南海西沙海槽末次冰期以来浮游有孔虫与表层水温

对南海西沙海槽SA12-19柱状样进行高分辨率的浮游有孔虫和氧碳同位素分析, 并进行14C测年. 结果表明它包含了氧同位素1～3期(第3期不全), 即晚冰期～冰后期的沉积. 对浮游有孔虫定量分析结果, 采用古生态转换函数FP-12E计算各样品所代表的表层海水古温度. 结果表明, 氧同位素1～3期, 本区温跃层有增大的趋势, 尤其在中全新世出现温跃层短暂加深的现象. 表层海水温度全新世冬季23.3～27.2℃, 夏季28.8～29.8℃; 氧同位素2期冬季21.4～24.4℃, 夏季28.1～29.0℃; 氧同位素3期冬季表层水温为21.9～25.2℃, 夏季为28.5～29.3℃. 氧同位素2期冬季表层水温比1期低2~ 6℃. 在冰期向冰后期过渡中出现明显温度回返的“新仙女木事件”.     

冰期旋回中西太平洋边缘海的季节性与暖池的多变性

从南海南部到阿拉弗拉海 ,一系列低纬边缘海处在西太平洋暖池区内 .微体古生物、同位素和有机地球化学 3种标志 ,一致表明末次盛冰期时边缘海的表层水温比开放的西太平洋低得多 .冰期低海面时边缘海浅水区出露成陆 ,深水区水温下降 ,减弱了向大气输送水汽和热量的能力 ,造成暖池在冰期旋回中的多变性 .冰期时冬季风强化不仅使边缘海冬季表层水温下降、季节温差加大 ,而且为热带岛屿带来水汽 ,造成山地雪线和植被带下移 ,可能为解释“热带海区古温度之谜”提出了新途径     

基于Argo资料的西太平洋暖池体积季节和年际变化及暖水来源

基于2004年1月至2010年12月期间的网格化Argo剖面资料,分析了西太平洋暖池的三维结构以及暖池体积的变化特征,并探讨了进出暖池的经、纬向流量变化及暖池暖水可能的维持机制．结果表明,西太平洋暖池最深可达120m,且由表层向下,面积逐渐缩小并向南倾斜（到100m,主体几乎全部位于赤道以南）．依水团结构计算,暖池体积约为1．86×10^15m^3．暖池体积的年变化呈明显的双峰结构,最大值分别出现在6月和10月;暖池体积的年际变化与ENSO事件相联系,其在ENSO年具有非常明显的体积变异．从多年平均的角度分析,纬向上进入暖池的暖水流量约52Sv,主要集中在暖池上层,且以东边界流入为主,而流出暖水约49Sv,主要集中在暖池中下层,且以西边界损耗为主．经向上流进暖池的暖水约28Sv,主要以南、北边界的上层为主,而从南、北边界流出暖池的暖水（总量约23Sv）在数值和各层次上不相上下．暖水进出暖池的季节和年际变化特征显示,暖池在纬向上以暖水损耗为主,而经向上则以获取暖水为主．暖池体积与进出暖池的暖水净流量在季节时间尺度上存在较强的相关性,不过二者在年际尺度上相关系数较低．然而,在年际时间尺度上,暖池在经向上的暖平流受到ENSO事件的影响要强于纬向,在2007年和2010年两次强LaNina事件中,经向各边界进出暖池的暖水净流量异于正常年份,从而影响暖池暖水的供应,使得暖池体积在ENSO事件中发生变异．虽然绝对地转流在赤道上是不成立的,而暖池的上层又是跨赤道的,但我们的分析结果仍然可以帮助人们对于西太平洋暖池暖水的流入和流出情况获得一定的认知．     

南海北部上部水体4 Ma以来的古海洋学演化

通过对大洋钻探1146站浮游有孔虫组合, 及其表层海水古温度转换函数, 底栖有孔虫堆积速率的研究, 恢复了南海北部表层海水4 Ma以来的古温度和古生产力变化. 结果表明: 表层海水温度4 Ma以来阶段性降低, 而冬、夏季节温差、表层海水生产力逐渐增加, 时间主要发生在3.1, 2.7, 2.1, 1.6, 0.9和0.5 Ma. 浮游有孔虫混合层、温跃层属种含量除受温跃层的变化外, 还受表层海水温度和生产力变化的影响. 结合构造运动和地球轨道参数的变化, 认为南海北部上部水体晚上新世以来不同时间的变化可能是青藏高原新生代以来的阶段性隆升、 太平洋海道关闭和地球轨道参数变化作用的结果.     

运用超微化石探索晚第四纪冲绳海槽上层海水垂向结构的变化

下透光带钙质超微化石Florisphaeraprofunda的相对丰度 ,为揭示混合层厚度等海水上层结构的变化提供了新的可能 .冲绳海槽南北 3个站位近两万年来的沉积分析一致表明 ,F .profunda的百分比从冰期到全新世显著增高 ,海槽南部在距今约 4ka前再次一度减低 ,其变化与热带深层水种浮游有孔虫Pulleniatinaobliquiloculata的趋势一致 ,反映冰期时黑潮东移 ,海水混合层减薄 ,温跃层变浅 ,同时海水上层的浊度可能增大 .距今 4ka前黑潮可能再度东移 .     

南海第四纪的生源蛋白石记录: 与东亚季风、全球冰量和轨道驱动的联系

据南海中部1993~1996年颗粒通量的研究表明, 蛋白石通量可以用来指示初级生产力的变化, 这一结果为追溯南海第四纪冰期旋回中表层生产力的变化与东亚季风的演化关系提供了依据. 通过南海ODP184航次等6个站位生源蛋白石含量及其堆积速率的研究发现, 北部站位蛋白石含量及其堆积速率自470~900 ka以来明显增加, 并且冰期升高, 间冰期降低; 而南部站位自420~450 ka以来明显增加, 并且间冰期升高, 冰期降低. 这种晚第四纪冰期旋回中蛋白石含量及其堆积速率的变化反映了南、北部表层生产力呈现“跷跷板”式的变化, 即冰期冬季风加强, 北部表层生产力增加, 南部表层生产力降低; 间冰期夏季风加强, 南部表层生产力增加, 北部表层生产力降低. 北部ODP1144站和南部ODP1143站第四纪以来蛋白石含量与全球冰量(δ ¹⁸O)和轨道参数(ETP)的时间序列交叉频谱分析和以前的研究结果显示, 东亚冬季风和夏季风的变化可能有不同的驱动机制. 在轨道时间尺度上, 全球冰量的变化可能是东亚冬季风强度和时间变化的主要控制因素, 而岁差和斜率相关的北半球夏季太阳辐射量的变化可能是东亚夏季风强度和时间变化的主要控制因素.     

海洋表面盐度与海洋环流和气候变化的关系

依据Argo的海洋盐度观测及降水、蒸发、海面高度等数据分析了全球海洋表层盐度的平均态和低频变化特征及其与海洋环流和气候变化的关系,并结合前人成果对海洋盐度的研究进行了回顾和展望.蒸发减降水在最低阶上决定了海洋表层盐度的分布,海洋环流动力过程在大部分海域调整了海洋表层盐度的空间结构,并影响了海洋表层盐度的低频变率.全球变暖的情况下,海洋表层盐度表现为盐度高的地方会变得更高、盐度低的地方会变得更低,表征为整个水循环系统的加强.在最近20年全球变暖停滞期,海表盐度变化与全球变暖的趋势不同,更多地体现了对气候系统的年代际及多年代际振荡的响应,此阶段对应着Walker环流加强;西太平洋和东南印度洋海表盐度的反向变化揭示了跨海盆尺度海洋动力过程的重要性,海洋Rossby波和印尼贯穿流的共同作用使得东南印度洋海表盐度显著降低;在东南太平洋和北大西洋更多地体现了全球变暖下的海表盐度单调升高或降低的响应.期待未来的盐度卫星能够提供更高时空分辨率的盐度数据,这将和Argo观测一起,拓展我们在中尺度动力学、区域海洋学以及气候变化等方面的认知.     

基于底栖有孔虫转换函数的南黄海近岸古环境演化过程定量重建

利用加权平均偏最小二乘回归方法(WA-PLS)建立了南黄海西北近岸71个表层沉积物样品中的底栖有孔虫组合与夏季底层水盐度(Ss)、夏季底层水温度(Ts)以及冬季底层水温度(Tw)之间的数值转换函数.将3个函数应用于南黄海近岸SY01孔,重建了这一海区3.9 cal.ka BP以来的Ss,Ts以及Tw变化曲线.横向对比结果表明,SY01孔3.9 cal.ka BP以来的Ss和Ts曲线与九仙洞石笋的?18O记录变动基本同步,可以作为东亚夏季风强度变动的可靠指标;而Tw变动曲线与南黄海ZY-2孔的东亚冬季风强度指标也有着良好的对应关系,可以作为冬季风强度变化指标.此次研究结果证实了底栖有孔虫的转换函数是一项具有较大潜在价值的古环境、古气候定量重建工具.     

华南前汛期降水异常与太平洋海表温度异常的关系

利用近50年华南地区站点逐日降水观测资料和全球大气、海洋分析资料,分析了华南前汛期降水异常的变化特征及其与太平洋海温异常的联系.结果表明,近50年来华南前汛期降水总体呈现减少趋势.影响华南前汛期降水异常的太平洋海温异常型是一个类似于ENSO的西太平洋暖池模态,即显著海温异常区域位于西太平洋暖池.西太平洋暖池区域(120°E-180°E,20°S-20°N)前期冬季海温异常同华南前汛期降水存在显著的负相关关系,是具有预报意义的海温关键区.该关键区海温异常影响华南前汛期降水的可能物理过程是:当前期冬季暖池异常偏暖时,菲律宾周围地区对流活动加强,导致Walker环流及东亚太平洋中低纬局地Hadley环流增强;该异常通过影响东亚－太平洋遥相关波列,使前汛期期间西太平洋副高加强西伸,脊线位置偏北,同时副热带西风急流减弱北退.随着Hadley环流上升支的增强,东亚副热带地区下沉运动也增强了,华南地区对流活动受到抑制.而且由于副高的增强,经过其北侧向华南地区的西南水汽输送辐合也减弱了,因此前汛期降水偏少.冷海温年的情形则相反,华南前汛期降水偏多.近50年来华南前汛期降水总体呈现趋势性减少正是由于前冬西太平洋暖池趋势性增暖所致.     

南印度洋海温偶极子型振荡及其气候影响

印度洋海表温度（Sea Surface Temperature，简称SST）的方差分析和相关分析表明南印度洋也存在一个海温偶极子型振荡，并定义了一个南印度洋海表温度异常偶极子指数.夏、秋季（南半球冬、春）的南印度洋偶极子指数与后期热带500hPa和100hPa高度场异常有显著而持续的相关，在冬、春达到最大，并可以持续到次年夏、秋.前期夏、秋季节的南印度洋偶极模对次年我国大陆东部夏季降水异常有显著的影响，对应偶极子正位相，次年夏季印度洋、南海（东亚）夏季风偏弱；副高加强且南撤、西伸，南亚高压偏强且位置偏东，易形成我国长江流域降水偏多，华南降水偏少；负位相年反之.后期冬季西太平洋暖池是联系南印度洋偶极子与次年我国夏季降水异常关系的一条重要途径.南印度洋偶极子表现出了明显的独立于ENSO（El Nio Southern Oscillation，简称ENSO）的特征.     

新安江水库(千岛湖)热力学状况及热力分层研究

利用2012年1-12月在新安江水库(千岛湖)6个点位的每月一次的水温及其他环境因子的周年观测资料,分析了水库水温逐月变化、季节变化、垂直分布及温跃层的形成与变化,探讨了温跃层特征量(温跃层深度、厚度、强度)与表层水温、水体透明度的关系.新安江水库表层和中层水温与气温存在显著的线性相关,又以表层水温线性关系最好,而下层水温与气温没有显著相关性,说明下层水温受气温的影响很小,全年处于相对恒温状态.水库表层和中层水温逐月变化明显,呈现夏季最高、春秋季次之、冬季最低的变化趋势,其中中层水温最高值出现的季节较表层水温明显后延,下层水温没有明显的逐月变化和季节变化.水温垂直分布显示,4个季节均存在不同程度的温跃层和温度分层现象,其中水深最深的大坝前水温分层最明显.小金山、三潭岛和大坝前3个典型点位从春季的4月份到冬季的2月份温跃层深度由1.61±0.47 m逐渐增加至39.37±5.35 m,而温跃层厚度和强度则在夏季最高、冬季最低,温跃层随着季节的变化呈现增强稳定减弱消失的周期变化.温跃层深度与水体透明度存在显著正相关,与表层水温存在显著负相关,并基于透明度和表层水温建立温跃层深度的多元线性回归模型.     

第四纪冰期旋回转型在南沙深海的记录

对南沙海区水深2772 m的ODP1143井上部105.08 m岩芯进行高分辨率氧同位素分析, 取得MIS 1～86期即2.25 Ma以来的历史, 时间分辨率约2 ka, 为迄今所知的最好记录之一. 氧同位素曲线详细展示了更新世的冰期旋回, 由早期的40 ka周期为主, 向晚期100 ka周期为主的"转型", 证明两者之间有一个长达近300 ka的过渡期, "中更新世革命"并非一次简单的突变. 而且在100 ka的冰期旋回中, 低纬区热带表层水的变化在先, 高纬区冰盖的反应在后. 对比表明, 北半球冰盖增大、冰期延长的原因不在冰盖本身, 而在北半球高纬区之外.     

晚冰期以来青海湖沉积物多指标高分辨率的古气候演化

通过青海湖沉积物孢粉、碳酸盐、有机C, N和有机δ¹³C等多项指标的综合分析, 建立了青海湖晚冰期以来的高分辨率古气候演化序列. 结果表明, 18.2 cal. ka BP左右为末次冰期盛冰阶进入晚冰期的界限, 自15.4 cal. ka BP起气候开始向暖湿化发展, 7.4 cal. ka BP时达到了暖湿组合的鼎盛期, 4.5 cal. ka BP以后气候又逐步转入冷干. 晚冰期向全新世转换期间气候的冷暖干湿波动十分频繁, 其特征与北大西洋深海沉积、格陵兰冰芯、欧洲地区湖泊沉积以及中国黄土、古里雅冰芯等记录的古气候具有一定的可对比性. 青海湖地区晚冰期以来的古气候演化特征揭示了万年尺度上东亚季风的源驱动力同太阳辐射有关.     

冲绳海槽中南部18 ka以来的底栖有孔虫与底层水演化

根据冲绳海槽中部E017孔底栖有孔虫的定量分析, 结合浮游有孔虫氧碳同位素、AMS14C测年和前人在冲绳海槽南部的研究资料, 对18 cal. ka BP以来冲绳海槽中南部的底层水团演化进行了初步研究. 结果表明冲绳海槽中南部底栖有孔虫在9.2 cal. ka BP以前的冰期-冰消期以Bulimina aculeata (d’Orbigny), Uvigerina peregrina (Cushman), Hispid Uvigerina和Uvigerina dirupta (Todd)等为主. 在9.2 cal. ka BP以来的冰后期以Epistominella exigua (Brady), Pullenia bulloides (d’Orbigny), Cibicidoides hyalina (Hofker), Sphaeroidina bulloides (d’Orbigny)和Globocassidulina subglobosa (Brady)等为主. 底栖有孔虫堆积速率(BFAR)与生产力定量估算值及底栖有孔虫群落组成等一致反映冲绳海槽中南部冰期-冰消期表层古生产力和有机质通量高于冰后期, 并且在冰期-冰消期表层古生产力由海槽南部向中部逐渐增加, 可能与陆源营养物质的接收量差异有关. 脉冲式有机质输入的指示种E. exigua在9.2 cal. kaBP以后的大量出现可能反映冰后期河流季节性脉冲式注入较冰期-冰消期明显增强, 而且海槽中部接受河流季节性注入的强度可能大于南部. 底层水含氧量与流通状况的典型标志种分布特征显示冲绳海槽中南部冰期-冰消期的底层水流通状况较冰后期弱, 反映冰期西北太平洋中深层水演化没有对冲绳海槽中南部底层水团性质产生影响. 此外, 胶结壳底栖有孔虫的丰度变化和碳酸盐溶解作用表明18 cal. ka BP以来冲绳海槽的碳酸盐溶解作用逐渐增强, 其中9.2 cal. ka BP至今碳酸盐溶解作用急剧增加, 并于最近3 cal. ka BP左右形成现代的浅溶跃面.     

南海北坡ODP1146站第四纪粘土矿物记录:洋流搬运与东亚季风演化

南海北部ODP1146站第四纪粘土矿物学分析表明, 伊利石、绿泥石和高岭石含量在冰期时增高, 而蒙脱石含量在间冰期时增高. 蒙脱石/(伊利石+绿泥石)比率和蒙脱石丰度变化可以作为东亚季风演化的矿物学标志. 在万年时间尺度上, 间冰期盛行的西南表层洋流将更多的蒙脱石由南部和东部向北搬运, 表现为加强的夏季风; 冰期盛行的逆时针表层洋流将大量伊利石和绿泥石由台湾以及流经吕宋海峡的长江物源搬运至南海北坡, 表现为强盛的冬季风. 就10万年时间尺度而言, 蒙脱石/(伊利石+绿泥石)比率与沉积速率的对应关系, 指示2000~1200和400~0 ka期间南海北部盛行冬季风, 而1200~400 ka期间表现为加强的夏季风. 夏季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系, 表明东亚季风演化的天文驱动机制.     

热带印度洋Dipole事件的两种模态

研究了印度洋Dipole事件期间热带太平洋．印度洋海洋次表层海温异常和海面风应力异常分布主要型,揭示了Dipole事件的两种模态,探讨了其形成机制,得到如下结果：（1）印度洋Dipole事件在热带印度洋次表层海温异常表现为“〈”型的东西向偶极子分布,“〈”以东的热带东印度洋为沿赤道呈舌状西伸的显著海温异常中心,“〈”以西的热带中西印度洋为反号的、以赤道为准对称的南强北弱显著海温异常中心．（2）印度洋Dipole事件由两种模态构成,二者具相同空间分布但具不同的时间变率,它们是两个独立的大尺度海气相互作用的结果．Dipole事件第一模态源于热带太平洋一印度洋尺度海气相互作用,它与ENSO事件共存．Dipole事件第二模态起因于热带印度洋尺度海气相互作用,它与Mascarene高压位置和强度变化紧密联系．当二者位相一致时,产生强Dipole事件,二者位相相反时,Dipole事件很弱或消失,一者较强时,Dipole事件一般也较强．（3）印度洋Dipole事件是热带印度洋海面异常风应力强迫的结果,海面异常风应力作用下产生的垂直输送导致海水堆积和涌升是造成次表层海温异常的主要动力过程．当赤道印度洋为异常东风时,热带东印度洋冷海水上升,热带西印度洋暖海水堆积,热带印度洋温跃层东浅西深;由于Coriolis力的作用,赤道海域离赤道流造成冷海水上升,赤道印度洋温跃层变浅;赤道两侧热带印度洋异常反气旋环流及旋度场,造成该异常旋度中心区域暖海水堆积,赤道外热带印度洋温跃层加深．三者共同作用产生正位相Dipole事件．热带印度洋为异常西风时,动力过程相反,产生负位相Dipole事件．     

南海西部越南岸外晚第四纪黏土矿物记录: 物源分析与东亚季风演化

南海西部越南岸外MD05-2901孔晚第四纪450 ka以来黏土矿物和氧同位素的高分辨率分析表明, 伊利石、绿泥石和高岭石含量表现出明显的冰期-间冰期旋回变化, 而蒙脱石含量呈现频率更高的周期性变化. 物源分析表明, MD05-2901孔黏土矿物中的蒙脱石主要由巽他陆架及其主要源区印度尼西亚岛弧提供, 伊利石和绿泥石主要由湄公河和红河提供, 而高岭石则主要由珠江提供. 高岭石/(伊利石+绿泥石)比值的变化显示强烈的100 ka偏心率周期, 指示了冰盖驱动的冬季风演化; 而蒙脱石含量的高频变化除了具有冰盖驱动的41 ka斜率周期以外, 还具有23和19 ka岁差周期、以及13 ka半岁差周期, 指示了热带驱动的夏季风演化. 东亚冬季风的演化基本上与冰期-间冰期旋回一致, 冰期时强盛, 间冰期时明显减弱; 而夏季风的演化则与北半球低纬夏季日射量吻合较好, 日射量高时强盛, 低时减弱. 研究认为, 高纬冰盖和低纬热带分别驱动了晚第四纪东亚冬季风和夏季风的演化, 反映了东亚季风演化的双重和独立的驱动机制.     

东亚季风95～56 ka BP期间D/O事件年代的精确测定:以中国神农架山宝洞石笋为例

据中国湖北神农架山宝洞内两根石笋的 23个U/Th年龄和532δ18O测试数据,建立了末次冰期95～56 ka BP时段平均分辨率为80 a的石δ18O时间序列.该记录可与南京葫芦洞δ18O记录作良好拼接,从而完整地揭示95 ka BP以来东亚夏季风环流千年尺度气候变化特征,其变化趋势与65°N太阳辐射曲线类似.与格陵兰冰芯δ18O记录的Dansgaard/Oeschger (D/O)1-22事件对比表明,东亚夏季风千年尺度气候振荡与高北纬地区海-气快速重组存在遥相关效应.石笋记录对D/O 事件的精确标定有可能进一步校正格陵兰冰芯时标.研究时段石笋记录的D/O事件与格陵兰North GRIP和GISP2冰芯时标存在不同程度的差别,其中D/O19-20两个事件的年龄偏差远超出铀系定年误差(±0.6ka).D/O19-20晚于North GRIP时标1～2 ka,而早于GISP2时标3～4 ka.与南半球巴西石笋δ18O记录对比表明,南北半球降水的D/O事件存在反相位关系,支持千年尺度海-气耦合的跷跷板("See-saw")模式.     

南海冰期深部水性质的稳定同位素证据

根据南海 9个深海柱状样中底栖有孔虫的稳定同位素记录 ,初步建立末次盛冰期以来的δ18O和δ13 C深度剖面 .结果表明末次盛冰期南海深部水的δ18O和δ13 C垂直梯度较全新世明显增大 ,并存在深约 2 0 0 0m的深温跃层和营养物跃层 ;特别是末次盛冰期相对全新世δ18O和δ13 C的变化分别减去冰川效应和全球平均变化值后 ,在水深 1 0 0 0～ 2 5 0 0m间出现正值 ,说明末次盛冰期南海这一深度范围内存在温度较冷或盐度偏咸、垂直流通好、富13 C的深层水团 ,与今明显不同 .进一步证实冰期存在“北大平洋深层水” ,但可能仅限于水深约 1 0 0 0～ 2 5 0 0m的范围内 .     

抚仙湖垂向分层期间水体细菌群落结构组成及多样性的空间分布

水体垂向分层是深水湖泊一个重要的特征,这不仅影响水体理化环境因子,而且影响水生生物组成的垂向分布,但是对不同水层水体细菌的多样性和群落结构组成的形成与维持机制知之甚少. 本研究以抚仙湖为研究对象,在水体热力分层期间采集不同位点、不同水层水样,借助16S rDNA Illumina Miseq高通量测序技术,探究水体细菌多样性和群落结构组成的空间分布特征及关键影响因子. 研究结果表明：(1)抚仙湖北部湖心在水深15~40 m处出现温跃层,温度由23℃降至15℃,其余理化环境因子也存在明显的垂向分层现象;与垂向差异相比,表层水体各理化因子在水平方向上的差异相对较小. (2)在水平方向上,南部湖心表层水体细菌alpha多样性(Operational Taxonomic Unit数目和Faith''s phylogenetic diversity)最高;在垂向上,水体细菌alpha多样性随着采样水深的增加呈现单峰分布,在30和40 m水层最高;水体细菌alpha和beta多样性的垂向差异均显著大于水平方向差异. (3)表层水体细菌主要由Actinomycetales、unidentified Cyanobacteria、Burkholderiales和Sphingobacteriales组成;温跃层中以Pseudomonadales为主;均温层的优势菌群为unidentified Chloroflexi、Actinomycetales和Burkholderiales. 典范对应分析表明溶解性有机碳、溶解氧、硝态氮、氨氮和总磷浓度是影响细菌群落组成的主要环境因子.