基于卫星图像的北极冰间水道形态学特征分析

随着全球气候变暖,北极海冰面积逐渐减小,冰厚逐渐变薄,海冰在海浪的影响下会变得很脆弱,容易断裂形成裂缝,更易形成冰间水道,有助于北极航道的通航。同时,冰间水道是极地地区海洋与大气之间热量与动量交换的重要通道之一,因此在全球气候变暖的背景下,分析冰间水道的形态学特征,对于研究北极海区的动量和热量收支以及预测航道通航具有重要意义。文中利用Hilditch的冰间水道骨架技术,基于Landsat8的图像数据,分析了9月楚科奇海和波弗特海附近冰间水道倾角、长度和冰间水道距离等冰间水道的分布特征。结果表明,此时冰间水道倾角的分布集中在74°～114°之间,冰间水道长度和距离变化范围较大,分别在2～3 km和50～220 m之间。     

基于CryoSat-2卫星测高数据的北极海冰体积估算方法

近30年来,北极海冰正发生着剧烈的变化。海冰体积是量化海冰变化的重要指标之一。本文以2015年CryoSat-2卫星测高数据和OSI SAF海冰类型产品为基础。提取了浮冰出水高度、积雪深度、海冰密集度、海冰类型等属性信息,通过数据内插、投影变换、栅格转换、空间重采样等工作将海冰属性信息统一为25 km×25 km分辨率的栅格数据集。根据流体静力学平衡原理,逐个估算栅格像元对应的海冰厚度值,将其与对应的海冰面积相乘,估算了北极海冰密集度大于75%海域的海冰体积,并分析了海冰厚度和体积的月变化和季节变化特征。用NASA IceBridge海冰厚度产品对反演的海冰厚度进行验证。结果表明二者相关系数为0.72,有较高的一致性。北极海冰平均厚度春季最大,夏季最小,分别约为2.99 m和1.77 m,最厚的海冰集中在格陵兰沿岸北部和埃尔斯米尔半岛以北海域。多年冰平均厚度大于一年冰。冬季海冰体积最大,约为23.30×103 km3,经过夏季的融化,减少了近70%。一年冰体积季节波动较大,而多年冰体积相对稳定,季节变化不明显。     

生物标志物IP25在北极海冰变化重建中的研究进展

在全球变暖背景下,北极海冰覆盖面积持续减少,对全球的温盐环流、海洋生物化学过程和气候变化产生了深远的影响,研究北极古海冰的变化可以使我们对北极环境有全面的认识,更准确地预测其未来的变化规律。近十年来,一种新发展的海冰生物标志物IP_(25)(Ice Proxy with 25 carbon atoms)被广泛用于北极及亚北极的海冰重建。IP_(25)是北极冰藻产生的一种高度分化的单不饱和类异戊二烯(HBIs),能够稳定地保存在海洋沉积物中。自从IP_(25)被发现以来,越来越多的研究者对其指示海冰变化的应用进行了深入的研究。本文首先总结了重建古海冰的传统指标和限制性并介绍了IP_(25)指示海冰的原理、由定性到定量的发展以及存在的局限性。然后归纳了利用IP_(25)重建北极地区海冰分布和变化的实例研究,涵盖了北冰洋中心、陆架边缘海、河口以及亚北极地区不同空间海域,跨越了近现代、全新世、第四纪以及中新世不同时间尺度。其中,近现代的海冰重建结果与海冰的卫星观测数据取得了很好的相关性,为古海冰的重建提供了基础;古海冰的重建为数值模拟古气候以及预测未来海冰变化趋势提供了重要依据。     

气候态下的北极海冰运动特征

利用国际北极浮冰运动观测资料(IABP)(1979-2006年),分析了年平均、季节平均和月平均的北极海冰运动特征.分析结果表明,在不同时间尺度上,都体现出北极海冰运动的两个基本特征,即反气旋式的波弗特涡和穿极漂流,但是强度有所差异.6-9月,北极上空存在一个低压系统,导致海冰出现气旋式运动,穿极漂流较弱.波弗特涡中心在1-9月由加拿大海盆逐渐退缩至海岸附近,之后又向东西伯利亚海方向移动.北极海冰运动特征与海平面气压有密切关系,但北极表层洋流的作用也是不可忽略的,尤其是弗雷姆海峡附近海域.     

地球系统模式FIO-ESM对北极海冰的模拟和预估

评估了地球系统模式FIO-ESM(First Institute of Oceanography-Earth System Model)基于CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)的历史实验对北极海冰的模拟能力,分析了该模式基于CMIP5未来情景实验在不同典型浓度路径(RCPs,Representative Concentration Pathways)下对北极海冰的预估情况。通过与卫星观测的海冰覆盖范围资料相比,该模式能够很好地模拟出多年平均海冰覆盖范围的季节变化特征,模拟的气候态月平均海冰覆盖范围均在卫星观测值±15%范围以内。FIO-ESM能够较好地模拟1979-2005年期间北极海冰的衰减趋势,模拟衰减速度为每年减少2.24×104 km2,但仍小于观测衰减速度(每年减少4.72×104 km2)。特别值得注意的是:不同于其他模式所预估的海冰一直衰减,FIO-ESM对21世纪北极海冰预估在不同情景下呈现不同的变化趋势,在RCP2.6和RCP4.5情景下,北极海冰总体呈增加趋势,在RCP6情景下,北极海冰基本维持不变,而在RCP8.5情景下,北极海冰呈现继续衰减趋势。     

Polar WRF模式海冰密集度方案对北极海雾模拟效果的个例研究

全球变暖的背景下,北极航线的常规通航甚至商业运营有望实现,而海雾会严重影响航道上船只的航行安全。海冰的存在使海气之间相互作用变得更为复杂,是研究北极海雾不可忽略的因素。船载观测发现,与中纬度常见平流冷却雾形成时气温下降速度往往超过海水降温速度不同,北极海雾发生时海冰的存在还会使海水降温速度超过空气降温速度。然而目前海冰分布是否会影响模式模拟海雾的准确性还不得而知,因此本文利用Polar WRF(Polar Weather Research and Forecasting)模式模拟了中国第七次北极考察中观测到的一次海雾过程,并进行海冰密集度敏感性试验。通过与船载观测和欧洲中期天气预报中心再分析数据比对发现,在低浮冰区内(海冰密集度小于50%)考虑海冰分布时可以更加准确地刻画潜热通量与水汽通量,模拟出与观测事实相符的表层空气降温与增湿过程以及相对湿度的变化,因此能够更好地刻画海雾的三维结构及其生消演变。     

基于冰基浮标数据的2018-2019年北极海冰运动特性时空变化分析

海冰运动是影响北极海冰平流输运和物质平衡空间重新分布的重要因素。本研究基于2018年9月至2019年8月期间北冰洋66个冰基浮标位置记录数据,结合大气再分析数据,计算得到了海冰运动速度、冰速与风速的比值和海冰运动惯性强度,以刻画北极海冰运动学特征参数在一个冰季的时空变化,并讨论了不同区域冰速与风速比与海冰密集度的关联性。海冰漂移速度在波弗特–楚科奇海、东北极中央区和西北极中央区呈秋冬降低春夏升高的季节变化特征。格陵兰海月均海冰漂移速度（（0.32±0.06）m/s）最大,其次是弗拉姆海峡（（0.17±0.07）m/s）和波弗特–楚科奇海（（0.14±0.05）m/s）,而东北极中央区（（0.09±0.02）m/s）和西北极中央区（（0.07±0.03）m/s）较低。在月尺度上,冰漂移速度与风速的比值主要受海冰漂移速度支配。弗拉姆海峡和格陵兰海受较强的表层海流影响,冰速与风速比值较大,西北极中央区、东北极中央区和波弗特–楚科奇海的冰速与风速比值随着海冰密集度的增加趋近,并分布在0～0.02之间。所有浮标的月平均惯性运动指数为0.158±0.144,秋冬季过渡期间,海冰对风的响应以及海冰运...     

基于CryoSat-2数据的2010-2017年北极海冰厚度和体积的季节与年际变化特征

北极海冰变化影响着全球物质平衡、能量交换和气候变化。本文基于CryoSat-2测高数据和OSI SAF海冰密集度及海冰类型产品，分析了2010-2017年北极海冰面积、厚度和体积的季节和年际变化特征，结合NCEP再分析资料探讨了融冰期北极气温异常和夏季风异常对海冰变化的影响。结果表明，结冰期海冰面积的增加量波动较大，海冰厚度的增加量呈明显下降趋势。融冰期海冰厚度的减小量波动较大，2013年以后融冰期海冰面积的减小量逐年增加。海冰体积的变化趋势和面积变化更相似，融冰期的减小速率大于结冰期的增加速率。融冰期北极海表面大气温度异常与海冰融化量正相关。夏季风影响海冰的辐合和辐散，在弗拉姆海峡海冰的输运过程中起关键作用，促进了北冰洋表层水向大洋深层的传输。     

全球热带海洋海表温度场异常对北极海冰的影响

本文利用1951?2021年哈德莱中心提供的海冰和海温最新资料以及美国国家海洋和大气管理局气候预报中心提供的NCEP/NCAR再分析资料,分析探讨了北极海冰70余年的长期变化特征,进而研究了其快速减少与热带海温场异常变化之间的联系,揭示了在全球热带海洋海温场变化与北极海冰之间存在密切联系的事实。结果表明,北极海冰异常变化最显著区域出现在格陵兰海、卡拉海和巴伦支海。热带不同海区对北极海冰的影响存在明显时滞时间和强度差异,热带大西洋的影响相比偏早,印度洋次之,太平洋偏晚。热带大西洋、印度洋和中东太平洋海温异常影响北极海冰的最佳时间分别是后者滞后26个月、30个月和34个月,全球热带海洋影响北极海冰的时滞时间为33个月。印度洋SST对北极海冰的影响程度最强,其次是太平洋,最弱是大西洋。全球热带海洋对北极海冰的影响过程中,热带东太平洋和印度洋起主导作用。当全球热带海洋SST出现正（负）距平时,北极海冰会出现偏少（多）的趋势,而AO、PNA、NAO对北极海冰变化起重要作用,是热带海洋与北极海冰相系数的重要“纽带”。而AO、PNA和NAO不仅受热带海洋SST的影响,同时也受太平洋年代际振荡PDO和大西洋多年代际AMO的影响,这一研究为未来北极海冰快速减少和全球气候变暖机理的深入研究提供理论支撑。     

北极巴伦支海和拉普捷夫海海冰中细菌和微藻的垂直分布

通过计算机图像测定系统测定、计算获得海冰细菌的大小、面积和碳含量,研究了北极巴伦支海和拉普捷夫海的浮冰中细菌大小、丰度和生物量的垂直分布及其与海冰微藻生物量的关系.细菌在冰心中是非均匀分布的,至少有两种不同分布类型:第一类有单一的丰度峰值,在冰心底部或在冰心中部;第二类有两个丰度峰值.海冰中细菌的丰度为0.4×105～36.7×105个/cm3.不同类型海冰中的细菌大小变化极大,在多年冰中,最大的细菌与叶绿素a最大值出现在同一层,而在一年冰中,细菌大小几乎没有垂直变化.整柱冰心的细菌生物量变化为19.2～79.2mg/cm2,细菌与海冰微藻生物量之比为0.43～10.00.对固定冰比较和研究的结果发现,海冰冰心中细菌大小、丰度和生物量的垂直分布差别极大.据此,分析了对目前海冰研究采样方法的局限性,并提出了规范采样方法的设想.     

日本海、鄂霍次克海和白令海的古海洋学研究进展

边缘海的存在使大陆和大洋之间的物质和能量交换变得相当复杂。在构造运动和海平面升降的控制下,边缘海和大洋之间时而连通时而隔绝,各种古气候变化信号都在一定程度上被放大。基于近期有关西北太平洋边缘海的古海洋学研究成果,简要概述了日本海、鄂霍次克海、白令海以及北太平洋地区自中新世以来的古气候和古海洋环境演化特征,并认为它们与全球其它地区一样也受控于因地球轨道参数变化引起的太阳辐射率的变化,大尺度的气候变化具有与地球轨道偏心率周期相对应的100ka周期,而41ka的小尺度周期则受地球自转轴斜率变化的控制。一些突发性的气候变化则是由气候不稳定性、海峡的关闭与开启和其它一些地球气候系统的非线性活动所驱动。但同时作为中高纬度边缘海,它们的古海平面、古海水温度、古洋流等古海洋环境因子的变化特征还受到冰盖扩张和退缩、构造运动、冰川性地壳均衡补偿、东亚季风等因素的影响,具有一定的区域特点。     

黄海、东海表、上层实测流分析

根据迄今为止所获得的142套锚碇浮标和58套卫星跟踪漂流浮标的大范围测流资料，综合分析了黄海、东海表、上层环流。研究结果更加清晰、形象、直观地展示了黑潮及其向对马暖流的分支，台湾暖流的分叉，和黄海暖流、长江冲淡水及涡旋发达海区的若干主要特征。     

黄海多毛类异毛虫科初步研究

本文对1987～1988年在山东省部分海岛底栖生物调查时发现的异毛虫科5个种进行了详细的描述并配有插图,其中一种为新亚种,另有3个种在我国为首次记录。     

南海名浅考

根据历史文献分析，已知南海海名最早出现于周宣王（827BC--782BC在位）时的《江汉》诗中。秦汉之间214BC—111BC时著的《山海经·海内东经》篇，记述了现时广东省三水和广州以南地区当时为海，称南海。这可从《史记》和《汉书》的记述，以及现代珠江三角洲的考古学、第四纪地质学和河口演变的研究成果所证实。南海古时别名涨海，明清时期外国人称为大明海和大清海。清朝以来，外国人把它翻译成（或称作）英文“South China Sea”，而近代某些中国人再把这个英文名词直译成汉文“南中国海”，忽视“南海”固有的中文名称。民国和中华人民共和国政府先后出版的地图和其他正式出版物，皆只用“南海”名。     

全新世渤、黄、东海陆架泥沙输运演变过程模拟研究

模拟了全新世 9个特定时期潮流作用下渤、黄、东海陆架上的泥沙输运状况。结果表明 ,东海外陆架梳状古沙脊形成的盛期在 - 80m至 - 52m海面期间 ,主要是潮流将侵蚀的海底晚更新世物质与河流的入海泥沙向东南方向输运而形成 ;- 52m海面之后 ,该古沙脊逐渐停止发育。扬子浅滩形成于 - 52m海面之后 ,至 - 30m海面时已发育比较成熟 ,它主要是旋转流将海底晚更新世物质与全新世河流入海泥沙中的细粒物质呈扇形向外簸选掉 ,粗粒物质留在原地而形成。南黄海中部泥在 - 52m海面时已开始形成 ,该泥是细粒物质的汇 ,泥沙来源具有多源性 ,但泥沙来量不足。西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席、辽东浅滩沙脊与渤中浅滩沙席、海州湾中砂质沉积、南黄海辐射状沙脊以及北黄海西部泥、渤海中央泥、浙闽岸外泥主要形成于全新世最大海侵以来。西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席分别是强往复流与旋转流主要侵蚀海底的晚更新世物质而形成。辽东浅滩沙脊与渤中浅滩沙席主要是强潮流将老铁山水道中的晚更新世物质带到辽东半岛西侧海域沉积而形成。海州湾中的砂质沉积是潮流将海底晚更新世物质与河流入海泥沙中的细粒物质带往外海、留下粗粒泥沙而形成。南黄海辐射状沙脊是辐射状潮流场改造北来的黄河泥沙与南来的长江泥沙而形成。北黄海西部泥的     

Distribution of molluscan remains in the sediment of the Chukchi Sea and its vicinity, the Arctic

INTRODUCTIONInordertostudythemarinesedimentationoftheChukchiSeaandBeringSeaandgathertheinformationofpaleoceanographyandpaleoenvironment,theFirstChineseNationalArcticResearchExpeditionTeamcollectedbenthonicmolluscansamplesintheChukchiSea ,BeaufortSeaandBeringSeafromJuly 1sttoSeptember 9th ,1 999byicebreakerXuelong .ItwasnotonlythefirstsamplingthatChinesescientistscollectedmolluscaremainsinabove mentionedar eas,butalsooneofinvestigationsinasinglecruisewithhighersamplingrateandalotofb…     

北极楚科奇海及其附近海域海底底栖贝类遗壳分布

对采自北极的23个站的底栖贝类遗壳进行鉴定,结果表明这些贝类遗壳计有17个种,其中双壳纲13种,腹足纲4种.根据鉴定到种的13个种可将所鉴定的软体动物分为两个区系:北极和环北极寒温带种,它们是Astarte montagui,Liocyma fluctusa,Macoma calcarea,M.moesta alas-kana,Mya pseudoarenaria,Nuculana pernula,N.radiata,Nucula bellotii,Serripes groenlan-dicus和Turritella polaris,共计10种,它们是北极水域软体动物区系组成中的主要成分;北极北太平洋寒温带种,它们是Argobuccinum oregonense,Cyclocardia crebricostata和Trichotropis cor-onata有3种.根据食性又可将它们分成滤食性、肉食性和碎食性三种,其中摄食沉积物中有机碎屑的碎食性种类占优势,包括双壳类中的Macoma calcarea,M.moesta alaskana,Macoma sp.,Nuculana pernula,N.radiata,Nucula bellotii,和腹足类的Trichotropis coronata,共计7种,它们不仅种类多,丰度高,而且在调查区的分布同细颗粒的沉积物有密切关系.     

南海海洋地磁固定观测站建设初步研究

为填补我国海洋地磁固定观测的空白,支撑科学研究、防灾减灾、海洋资源开发,维护国家的海洋权益和履行我国在南海海域负有的国际责任,急需在南海建设岛礁和海底地磁固定观测站。通过初步分析国外海洋地磁观测站案例、南海岛礁基础设施现状以及海底观测网计划实施情况,认为南海海洋地磁固定观测站建设的条件已经成熟。文中给出了合理空间布局、分步实施、因地制宜及智能化观测的建议。     

Variability of the water temperature in the western Wadden Sea on tidal to centennial time scales

Daily observations of the sea surface temperature in the Marsdiep tidal inlet, which connects the shallow Dutch western Wadden Sea with the deeper North Sea, already started in the summer of 1860, over 140 years ago. Since the year 2000 the sampling frequency has strongly increased because of the use of electronic sensors and data logging by computer. Analysis of these temperature data has revealed variations with time scales from tidal, daily, seasonal, inter-annual, to centennial. The tidal temperature variations are generated by advection of the seasonally varying temperature gradient between Wadden Sea and North Sea, while the daily variations are mainly caused by the daily variation of solar radiation. The seasonal variation in sea surface temperature only lags a few days behind the coastal surface air temperature, contrary to the sea surface temperature in the deeper nearby North Sea, which is delayed with about 1 month. The North Atlantic Oscillation index has been used as large-scale proxy for the atmospheric forcing of the Wadden Sea temperature. Only for the winter and spring a significant correlation is found between temperature and the winter index. However, this correlation is so strong that also the annual mean temperature is correlated significantly with the North Atlantic Oscillation. At longer time scales, from decadal to centennial, also large temperature variations are observed, of the order of 1.5 °C. However, these are not related to long-term changes of the North Atlantic oscillation. These long-term temperature changes involve a cooling of about 1.5 °C in the first 30 years of the record and a similar warming in the last 25 years. In between, these long-term changes were smaller and more irregular. Similar conclusions can also be applied to individual seasons as well as to the date of the onset of spring.     

A three-dimensional model study on ocean dynamic response to traveling cyclone over the Huanghai Sea

On the basis of numerical simulation of the mean circulation and relevant thermal-salinity fields in June with a three-dimensional ocean model (ECOM-si), the model outputs are used as first guess of initial fields for numerical integration of the model equations and the numerical results are applied to investigating the dynamical responses of the Huanghai Sea and the East China Sea (HECS) in the course of a weak land-to-sea cyclone‘s passage over the Huanghai Sea on 15-16 June 1999. Predominance of the dynamic impact of cyclone over the thermal one in June in the HECS is justified using observations and model simulations.The cyclone and its surrounding weather system, i.e,, subtropical high ridge to its south could influence current and thermal fields in the Bohai Sea, the Huanghai Sea and the northern East China Sea even though the intensity of cyclone was rather weak. The response of oceanic currents to the wind stresses driven by the cyclone and its southern subtropical high were strongly characterized by the wind drift with its extent of equivalent scale of cyclone in the horizontal and of Ekman layer in the vertical. The sea response at a given site was closely related to the transient local wind speed and direction,especially was sensitive to the local wind direction,which is demonstrated at three points locating at the southern and western Huanghai Sea and the northern East China Sea. So the sea responses at locations differed considerably from one another. Current responded to the wind stress in a simple way:directly to the wind-driven current and subsequent gradient current and slope current, etc., whereas sea temperature responded to the wind stress in two ways: directly to the cyclone-induced cooling and indirectly to water movements both in the horizontal and the vertical by the cyclone‘ s wind stress. So the sea temperature variation under the influence of cyclone was more complicate than the current. The HECS in response to the cyclone and its ambient weather system was likely to be a fast process and such a response could last at least for more than 1d. Current increased with the duration of wind stress exerted on the surface and decreased with the increasing depth. Affected by the cyclone, the maximum sea surface temperature decreased by almost 1.6℃ during the 24h cyclone.