南海海盆中尺度涡移动速度统计分析

基于1993-2017年卫星高度计数据得到的中尺度涡追踪产品，分析了1000 m以深南海海盆中尺度涡移动速度C的时空分布特征。结果表明，南海海盆气候态平均的中尺度涡纬向移动速度c_x均为西向，经向移动速度c_y在海盆西北侧为南向，东南侧为北向。c_y随经度的变化与背景经向流的变化一致，相关系数达0.96，而c_x的变化与背景纬向流和β效应有关。c_x和C存在明显季节变化，夏季最慢，冬季最快。年际变化上，c_x和c_y的大值多发生在太平洋年代际涛动（PDO）负位相期的La Nina年。中尺度涡在其生命周期的开始和结束阶段（即生成和耗散阶段）移速较快，而在稳定的“中期”阶段移动缓慢。该趋势与涡旋转速呈反相关，相关系数为-0.93。以移速小于1.5 cm/s和大于15.4 cm/s定义的极慢和极快涡旋，分别占总涡旋数量的1.5%和1.9%。移速极慢的涡多出现在海盆的中部，且主要发生在夏季；移速极快的涡多出现在海盆的边缘，且主要发生在冬季。机制分析显示，南海海盆中尺度涡移动速度的时空分布受到大尺度背景流场调制。     

南海西部风驱离岸急流次中尺度锋面的动力学分析

本文利用卫星观测资料和500 m分辨率数值模拟结果，结合理论分析，对南海西部夏季风场驱动的离岸急流海域次中尺度锋面及其不稳定对背景流场的动力学影响进行了研究。卫星观测和模拟结果表明，南海西部（WSCS）存在侧向尺度为O（1-10）km的次中尺度锋面，在地转和非地转运动的共同作用下，次中尺度密度锋面具有一阶Rossby（Ro）和Richardson（Ri）数。锋面诊断结果显示，沿锋面急流方向的风场强迫引起了显著的跨锋面Ekman净输送，有效地在跨锋面方向将表层冷水平流输送至暖水侧，导致海表浮力损失。减弱的垂向层结和增强的水平浮力梯度使得锋面海域出现负Ertel位涡（PV），表明该密度锋面易受次中尺度对称不稳定（SI）的影响。次中尺度锋面不稳定引起的跨锋面次级环流能够显著增强垂向速度，其最大值可达100 m·d^-1。能量评估结果表明，次中尺度湍流的两个主要能量源，即地转剪切项（GSP）和垂向浮力通量（BFLUX）在锋面海域显著增强表明在沿锋面急流方向的风场强迫作用下，大尺度地转流的地转剪切动能和锋面有效位能能有效地通过锋面不稳定向次中尺度过程传递。因此，次中尺度锋面及其不稳定有助于增强局地垂向交换和正向串级地转能量，可以为夏季WSCS高叶绿素浓度的相干结构和锋面地转能量的正向传递提供新的动力解释。     

南海北部次中尺度过程数值研究

近年来的观测与理论研究发现,海洋上混合层存在一类水平尺度为0.1~10km、时间尺度为~O(1天)的重要物理过程,称之为次中尺度过程。该过程具有较大的罗斯贝数(Ro)和较小的理查森数(Ri),它能有效地通过次级不稳定从中尺度地转过程中汲取能量,并向小尺度湍流混合串级,从而对上层海洋物质能量输运、中尺度过程变异、海气相互作用,以及混合层再分层等产生重要影响。利用区域海洋模式系统ROMS(Regional Ocean Modeling System)进行水平分辨率约为1km的高分辨率数值实验,对南海北部的次中尺度过程进行了初步探讨。分析结果表明,南海北部海域有着丰富的中尺度涡旋与海洋锋面活动,且涡旋与锋区边缘存在显著的次中尺度现象。通过对次中尺度涡旋个例的稳定性和能量分析发现,锋面海域强烈的水平浮力梯度导致了涡丝边缘的Ertel位涡小于0,并引起对称不稳定,锋生作用是该次中尺涡旋南侧发生对称不稳定的主要动力机制。同时,对称不稳定能有效地从地转剪切中汲取能量并向小尺度湍流混合串级,其能量汲取的最大值出现在20m深度,约为4×10~(–7)W×kg~(–1)。     

南海中尺度涡研究进展

根据维基百科的定义(https:∥en.wikipedia.org/wiki/Edd),海洋中水平直径在10~500km、持续时间由数天至数月之间的水平旋转水体通称为中尺度涡。南海中尺度涡最早发现于1956年,60a来的观测与研究表明,南海是中尺度涡多发、频发海区。南海中尺度涡研究大致经历了早期发现、将中尺度涡当作单体运动现象研究、统计分析和当作群体运动现象研究等阶段,本文概要评述南海中尺度涡研究发展史和近年最新研究进展。经过60a的观测与研究,南海中尺度涡的宏观特征,包括三维结构和运动学,已大致清楚。南海中尺度涡全年皆可发生,主要分布在水深大于1 000m的深海盆,其中吕宋海峡以西和海盆西边界最为集中,气旋式冷涡和反气旋式暖涡发生概率大致相同。南海中尺度涡海面半径大多分布在50~150km,半径随水深减小,平均水平尺度比太平洋的涡旋要小。涡旋个数逐月变化,但季节规律不明显;年际变化幅度约20%,但与ENSO无明显对应关系;年平均个数的统计结果不一,最少11个·a~(-1),最多49个·a~(-1)。南海中尺度涡旋转流场从表层一直延伸到海底,流矢量表层(100m)最大(可达40cm·s~(-1)),随水深减小,2 000m仍可达3.5~5.0cm·s~(-1),但相对涡旋中心不对称,涡轴线向西倾斜。南海中尺度涡以2.0~9.0cm·s~(-1)的速度向西传播,低速区分布在深海盆东边界和西南部分海域。海面涡度平均值在5.4×10~(-6)~20×10~(-6) s~(-1)区间,高于太平洋平均值。近期研究把南海中尺度涡视为群体运动现象,先后提出长寿涡列、驻波模态和罗斯贝标准模等新概念。关于南海中尺度涡的发生机制,前人多认为黑潮和南海局地为起源。最新观点认为以罗斯贝波和中尺度涡为表现形式的太平洋中尺度扰动直接进入南海,并与海盆固有振荡模态发生共振,从而构成太平洋起源。而南海中尺度涡耗散过程、中尺度涡与其他海洋过程的相互作用有待进一步研究。     

南海贯穿流荷载中尺度过程能量学诊断

本文利用南海海洋再分析产品REDOS(Reanalysis Dataset of the South China Sea)和风场资料CCMP(Cross-Calibrated,Multi-Platform),通过能量诊断探讨了越南沿岸南海西边界流(南海贯穿流主体部分)区域夏季(6—9月)涡流相互作用的年际变化特征以及平均流对中尺度过程的贡献。结果显示,在季风和西边界强流、南海贯穿流的共同影响下,越南沿岸东向急流和双涡结构的能量分布和收支有显著的年际差异。尽管涡动能(EKE,Eddy Kinetic Energy)和涡动有效势能(EPE,Eddy available Potential Energy)的量级基本一致,但二者在水平和垂向空间分布上存在明显差异,这与夏季风影响下的南海西部边界流,越南离岸流的上层海洋密度梯度、流速大小和剪切导致的斜压、正压不稳定性等因素相关。同时随着深度的增加,密度梯度变化相对水平速度剪切对海洋涡流过程的影响逐渐凸显。EKE能量收支分析表明,压强与风应力主要做正功,是维持EKE稳定的主要能量来源,而EKE平流项既可以促进涡旋的增长,也会造成涡旋的消耗,对EKE的年际变率影响比较显著。正压不稳定导致的能量转换主要影响南海西部边界流区域,并存在显著年际变化,并且在风和平均流的影响下,沿贯穿流方向存在显著空间分布差异。越南离岸流正异常年,整体呈现平均流向涡旋传递能量;负异常年,出现EKE反哺平均动能的情况。     

中尺度涡旋影响吕宋海峡黑潮变异的动力机制

使用1.5层约化重力准地转模式,研究了西边界流在西边界缺口处当处于迟滞过程的临界状态时,其路径转变受中尺度涡旋影响的动力机制,初步探讨了中尺度涡旋影响西边界流在缺口处路径变化的几种形式.结果表明,气旋和反气旋中尺度涡旋都可能使西边界流产生由入侵流态到跨隙流态的转变,而只有反气旋式中尺度涡才有可能诱发西边界流由跨隙流态向入侵流态的转变.当西边界流远离其临界状态时,其路径不容易受中尺度涡旋的影响,此时跨隙的西边界流会阻挡中尺度涡旋在缺口处的向西传播,并迫使涡旋在吕宋海峡东侧向北移动.以上结果用来解释了吕宋海峡黑潮变异的某些结构特征.     

基于高分辨ROMS模式的黑潮延伸体次中尺度涡各向异性分析

次中尺度过程的水平空间尺度约为0.1~10km, 时间尺度约为1天, 里查森数和罗斯贝数为0(1), 能有效地从中尺度环流中汲取能量向小尺度湍流串级, 并对上层海洋物质的垂向交换有着重要影响。本文基于水平分辨率为~500m的高分辨率ROMS(regional ocean modeling system)数值模拟结果, 采用方差椭圆方法, 评估了黑潮延伸体海域上层海洋次中尺度涡旋的各向异性特征, 并探讨了涡旋各向异性值的大小与次中尺度过程特征参数的相关性。研究结果表明, 黑潮延伸体主轴强流区域的次中尺度涡旋各向异性值明显小于两侧海域, 主轴区域的次中尺度涡旋特征明显强于流轴两侧海域, 各向异性值与次中尺度过程的强弱有着较为显著的负相关关系, 表明次中尺度过程具有较小的各向异性特征(更趋各向同性)。方差椭圆表征了涡与平均流相互作用过程中的能量反馈机制, 较大的各向同性特征意味着动能更趋正向串级。     

卫星跟踪浮标和卫星遥感海面高度中的南海涡旋结构

选择4个南海卫星跟踪Argos漂流浮标及同期的TOPEX／Poseidon卫星遥感海面高度资料，研究了南海海域涡旋的活动及空间结构。这4个Argos漂流浮标的轨迹除了基本符合各季节海盆尺度环流趋势外，分别在菲律 宾以西、越南外海、南海中部等海域呈现出中尺度旋转轨迹。这些尺度涡旋现象在同期的TOPEX卫星遥感海面高度异常（SSHA）分布中得到了准确印证，并在诊断得到的地转流场中对应了一系列瞬变的中尺度涡旋运动。     

卫星和模式数据分析的南海中尺度涡的统计特征

为了进一步了解南海中尺度涡的统计特征,利用OFES数据资料和最新的AVISO卫星资料,采用速度矢量涡旋识别方法和空间距离搜索法,对南海中尺度涡的特征加以统计分析。结果表明,南海海域是中尺度涡的多发区,尤其是在南海北部靠近吕宋海峡的区域存在较多的中尺度涡,这些中尺度涡的运动方向都是自东向西;同时在南海的西边界流区也存在较多的中尺度涡,它们的运动轨迹则是与局地的表层流的方向有很大的关系,有很多是自南向北运动。同时西北太平洋的西边界流处也有大量的Rossby波以中尺度涡的形式传来。     

基于高分辨ROMS模式的黑潮延伸体次中尺度涡各向异性析分

次中尺度过程的水平空间尺度约为0.1～10km,时间尺度约为1天,里查森数和罗斯贝数为(1),能有效地从中尺度环流中汲取能量向小尺度湍流串级,并对上层海洋物质的垂向交换有着重要影响。本文基于水平分辨率为～500m的高分辨率ROMS(regional ocean modeling system)数值模拟结果,采用方差椭圆方法,评估了黑潮延伸体海域上层海洋次中尺度涡旋的各向异性特征,并探讨了涡旋各向异性值的大小与次中尺度过程特征参数的相关性。研究结果表明,黑潮延伸体主轴强流区域的次中尺度涡旋各向异性值明显小于两侧海域,主轴区域的次中尺度涡旋特征明显强于流轴两侧海域,各向异性值与次中尺度过程的强弱有着较为显著的负相关关系,表明次中尺度过程具有较小的各向异性特征(更趋各向同性)。方差椭圆表征了涡与平均流相互作用过程中的能量反馈机制,较大的各向同性特征意味着动能更趋正向串级。     

南大洋环流动力学研究动态

本文基于南大洋环流研究最新资料，从资料来源、动力模式以及有待解决的问题几个方面较详细地阐述南大洋环流动力学研究动态。     

长江口外赤潮多发区近几十年来的古生产力记录及环境意义

选取长江口外赤潮多发区沉积物柱状样,在高分辨率测年基础上,通过有机碳、有机碳同位素(δ13C)、生物硅、绿素等多项指标的分析获得了调查海区古生产力的变化信息。并结合近几十年来营养盐浓度及组成结构的变化探讨了海洋浮游藻类组成结构的变化在海洋古环境中的记录。柱状样年代可追溯到20世纪40年代初。δ13C值在柱中的分布为-26.15×10-3~-19.5×10-3,表明有机碳为陆源与海生的混合。生物标志物在柱状样中的分布可大致分为三个阶段,50年代以前含量均较低;50年代至80年代含量均增加,表明海洋浮游藻类活动强烈且以硅藻为主,与此阶段长江口营养盐浓度迅速增加相对应;80年代以后,生物硅的含量下降至整个柱中最低水平,绿素有所降低,但高于50年代前的水平,而有机碳含量增加,表明在该时段硅藻生物量降低,其他藻类生物量有所增加,这与长江口营养盐氮盐持续增加而硅酸盐逐年降低、氮与磷的含量比值、磷与硅的含量比值迅速增大有关。沉积记录还表明此阶段陆源有机碳的贡献增强。     

Trends in the variation of the sea level in the lagoons of the Southeastern Baltic

This paper analyses the global tendency of the sea level rise (SLR) and its long term influence on the sea level upstream drainage cascade based on the example of the level’s variation in the Vistula Lagoon of the Baltic Sea compared to the other lagoons and coastal regions of the southeastern part of the Baltic Sea. A steady positive trend in the water level variations was revealed; its magnitude varies significantly depending on the time period. In general, during the 100–150 year period, the rate of the SLR in the lagoons and coastal areas of the Baltic Sea (1.7–1.8 mm per year) is close to the SLR rate in the World Ocean. In the second half of the 20th century, the increased rate of the SLR in the lagoons and marine areas became stronger (up to 3.6 mm per year in the Vistula Lagoon and in 1959–2006 in the sea and exceeded the rate of global ocean SLR). It dramatically increased at the end of the last century both in the lagoons and in the sea (up to 10.0–15.0 mm per year). This is the response not only to the global climate warming but it is likely that it is also a response to the changes of the climate driving forces that influence the regimes of the local wind and precipitation in the catchment.     

Modeling the water circulation in the North Atlantic in the scope of the CORE-II experiment

A numerical experiment on the reproduction of the variability in the state of North Atlantic water in 1948–2007 with a spatial resolution of 0.25° has been performed using the global ocean model developed at Institute of Numerical Mathematics, Russian Academy of Sciences (INM RAS), and the Shirshov Institute of Oceanology (IO RAS) (the INM–IO model). The data on the state of the atmosphere, radiation fluxes, and bulk formulas of the CORE-II protocol are used as boundary conditions. Five successive 60-year calculation cycles have been performed in order to obtain the quasi-equilibrium state of a model ocean. For the last 20 years, the main elements of large-scale ocean circulation have been analyzed and compared with the WOA09 atlas data and the results of other models.     

近30年来莱州湾滨海湿地景观格局变化特征研究

基于莱州湾滨海湿地特征以及野外实地观测数据,利用landsat遥感影像手段,揭示1990-2018年莱州湾滨海湿地景观格局变化特征,并结合景观指数分析莱州湾滨海湿地异质性。结果表明,1990-2018年间,莱州湾滨海湿地呈现人工滨海湿地面积增加而天然滨海湿地面积减少的趋势。截至2018年莱州湾滨海湿地面积总计1954 km²,其中天然滨海湿地面积约811 km²,人工滨海湿地面积约1143 km²,分别占42%和58%,滨海湿地向建设用地转化的趋势明显。斑块数量(NP)、景观形状指数(LSI)等景观指数值逐年增加,表明莱州湾景观格局变化明显且破碎化程度加重。莱州湾滨海湿地不同岸段之间景观格局变化的驱动机制不完全一样,造成其破碎化程度加重的自然驱动力有河口冲淤、降水量变化等;人工驱动力主要为城市建设、港口码头、集约用海区建设、养殖业和制盐业的开发利用等。以期对莱州湾滨海湿地生态系统退化原因、合理利用和优化土地空间布局、采取有效措施保护及恢复滨海湿地提供一定的技术支持。     

Distribution of Pacific-origin water in the region of the Chukchi Plateau in the Arctic Ocean in the summer of 2003

1Introduction Besidestheprecipitationandriverdischarges,the watersinthePacificOceanandtheAtlanticOceanare thesourcesoftheArcticOceanwater.TheAtlantic waterenterstheArcticOceanviatheFramStraitand theBarentsSea.Foritsdenserfeatureduetohigh salinity,mostofitsinkstothenorthofSvaldbardand circulatesinallthedeepbasinsintheArcticOcean, formingthedeepandbottomwatersoftheArcticO- cean(Aagaardetal.,1985;Rudelsetal.,1999).The BeringStraitistheonlychannelforthePacificwater toflowintotheArcticOce…     

The Moho transition zone in the Oman ophiolite-relation with wehrlites in the crust and dunites in the mantle

Field data in the Oman ophiolite show that the Moho transition zone (MTZ), which is on average 300 m thick above mantle diapirs, reduces to 50 m away from diapirs, with a sharp transition at the outskirts of the diapirs. We show here that this reduction is dominantly due to compaction of a dunitic mush present above diapirs in the MTZ, with upward injection of a wehrlitic magma in the crust, and, to a lesser extent, due to tectonic stretching. In order to explain the fraction of wehrlites injected into the crust, which is in the range of 25%, it is necessary that mantle upwelling is active, with a mantle flow velocity away from diapirs several times faster than the spreading velocity. If this velocity exceeds 5 times the ridge spreading-rate, a significant part of the MTZ may be entrained down into the mantle, flowing away from the diapir as tabular dunites.     

Variability of the Kuroshio in the East China Sea in 1995

INTRODUCTIONTherearemanyresearchworksabbottheKUrOShioVTanditSSeaSOnalvacationintheEastChinaho(GUan,1988;Nishizawaetal.,1982;TangandTaShiro,1993;SunandKaneko,1993;Yuanetal.,1990;Yuanetal.,1993;Yuanetal.,1994;Yuanetal.,1995;LiuandYuan,1997a,b).~previou...     

近15 a来三门湾海域氮、磷营养盐分布与富营养化状况的变化分析

以1997年8月中旬和2011年10月中旬对三门湾附近海域开展的海域水质现状调查为依据,分析了近15 a间该海域水体环境氮、磷营养盐的分布现状及变化特征。结果表明:近15 a来,三门湾海域的无机氮和活性磷酸盐含量均成倍增长,水体营养程度由轻度富营养化逐步上升为重度富营养化;从营养结构来看,活性磷酸盐仍为限制性富营养化因子;大量的海水养殖是导致该海域营养盐大幅提高的直接原因。因此,为控制三门湾的富营养化现象进一步加剧,建议适度控制海水养殖规模,调整海水养殖结构,加强对三门湾沿岸排污控制,以获得养殖经济效益和生态环境效益的协调、可持续发展。