夏季欧亚中高纬持续流型的年代际变化

利用夏季欧亚中高纬大气环流持续流型指数的年代际变化来反映欧亚中高纬大气环流的多年振动,尝试揭示夏季欧亚中高纬持续流型的年代际变化与我国降水、全球海温以及北大西洋涛动(NAO)的年代际变化之间的联系,主要结论如下:(1)1959—2000年夏季欧亚中高纬流型指数有明显的年代际变化,1980年前后流型指数均值发生了年代际突变;(2)夏季欧亚中高纬流型指数的年代际变化特征与我国夏季降水、6月全球海表温度距平的年代际变化趋势具有一致性,印证了SSTA与夏季欧亚中高纬持续流型、持续流型与我国夏季降水之间的关联;(3)冬季NAO指数和夏季流型指数在年代际尺度上关系甚为密切,它们的年际相关也存在着年代际变化;(4)合成分析表明,NAO高指数及E型过程对应的春季SSTA分布形势极为相似,且突变前后与E、C型环流对应的海温异常的分布特征和关键区,在中期-月及年代际不同时间尺度上也表现出了一致性,印证了下垫面强迫在夏季欧亚中高纬持续流型的形成和维持中的作用。     

海洋与气候学视域下中北太平洋过渡区研究现状、启示与对策

中北太平洋过渡区是高低纬海洋西边界强化动力系统的接续区和交汇区,是大尺度和中小尺度海洋过程的突出集中区,是研究海洋和海气系统多尺度过程与海洋气候和环境生态效应的关键区。文章从海洋学和气候学角度简述中北太平洋过渡区相关海域有关科学研究成果,并就相关科学问题研究现状和不足提出启发性研究对策和建议。结果表明,中北太平洋过渡区对认识全球变暖背景下海洋与气候变化的临界条件、临界状态、跨界触发、通道机制等研究具有重要参考价值,建议通过国际合作主导引领相关地区海洋自主或联合调查,系统构建气候变化观测体系,发展多尺度过程互馈机制和可预测性研究,创建仿生仿真多功能耦合模型,突破致害致灾风险预评估与区划技术关键,为深化海洋与气候变化认识,防灾减灾研究,海洋区域治理和海洋环境与生态安全保障提供坚实的科技支撑。     

基于国家海洋治理和全球气候变化的我国海洋灾害防治

为建立和完善现代化的海洋灾害防治体系,提高我国海洋治理和应对全球气候变化的能力,文章以全球治理和国家治理为背景,在明确致灾因子、承灾体、灾害以及灾害风险和管理等基本概念及其内涵的基础上,分析全球气候变化背景下我国海洋灾害及其风险的特征以及海洋灾害防治的关键性和基础性科学问题,并提出我国构建海洋灾害防治体系的建议。研究结果表明:在全球气候变化的影响下,我国沿海地区的海洋灾害风险复杂多变且有所提升;提出以群-环-域为主体的体系架构,研究全球气候变化与区域海洋的响应和反馈、全球气候变化背景下海洋灾害与风险的特征和规律以及综合海洋灾害风险评估和海洋灾害防治等问题;在我国构建海洋灾害防治体系的过程中,应加强科学研究以及技术和信息支撑、促进区域和全球联动联防以及提高全社会对海洋灾害的认知和防范水平。     

我国沿海地区重特大海洋动力灾害应对策略研究

我国沿海地区是极端天气和气候事件易发频发区,也是重要的人口和经济聚集地。在全球气候变化背景下,风暴潮、海浪、海冰和海啸等海洋动力灾害的形成机理、发生规律、时空特征、损失程度呈现出新的特点,重特大海洋动力灾害对我国沿海地区造成的威胁不容忽视。文章阐述海洋动力灾害时空分布特征,在分析我国沿海地区应对海洋动力灾害现状基础上,提出我国沿海地区应对重特大海洋动力灾害的对策与建议:建议开展重特大海洋动力灾害防御相关立法研究,制订国家层面应对重特大海洋动力灾害专项应急预案,建立健全重特大海洋动力灾害保险风险补偿机制以及提升重特大海洋动力灾害科技支撑能力。     

太平洋年代际变化研究进展浅析

综述了近几年太平洋年代际变化形成机制或起因的7种代表性观点,对已有观点作了初步评述,并提出未来太平洋年代际变化研究应关注以下方面:太平洋年代际变化的多重模态及相应的多重机制,不同时空尺度海洋现象间的相互作用,南太平洋年代际变化及在全太平洋年代际变化中的作用,ENSO与PDO的预测,海洋环流的年代际变化及其对气候变化的作用,海洋热能、机械能的收支及转换等关键问题.     

东亚季风过渡带降水变化特征及物理机制研究进展

东亚季风过渡带地处东亚夏季风北边缘附近,是典型的生态脆弱区与气候敏感带。东亚季风过渡带降水变化同时与东亚夏季风和中高纬西风带环流系统的变化密切关联,变异机理与典型季风区和干旱区降水有较大差别。目前专门针对东亚季风过渡带降水变异机理的研究还比较少。 此文从东亚季风过渡带夏季降水的年际、年代际变化特征和物理机制出发,分别回顾热带关键区的海温异常和中高纬环流系统等对东亚季风过渡带夏季降水年际变化的影响,以及太平洋年代际振荡、大西洋多年代际振荡与气候系统外强迫对东亚季风过渡带降水年代际变化的贡献。最后, 在进展回顾的基础上,展望定量区分外强迫和内部变率对东亚季风过渡带降水年代际变化的相对贡献等未来需进一步开展的研究方向。     

热带太平洋5月份海气联合动力统计诊断

利用复EOF分析,将热带太平洋5月份的大气风场和海洋上层流场看作1个整体,对其作了动力统计诊断,用以揭示热带太平洋5月份大气、海洋环流异常与长江流域梅雨丰欠的关系并考察其年际和年代际变化.诊断结果表明:在同一EOF模态中,大气部分和海洋部分的结构有很大不同,海洋模态表现出较强的赤道陷波特征;在南、北纬5°之外,海洋流场已大幅衰减掉了,而大气风场该现象不明显.EOF第1模态模的时间系数振幅从1994年起增大趋势明显,这表明气候变化剧烈程度在加大;前2个EOF模态的时间系数均具有明显的年际和年代际变化.EOF第1模态为长江流域梅雨丰欠异常模态,大气存在经圈环流异常.EOF第2模态为ENSO模态,大气存在纬圈环流异常.黑潮因处5°N以北,已离开赤道,故其流速虽大,但流场偏差则很小,即其流速异常不明显.     

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。     

气候变化与亚太海洋区域:影响·适应·风险管理

本文回顾了国内外气候变化评估报告和相关研究成果,概述了气候变化对亚洲-太平洋地区(简称亚太地区)海洋区域的影响、适应和风险管理等.结果表明,亚太地区的气候与海洋环境发生明显变化,陆地和海洋表面温度上升,冰川和积雪等退缩,区域内的季风、降水和海洋环流的时空分布格局变化显著;气候变化对海洋区域的影响与风险主要表现为:海洋生境损失的增加和生物多样性的减少,海洋物种地理分布的迁移和季节活动规律的改变,中国近海赤潮和绿潮等生态灾害的频现,以及海平面的持续上升、风暴潮趋强和沿岸洪涝的频发及其对沿海地区经济社会安全和海洋产业可持续发展的威胁;并且,由于海洋气候变化的影响与风险分布具有明显的不均匀性,特别是海岸带低洼地等脆弱性较高的地区和社区,因此,基于风险管理的理念,总结了应对气候变化的若干协同适应策略与建议.     

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。     

海洋酸化对浮游植物生理生态影响的研究进展

当前全球气候变化下的上层海洋变暖与酸化对以浮游植物为主的海洋生态系产生了重大影响，理解此背景下的海洋浮游植物生理生态响应，对我们理解和抑制全球气候变化具有重要意义。在全球大气二氧化碳分压（pCO₂）升高情景下，浮游植物通过光合作用、微生物循环等过程，通过不同功能群对海洋生源要素循环模式的改变，进而影响区域及全球海洋的生物地球化学循环。研究全球浮游植物对海洋酸化生理生态的响应使得我们对生物地球化学系统的认识更加全面、系统。     

季风环流影响下的南海海洋细菌多样性特征初探

季风驱动下的南海海洋动力过程有着季节性的多尺度变化特征, 显著影响南海海洋生态系统的演化进程。海洋细菌作为海洋生态系统中物质循环和能量流动的重要组成部分, 对环境变化和海洋多尺度动力过程有着积极的响应。将微生物生态过程与海洋动力过程相结合, 研究微生物的群落结构、动态变化及其与海洋环境过程的耦合, 是目前国际海洋科学多学科交叉研究的热点之一。文章以国家自然科学基金重点项目“季风环流影响下的南海海洋细菌多样性特征及其生物海洋学意义”的主要研究成果为基础, 从南海北部上升流、海洋锋面、中尺度涡旋、次中尺度过程及其对海洋细菌多样性和生态系统可能的影响等几个方面, 探讨当前的研究进展和初步研究成果。     

海洋负排放技术及其生态治理功能前瞻

工业革命以来,人类活动导致的以二氧化碳为代表的温室气体持续排放,被认为与全球气候变化密切相关,引发诸多极端气候事件,导致海平面上升、海水酸化、海水暖化等一系列环境负面效应。海洋是地球最大的活跃碳库,增汇潜力巨大。为应对全球气候变化,人为干预海洋生态系统、促进其对大气二氧化碳额外吸收封存的海洋负排放技术体系成为国际研究热点。根据负排放技术的应用场景,目前海洋负排放技术体系涵盖侧重于生态保护和修复的滨海湿地蓝碳、侧重于环境友好型养殖产业的海水养殖环境碳汇和借助生态工程技术手段的负排放工程增汇。海洋负排放技术在实现人为增汇的同时,有望通过促进海洋生物的生长和繁殖、提高海洋生态系统的稳定性和抗干扰能力、促进海洋生态系统内部及其与陆地生态系统之间的资源循环利用,发挥其生态治理功能,从而应对海洋环流改变、海水酸化脱氧等全球海洋环境恶化以及人类活动污染的局部胁迫。     

南海开放共享航次关键科学问题的思考——从多尺度海洋动力学角度出发

南海是西太平洋最大的边缘海, 通过一系列的海峡与西太平洋和印度洋相联通, 其不同时空尺度的海洋环流动力过程及其生态环境效应是南海区域海洋学研究的重要内容。自20世纪50年代末全国第一次海洋普查开始, 我国对海洋调查的支持力度不断加大, 以科学考察船为代表的海洋科学观测平台建设不断加强; 进入新千年以来, 国内海洋科考船依托的各主要研究所和院校本着开放的理念, 先后组织多单位联合进行海上观测。尤其是最近10年, 国家自然科学基金委员会支持实施了船时共享航次计划, 进一步促进了国内海洋界的交流和合作, 南海区域海洋学的相关研究取得了很多重要的成果。从多尺度环流动力学的角度出发, 本文简要回顾了南海海洋观测的发展历程, 并初步总结了近些年来南海关键科学问题的研究进展, 包括南海和西太平洋的水体交换过程、南海中小尺度过程、多尺度相互作用及其生态环境效应等; 并且在现有的研究基础上, 对未来南海的观测和科学问题提出若干思考与展望。     

Renewable energy from the ocean

Growing concern over the threat of global climate change has led to an increased interest in research and development of renewable energy technologies. The ocean provides a vast source of potential energy resources, and as renewable energy technology develops, investment in ocean energy is likely to grow. Research in ocean thermal energy conversion, wave energy, tidal energy, and offshore wind energy has led to promising technologies and in some cases, commercial deployment. These sources have the potential to help alleviate the global climate change threat, but the ocean environment should be protected while these technologies are developed. Renewable energy sources from the ocean may be exploited without harming the marine environment if projects are sited and scaled appropriately and environmental guidelines are followed.     

国际海洋科技领域研究热点及未来布局

近年来,全球海洋研究呈现出若干新的特点。本文基于对近年来全球重要海洋研究进展信息,分析了全球环境变化背景下几个重要研究热点方向的最新进展,包括全球海洋物理环境变化研究、海洋塑料污染研究、海洋酸化研究、南北极和印度洋研究以及海洋技术开发等。基于对美国、英国、日本和俄罗斯等重要海洋国家最新发布的海洋科技创新政策和计划,分析了各国海洋科技未来布局和重点关注领域。最后,总结了全球海洋领域的发展趋势:(1)气候变化问题在海洋中的延伸效应将持续受到关注;(2)全球性海洋环境问题的导向作用更加明显;(3)海洋技术向智能化方向发展;(4)海洋战略规划的引领作用日渐加强。     

数字海洋环境信息应用保障系统设计与实现

介绍了数字海洋技术的研究现状,分析了目前存在的问题,并进行了系统设计,包括信息收集与更新、信息综合管理、信息三维可视化和全球电子海图四个分系统。实现海洋环境信息的三维数字化显示与管理、综合分析应用,构建更加全面、丰富的海洋环境数字地球,有利于加速海洋环境信息建设,形成与海洋强国战略相适应的海洋环境信息保障体系。     

海上风电工程对海洋生物影响的研究进展

随着世界各国对能源安全、生态环境、气候变化等问题日益重视,加快发展风电已成为国际社会推动能源转型发展、应对全球气候变化的普遍共识和一致行动。过去十余年,我国海上风电产业受益于国家政策的大力推动而蓬勃发展,大有乘势崛起,赶超其他清洁能源的势头。相比陆上风电场,海上风电场对环境的影响较小,但其开发实施以及运行对海洋生态环境和资源开发的累积影响还尚不明确。本文系统全面地梳理了海上风电工程对鸟类、鱼类、海洋哺乳动物、底栖生物、浮游生物及海洋生物多样性等影响的研究进展,总结了海上风电环境影响研究的现状。结合我国实际,提出了将科学研究与海上风电工程环境影响评价紧密结合,开展海上风电项目对区域生态环境影响的研究等有关建议。     

海洋温差能开发特点及其对生态环境的影响方式

根据海洋温差能转换(OTEC)工艺过程的特点,分析了海洋温差能开发对海洋生态环境的特殊影响。认为大流量吸排水形成的大尺度水团在海洋中的重新分布,致使厂址周边海水的层化结构和环流结构以及海水盐度、溶解氧和营养水平等参数发生变化,进而对海洋环境造成很大改变,形成了OTEC技术特殊的环境影响方式。还着重分析了羽状流对初级生产力的影响,以及卷载和冲击对海洋生物的影响,分析归纳了海洋温差能开发生态环境影响的关键评价因子,对下一步的研究重点提出了建议。为未来开展洋温差能开发以及全面评价海洋温差能开发造成的生态环境影响提供技术参考。     

国家自然科学基金共享航次计划固定调查断面概述

基于科考船的海洋调查是获取海洋变化第一手资料的重要方式,是孕育海洋科学原创成果的基础。2009年以来,国家自然科学基金共享航次计划实施情况表明,研究项目所需的海上调查“船时”和观测数据得以共享,但不同年份之间同一海域的站位设置及其观测方案变化较大,缺乏相对固定的调查断面研究。为进一步提升国家自然科学基金的资助成效,加强海洋过程的长期变化规律研究,自2020年起国家自然科学基金共享航次计划规划设置了34条固定调查断面,其中10余条固定断面调查要求已在随后的年度申请指南中发布。基于顶层设计思想提出的固定调查断面遵循了“突出重点、承前启后;科学引领、绩效为本;统筹兼顾、分步实施”的设置原则。其中,近海固定断面以生物多样性丰富、生产力水平较高、陆海相互作用强烈、受气候变化和人类活动双重干扰、资源环境问题突出的海域为重点,聚焦近海生态系统健康与服务功能维持、陆海相互作用的资源环境效应等关键科学问题;深远海固定断面则以对全球变化响应敏感、与我国海洋环境和气候变化关联紧密、海洋防灾减灾需求强烈的西太平洋和东印度洋海域为重点,聚焦地球系统多圈层相互作用、极端海洋环境与生命过程等关键科学问题。文章详细介...