1993—2006年北太平洋海平面变化特征及影响因素

利用1993—2006年间卫星高度计资料分析北太平洋海平面的变化特征,结合同期上层海洋温度、盐度数据以及风应力资料分析比容海平面和风对海平面变化的影响。结果显示:1993—2006年北太平洋上升海域主要位于洋盆西侧中低纬度海域,高纬度海域及大洋东侧的中低纬度海域海平面呈下降趋势;同期比容海平面线性速率的空间分布与海平面相似。整个北太平洋海平面高度平均线性上升速率为2.9 mm/a,比容海平面平均线性上升速率为1.4 mm/a。比容变化对海平面上升趋势的贡献为47.5%。北太平洋海平面的季节变化占绝对优势,主要为1和0.5 a周期,对海平面距平做EOF,其第一和第三模态为季节模态。海平面季节变化的影响因素中,比容变化与海平面有相同的季节变化周期,比容海平面距平EOF的第一和第三模态为季节模态,分别与海平面的第一和第三模态空间分布相似,时间系数相关性好,比容变化在海平面季节特征中起到最主要作用。另一个因素风场主要通过Ekman抽吸和Rossby波的西传影响海平面的分布,其季节特征对海平面的季节特征有影响。北太平洋海平面也具有28个月的年际变化周期,海平面距平EOF第二和第四模态表现出年际变化特征。比容变化也具有28个月的显著周期,其距平场的第二和第四模态为年际变化模态,其中第二模态与海平面第二模态空间分布相似,时间系数相关性很好,海平面年际变化中比容起到重要影响。     

北太平洋海浪场和风场特征分析

利用欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF——European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的1979年1月2014年12月逐6 h的ERA-Interim有效波高和10 m风场资料,分析了近36年期间北太平洋海域海浪场和风场的变化特征。结果表明:1)中低纬度的西北太平洋波高有逐年线性递增趋势,大约在0.2~0.6 cm/a,而低纬度的太平洋东北部海域则以-0.4~-0.2 cm/a的趋势减小。2)风速线性变化趋势显著的区域主要集中在太平洋东北部低纬度海域,约以1.0~2.0 cm/(s·a)的速度在增加。而日本岛四周、菲律宾半岛以南等海域大都以-1.0~-0.5 cm/(s·a)的速度减小。3)北太平洋海域波高和风速都具有明显的季节变化特征,两者具有很强的相关性。西风带内有一个个波高超过10 m的风暴圈,其波高受风浪和涌浪的双重作用。这可为航海、海洋工程设计、军事及海洋能开发与利用等方面提供科学依据。     

基于实测数据的全球波候研究

利用近20a(1993—2011年)卫星高度计的实测数据分析了年平均海浪的空间特征及海浪的多年变化趋势。研究结果表明:海浪的大值分布路径与风场的大值分布有明显的一致性,风场是影响海浪空间分布的重要因素。海浪在北太平洋有明显的减小趋势;在东北大西洋有弱的减小趋势,与此相反,西北大西洋的海浪有明显的增加趋势;海浪在印度洋、大西洋的低纬度区域及太平洋东岸的低纬度区域有弱的增加趋势;在30°S～45°S的南太平洋区域增加趋势较强。     

北太平洋海温的主成分分析

对北太平洋(55°～20°N)的SST进行了主成分分析(1951～1986年)。分析表明:前五个特征向量空间型是北太平洋SST非季节变化的主要型,它们约占海温场总方差的50％。第一特征向量空间型反映了与埃尔—尼诺现象有关的大尺度分布特征。相应的时间系数序列的变化,可以清楚地鉴别50年代以来出现的埃尔—尼诺时期。它的10阶多项式反映了历史上的变暖(变冷)和变冷(变暖)期。其余特征向量空间型,反映了占北太平洋大气活动中心(如阿留申低压和西太平洋高压)和洋流区、非洋流区有关的海温分布特征。同样,对它们的时间系数序列进行了分析讨论。最后,根据前五个时间系数的线性变化趋势。对北太平洋海温变化趋势进行了讨论。     

北太平洋冬季SST、风场及环流对淡水强迫的响应

通过海气耦合模式CCSM3(The Community Climate System Model version 3),研究在北大西洋高纬度淡水强迫下,北太平洋冬季的海表温度SST、风场及流场的响应及其区域性差异。结果表明:淡水的注入使北太平洋整体变冷,但有部分区域异常增暖;在太平洋东部赤道两侧,SST的变化出现北负南正的偶极子型分布。阿留申低压北移的同时中纬度西风减弱,热带附近东北信风增强。黑潮和南赤道流减弱,北太平洋副热带逆流和北赤道流增强,日本海被南向流控制。风场及流场的改变共同导致了北太平洋SST异常出现复杂的空间差异:北太平洋中高纬度SST的降温主要由大气过程决定,海洋动力过程主要影响黑潮、日本海及副热带逆流区域的SST,太平洋热带地区SST异常由大气与海洋共同主导。     

基于ERA-Interim资料近37年南海波浪时空特征分析

基于ECMWF的ERA-interim37a的风场及海浪场再分析资料,探讨了南海海域波浪的时空分布特征,主要分析了波浪场和风场的空间分布、季节特征以及4个海域(南沙、西沙、中沙、东沙)波高与周期的联合分布以及南海波高的长期变化趋势。结果表明:南海海域的有效波高大值区呈东北-西南走向,且具有明显季节性变化特征,波高与风速以及波向与风向整体相关性较好;有效波高和波周期有良好的对应关系,不同区域波高与周期联合分布相近。1979—2015年期间,南海大部分海域的有效波高呈逐年递增趋势,其量值约为0.2~0.8 cm/yr。本文的研究成果,对南海远洋运输、海洋工程设计、岛礁建设及海洋能开发与利用等有着重要的参考价值。     

北太平洋风场变化对东亚陆架海SST的影响

太平洋内部的气候变化与东亚陆架海海洋环境变化密切相关.本文利用OAflux资料、NCEP再分析资料,分析北太平洋内部风场的时空变化特征,将其距平场序列与东亚陆架海SSTA序列进行相关性分析,找出对东亚陆架海SST影响显著的风场关键区.结果表明:东亚陆架海SST距平序列与PDO指数同期相关系数接近于0,说明北太平洋内部异常信号只能通过斜压Rossby波调整影响东亚陆架海SST,不存在正压调整过程;北太平洋风场“关键区A、B”对东亚陆架海SST的变化影响最显著,且1958-2010年,2个风场“关键区”风速异常增强,分别被风应力旋度偶极子、异常负风应力旋度场控制,异常信号从中东太平洋传递到东亚陆架海,导致该海区SST明显升高,尤其是黑潮海域;“关键区A、B”风场异常信号分别超前东亚陆架海SST变化4a (7a)、4a时呈显著正相关,该时间基本与斜压Rossby波从大洋中东部传递到西部或副热带环流对风场变化通过斜压Rossby波进行调整所需的时间一致.     

北太平洋海洋异常加热主要型及其与海面水温的关系

本文用经验正交函数(EOF)对北太平洋海面加热场进行了分型,讨论了第一和第二特征向量场的时空分布特征,并分析了与北太平洋海温场的关系。结果指出,冬季第一特征向量场以北太平洋中西部和东部的特征值反号为主要特征,夏季则以全区的特征值同号为基本特色。同时指出,在北赤道流和北太平洋海流区,海温的变化对海面加热场主要型有重要影响,尤其在夏、秋季节;在其它海域,无论是冬季还是夏季,两者均无明显的联系。     

北太平洋冬季大气年代际振荡及其相关的SST变化

20世纪60年代， Namias(1969)就发现北太平洋海平面气压(SLP)存在10a以上长周期的变化，这种变化与北美冬季气温异常密切相关。70年代以后，又有人(White et al.，1972； Trenberth，1990； Trenberth et al.，1994)对上述变化作了进一步的验证，并指出1976年以后北太平洋的SLP异常偏低，即阿留申低压异常偏强。以阿留申低压为主要活动中心的大气年代际振荡被称为北太平洋涛动(NPDO)，它与北大西洋涛动(NAO)一起构成年代际气候变动最重要的观测依据，北太平洋年代际振荡的机制也引起了人们的广泛兴趣。作为大气运动的缓变下垫面强迫之一的海表面温度(SST)，它的异常变化对年际气候的显著影响已被公认(Wallace et al.，1981，1998)，由此推断，其对年代际时间尺度气候变化的影响可能也不可忽视。众所周知，SST年际变化最显著区位于赤道中东太平洋(如Nino 3区)，而与北太平洋年代际振荡显著相关的SST变化(时间变化和空间分布)又如何呢?作者就这一问题，分析了北太平洋大气环流年代际振荡的时、空变化特征，并揭示了与之相关的SST变化的时间变化和空间分布。     

北太平洋热含量的年代际变化特征及其与阿留申低压的关系

使用经验正交函数(EOF)等方法,分析了北太平洋(20°～60°N,120°E～120°W)上层海洋热含量(HST)、海表面气压(SLP)、海表感热和潜热通量的年代际变化特征,并探讨了北太平洋HST与阿留申低压在年代际时间尺度上的关系。研究表明:第1特征向量能很好地代表北太平洋HST年代际尺度上的时间和空间变化特征。在近50a中,北太平洋HST具有明显的年代际变化特征,周期约为25a,其中在20世纪60年代中后期到90年代初存在一个较强的完整周期震荡。变化中心位于38°N左右的西北太平洋,且在155°W处向南延伸。根据北太平洋上层海洋HST的冷、暖异常和增、减热趋势,年代际背景场可分为冷态和暖态以及增热期和减热期。对比研究发现,在年代际尺度上,北太平洋上层海洋热含量的增、减热过程通过影响以西北太平洋为中心的海表热通量,进而对阿留申低压有一定的控制作用。热含量增热过程对应于弱的阿留申低压,减热过程对应于强的阿留申低压,阿留申低压的响应一般滞后热含量增、减热趋势变化1～2a。北太平洋年代际背景场对其年际变化有较强的调制作用,且这种年际变化跟ENSO事件有一定的对应关系。     

北黄海盆地北缘断裂带及其特征

根据最新调查获得的北黄海盆地海洋重力、海洋与航空磁力和多道地震资料,结合以往周边地区的资料,编制了北黄海空间重力异常图、布格重力异常图、磁力异常图。在重磁基础图件的基础上,通过解析延拓、任意方向导数计算、离散小波变换等处理,结合地震和地质资料,对北黄海北缘断裂带进行了综合分析。确定了北黄海北缘断裂带的存在,并对该断裂带的延伸长度、切割深度和性质进行了分析,指出北黄海北缘断裂带是辽东隆起与北黄海盆地的界线,断裂带两侧具有明显不同的地球物理场特征;而且断裂带具有多期活动的特点,对北黄海盆地的形成演化具有重要的控制作用。     

北太平洋深海鳕科鱼类分类和分布的研究

本文在查阅国内外相关资料的基础上,系统整理了北太平洋深海鳕科鱼类的分类检索,共分为5属16种.列表描述了其地理分布,并附简图.最后根据当前世界渔业资源状况,对深海鱼类资源的开发利用提出了建议,以期能为世界渔业的可持续发展提供帮助.     

北黄海及其围域地区北北西和北东东向断裂的岩组学

北黄海位于辽东半岛,山东半岛与朝鲜之间,海域及周围地区广泛发育了北东东向和北北西向断裂,据物探资料,它们控制了中、新生代盆地的成生与发展。我们通过部分同方向断裂的岩组学研究,将岩组动力学分析的观点引进岩组图的解释,获得了几点新认识: (1)显微统计测量得到的信息与宏观构造分析有机地结合起来,是对一个地区进行变形史分析的有效研究方法。 (2)以石英在变形过程中仅能以菱面或锥面为主要滑动面为基础,分析北黄海围域断裂的岩组图形,得出了与宏观一致的结论。 (3)北黄海及周围地区的北东东向和北北西向断裂,在第三纪末改变了一次动力学性质,是起因于太平洋板块运动方向的变更。     

北太平洋热通量场的时空变化特征及其与大气环流的关系

利用ＣＯＡＤＳ资料，首先计算了１９４９－１９７９年逐月北太平洋洋面的潜热通量与感热通量之和，并进行ＥＯＦ分解，然后分析它们的时空变化特征。结果表明：１、在北太平洋，季平均热通值的季节变化具有两种形式，而且主要决定于风速值的季节变化，尤以东亚季风的效应为最明显。２、暖池区全年平均的多年月平均热通量及其标准差都居北太平洋诸洋流区之首。３、北太平洋异常热通量场具有最重要的两种类型。１月异常热通量主要类型     

北黄海沉积速率及其沉积通量

黄海大陆架沉积物多来自黄河的输入,区域性环流模式控制着这些沉积物的输送过程。目前对浅海陆架沉积物沉积过程和沉积环境的研究很少,尤其是北黄海沉积物的堆积过程和沉积通量。我们对9个沉积岩心进行了210Pb分析测定,绘制了210Pb活度的垂直分布图,并计算了沉积通量,北黄海沉积通量为0 06～1 18g/(cm2·a),北黄海中部泥质区沉积通量低于0 33g/(cm2·a)。大多数的210Pb垂直分布呈两层分布模式,不同的垂直分布反映了水动力和沉积过程的时空变化。为了评价北黄海的物源和沉积环境,测定了10个表层沉积物样品的化学元素含量,测定结果表明北黄海泥质区沉积物是多源沉积,但其主要来源还是黄河的输入。     

华北板块东部中生代构造变形与盆地格局

华北板块东部印支和燕山期构造演化差异、盆地分布格局变迁及其空间叠合关系是中国东部构造变化的结果。中生代期间，郯庐断裂带应对应依兰—舒兰断裂带，它们与兰考—聊城—盐山—台安—大洼—敦化—密山断裂带呈共轭关系。两断裂带将华北板块东部分割为多个三角块体，三角块体的构造演化与陆内壳下拆沉和壳内挤出逃逸构造有关，并控制了华北东部燕山期高原隆升及岩石圈减薄、郯庐左行走滑机制及其两侧反对称盆地格局和挤压与伸展型盆地共存的现象。     

华北地块中-上元古界上升流沉积相及其与油气的关系

华北地块上的中－上元古界是我国最古老的沉积岩系，分3系、12个组，通过岩性、沉积相和古生物等分析，发现其中有丰富的上升流沉积相，并可分为3个亚相：富镁碳酸盐岩夹燧石薄层亚相、黑色页岩亚相和叠层石亚相等。上升流引发缺氧事件，形成中－上元古界中重要的烃源岩。研究表明，上升流沉积相与地层中有机质含量呈正相关关系，因而根据地层中上升流沉积相的发育程度，可对本区中－上元古界中的油气作出评价，上升流的发现开拓了本区油气资源研究的新方向。     

副热带南北太平洋经向模与ENSO的关系

本文利用Hadley中心的海表面温度、海洋再分析资料ORAS4(Ocean Reanalysis System 4)的海表面高度、NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的海气界面风场及热通量等数据,分析了1948-2018年期间副热带南、北太平洋经向模(South Pacific meridional mode,SPMM、North Pacific meridional mode,NPMM)的基本特征及其与厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o and Southern Oscillation,ENSO)的关系。结果显示,两个副热带太平洋经向模对应的海表面温度异常都呈现南北反位相的偶极子结构,并与ENSO关系密切:当Ni?o3.4滞后北太平洋经向模10个月时,二者达到最大正相关;Ni?o3.4滞后南太平洋经向模6个月时,二者达到最大正相关。换句话说,在副热带太平洋发生北太平洋经向模正位相事件(北太平洋东南暖,西北冷)1 a后或者南太平洋经向模正位相事件(南太平洋东北暖,西南冷)半年后,热带太平洋可能会发生厄尔尼诺事件。据此,利用二元线性回归方法建立了基于南太平洋经向模和北太平洋经向模预测ENSO的统计模型,得到拟合的Ni?o3.4和观测的Ni?o3.4之间的相关系数达0.57,预测效果良好。     

春季西北太平洋水体中甲烷和氧化亚氮的分布及海气交换通量

于2010年5—6月搭乘日本KH10-1航次,对西北太平洋两个不同深度站位甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的垂直分布及海气交换通量进行了研究。结果显示:研究海域表层海水中CH4和N2O浓度分别为(2.55±0.22)nmol/L和(7.50±1.11)nmol/L,饱和度分别为126%和116%,均处于轻度过饱和状态。在垂直方向上,CH4浓度分布呈现次表层极大的特征,次表层以下CH4浓度随深度增加逐渐减小。CH4次表层极大值可能是由于细菌利用甲基化合物进行好氧产生和在悬浮颗粒物、浮游动物或其他海洋生物肠道内厌氧微环境产生的综合作用造成的。N2O浓度随深度的增加而增大,在跃层下部达到最大值,N2O与溶解氧的垂直分布呈镜像关系。水体中N2O主要通过硝化过程产生。利用LM86和W92公式计算得到CH4的海气交换通量分别为(0.76±0.57)μmol/(m2·d)和(1.57±0.67)μmol/(m2·d),N2O的海气交换通量分别为(1.96±0.24)μmol/(m2·d)和(3.08±0.38)μmol/(m2·d),因此西北太平洋是大气CH4和N2O的净源。     

北黄海盆地褶皱分布与成因类型

北黄海盆地为叠置在华北地台上的中新生代断陷盆地,在地史上经受了多期区域构造运动的改造,地层变形强烈,褶皱构造相当发育,分为伸展型、压缩型、重力型和热力型4大成因类型。其中,与张性正断层相关的伸展型褶皱分布范围最广,可进一步划分为牵引褶皱、逆牵引褶皱、滚动褶皱、翘倾褶皱、补偿性挤压背斜和断层-位移褶皱;形成于区域挤压应力场的压缩型褶皱包括非反转挤压褶皱和反转褶皱,在东部和中部坳陷表现明显;重力型褶皱以发育于古潜山之上的披覆背斜比较常见;由岩浆活动引起的热力型褶皱不甚发育,目前仅见于东部坳陷。