0.57,SOI超前热容海平面异常1个月左右。计算还表明,日本海的热通量异常HFA比日本海热容海平面异常TSLA超前2至3个月,二者存在正相关,相关系数达0.54。这说明,日本海的热通量带来(或者带走)的热量对日本海的热容海平面上升(或者下降)做出了显著的贡献。进一步的研究表明,SOI与日本海热通量异常HFA之间存在相对较弱的负相关,相关系数为-0.43,SOI超前HFA1个月左右。这表明,日本海的热通量异常HFA受到ENSO循环的调制。由此可知,日本海热容海平面对ENSO有较好的响应:当厄尔尼诺事件发生时,SOI是负值,由于SOI与HFA负相关,因此,HFA为正值;与此同时,HFA与TSLA正相关,TSLA为正值。综上所述,近30年全球的ENSO循环对日本海热容海平面异常TSLA有反位相的调制。     

基于多源遥感数据的日本海内波特征研究

日本海特殊的地理位置和复杂的地形使得该海域内波表征极为复杂，遥感是大范围观测内波的有效手段，已被广泛应用于内波的探测研究。本文利用MODIS、GF-1和ENVISAT ASAR遥感影像，开展了日本海内波特征研究。通过提取内波波峰线，生成了日本海内波空间分布图；获取了内波的波峰线长度和传播速度，并基于非线性薛定谔方程反演了内波振幅。研究结果表明，日本海内波分布范围宽广，不仅大陆架沿海区内波分布密集，深海盆地也探测到了大量内波；日本海北部45°N附近海域有少量内波出现，利用高分影像探测到朝鲜陆架浅海区有大量小尺度内波，大和海盆、大和隆起的西南部海域没有发现内波。日本海内波波峰线长达100多千米，深海区的传播速度大于1 m/s；浅海区内波振幅约10 m左右，深海区可达60 m以上。     

末次冰盛期以来日本海浮游植物生产力和群落结构变化

生物标志物法已经被广泛应用于重建海洋浮游植物生产力和群落结构变化。本文利用这种方法重建了日本海末次冰盛期以来浮游植物生产力和群落结构变化。结果显示,生物标志物含量在末次冰期最盛期21～19 ka和14～4 ka时有高值,而在19～14 ka、4～0 ka有低值。末次冰期最盛期时生物标志物的高含量是由于分层导致的底层水缺氧,生物标志物得到较好保存的结果,而此时日本海盐度很低,使颗石藻相对含量很低;19～14 ka陆源输入减少,日本海生产力水平较低,不断增加的盐度使浮游植物群落结构由硅藻、甲藻占优转变为颗石藻占优;14～4 ka对马暖流流量的加大提高了日本海的初级生产力,同时高营养盐利于硅藻、甲藻的生长,使颗石藻的相对比例减小;4 ka以后随冬季风的增强和黑潮减弱,对马暖流减弱,供应的营养盐减少,日本海生产力水平降低,使颗石藻的相对比例增大,硅藻、甲藻的相对比例减小。     

海平面下降对日本海表层环流的影响

本文基于POM海洋模式,通过改变地形条件进行了不同海平面下的数值实验,探讨了日本海表层环流场对海平面变化的响应。研究表明：随着海平面的下降,日本海南部的对马暖流及其分支逐渐减弱,海平面降低至-90 m和-100 m时,对马暖流的东朝鲜暖流分支和日本近岸分支几乎消失;而日本海北部的寒流强度基本保持不变,仅寒流主轴位置逐渐向北移动。且海平面的下降使对马海峡流量逐渐减小,进而导致对马暖流的强度逐渐减弱,影响范围也不断缩小。研究结果对过去古海洋海平面变化过程中日本海表层环流的改变问题具有一定的参考和依据。     

东韩暖流驱动机制的正压数值研究

日本海 ,在韩国称为东海 (或简记为ＪＥＳ) ,是北太平洋的４个边缘海之一 ,面积大约有１０６ｋｍ２ ,最深处可达３７００ｍ ,是一个检验海洋环流思想的天然试验场。虽然对日本海的环流研究已有近百年的历史 ,但由于其复杂性 ,对日本海的总环流的认识还停留在相当肤浅的水平 ,甚至对一些基本的环流问题都没找到答案。有关日本海的数值研究工作 ,最早是由Ｙｏｏｎ（１９８２ａ,ｂ,ｃ）和Ｋａｗａｂｅ（１９８２ａ,ｂ）完成的 ,在他们的工作中注重讨论了对马暖流的分支问题。Ｙｏｏｎ认为对马暖流在日本海可有两分支 ,β-效应对形成东韩暖流…     

《日本海洋基本法》系列研究——日本海洋立法对我国的影响及对策分析

<日本海洋基本法>所确立的一系列重要海洋制度折射日本未来海洋战略走向,<日本海洋基本法>颁布实施后给日本海洋战略、政策带来的转变是革命性的.作为日本"海洋宪章", <日本海洋基本法>为日本今后的海洋政策展开一幅宏伟蓝图,而并非仅仅是应对中国东海石油问题的应急之举.     

韩国天然气水合物勘探行动

韩国的天然气水合物研究始于1996年。最初的研究工作只是集中在实验分析和基本信息收集。初期的近海地震勘测之后，在2000—2004年间，韩国地球科学和矿产资源研究院（KIGAM）使用大河2号考察船在日本海的郁龙（Ulleung）盆地进行了区域性地球物理和海洋地质调查，为确定日本海的天然气水合物储量提供了地质和地球化学的信息。     

《日本海洋基本法》系列研究—尽快制定我国海洋基本法是建设海洋强国的必由之路

<日本海洋基本法>所确立的一系列重要海洋制度折射日本未来海洋战略走向, <日本海洋基本法>颁布实施后给日本海洋战略、政策带来的转变是革命性的.作为日本"海洋宪章", <日本海洋基本法>为日本今后的海洋政策展开-幅宏伟蓝图,而并非仅仅是应对中国东海石油问题的应急之举.