热带海洋-大气耦合的主模态

依据1948年1月～2005年12月NCEP的海表温度(SST)和大气再分析的月平均资料,利用MCA方法,首次确定了代表全球热带海洋-大气相互作用的最主要信号的热带海洋-大气耦合主模态,该主模态随时间的变化与热带太平洋埃尔尼诺-南方涛动(ENSO)模态非常一致,揭示了该主模态包含以下海洋-大气相互作用物理过程:秋季印度尼西亚海洋-大陆区上空850 hPa出现异常的纬向风辐散和经向风辐合导致赤道东、中太平洋海温正异常,热带印度洋海温则出现东冷-西暖的—"偶极子"型异常;冬季热带太平洋出现典型的ENSO盛期对应的海洋-大气耦合型,在南海和热带远西太平洋出现低空反气旋环流异常,热带印度洋出现海盆一致增暖,而热带大西洋海温异常不明显;冬季热带太平洋和热带印度洋的SST异常可以导致春季赤道中太平洋西风异常,南海冬季风减弱,热带西北太平洋出现更明显的低空反气旋环流异常和赤道东风异常,热带西北大西洋出现西南风异常;该模态对夏季大气环流的影响主要表现为热带印度洋海盆一致模态对东亚季风的影响。     

西北太平洋低空环流与海温异常关系的季节性差异

通过资料分析与数值模拟研究了西北太平洋低空环流特征及其与海面温度(SST)异常关系的季节性差异,得到如下结论:1)西北太平洋低空环流的空间尺度和位置在春季和夏季存在明显差异,从春季到夏季,异常环流范围缩小且中心位置向西北偏移; 2)西北太平洋低空环流与西北太平洋局地海温的相互作用存在季节差异,春季西北太平洋冷海温与上空反气旋异常之间存在相互作用,而夏季则以大气影响海洋为主,异常的反气旋/气旋可以加热/冷却其下垫面的海温,大气超前3～4 d影响海洋; 3)夏季异常反气旋环流(WNPAC)的维持主要来自非局地海温异常(北印度洋暖海温与中太平洋冷海温异常)的强迫,这两个海区对WNPAC的影响也存在季节性差异,北印度洋的影响主要体现在晚春至盛夏,而中太平洋则主要在晚夏发挥作用。     

P-J遥相关型位置的年际变化特征与ENSO的关系ZXF

本文利用ERA-40再分析资料对太平洋-日本(Pacific-Japan)遥相关型(简称P-J)在不同ENSO(El Ni?o-Southern Oscillation)事件时的位置特征进行了分析研究,并评估了第五次耦合模式比较计划(CMIP5)各模式对P-J遥相关型的模拟能力,利用CMIP5模式数据验证P-J遥相关型与赤道中东太平洋海温异常之间的相关性。结果表明,ENSO对P-J遥相关型的位置有影响:El Ni?o年,P-J遥相关型位置相对偏西偏南;La Ni?a年,P-J遥相关型位置则相对偏东偏北。ENSO对P-J遥相关型强度有影响:ENSO事件年赤道中东太平洋海温与次年夏季P-J遥相关型强度相关明显,正常年两者没有相关性。本文评估了CMIP5中24个耦合模式,发现大多数模式能很好得模拟出P-J型,并且全球变暖对PJ型位置变化的影响较小,而赤道中东太平洋海温异常对P-J遥相关型强度影响较大。     

太平洋海温的季节演变与长江中下游及其以南地区夏季降水的关系

本文首先利用交叉相关场的EOF分解,考查了我国长江中下游及以南地区夏季降水和太平洋海温遥相关关键区的季节演变。然后分别就长江中下游及以南地区旱、涝年份对应的前期和同期季节海温进行复自然正交函数(CEOF)的合成分析,得到了长江中下游及以南地区旱、涝时太平洋海温振幅分布和传播结构的季节演变。并根据这些异常特征,讨论了长江中下游及以南地区夏季降水的长期预报。最后,利用非参数跃变检验诊断了长江中下游及以南地区夏季降水的跃变,并讨论了与太平洋海温季节跃变的联系。     

热带印度洋SST海盆模态的“充电/放电”作用——对夏季南亚高压的影响

根据观测资料和海气耦合模式初值试验结果,通过比较分析热带太平洋SST主模态(ENSO模)和热带印度洋SST主模态(海盆模)对夏季南亚高压的影响,揭示了印度洋海盆模的"充电/放电"作用:赤道中东太平洋海温异常首先对印度洋进行"充电",形成热带印度洋SST对太平洋EN-SO的响应模态——海盆模。该模态在ENSO发生翌年春季达到峰值位相,而且有很好的持续性,可以从春季持续到夏季,该暖(冷)模态可以引起大气的"Matsuno-Gillpattern"响应,并通过亚洲夏季平均西南季风的异常水汽输送等使得夏季南亚高压偏强(弱),即为"放电"过程。而赤道中东太平洋海温异常对夏季南亚高压的直接影响并不显著,并指出了夏季南亚高压和超前3~12个月Nio3指数之间高的显著正相关关系只是一个表象,并不是太平洋海温异常对南亚高压的直接影响结果,而是通过印度洋海盆模态的"充电/放电"作用引起的。     

春季青藏高原感热通量对不同海区海温强迫的响应及其对我国东部降水的影响

本文利用在青藏高原适用性较好的ERA-interim地表感热通量资料,研究了1981-2010年青藏高原春季地表感热通量的年际变率与前期不同海区海温强迫的联系,以及这种联系对我国东部降水可能造成的影响。结果表明,春季青藏高原地表感热通量的年际变化有两个主要的模态,分别与前期太平洋以及印度洋海温有密切联系。与冬季ENSO事件相应的赤道中东太平洋海温强迫可以激发一个向极向西的波列,通过改变青藏高原南侧的环流和降水异常,形成一个纬向偶极型分布的高原感热第一模态,其对应的时间序列主要表现为准5 a的振荡,与ENSO事件的周期较为吻合;而春季印度洋的三极型海温分布可以强迫出一个跨越南北半球的波列,使青藏高原主体表现为东风异常,减弱背景西风,从而形成一个青藏高原主体与周围反相关的回字形感热第二模态,其主要呈现5~7 a的振荡周期。ENSO事件以及印度洋海温分布分别与青藏高原春季感热两个主模态相联系,并且冬春季海温与高原春季感热主模态对我国东部春季降水有协同影响,对于我国北方降水异常而言,高原的贡献相对海洋更重要。     

El Niño对东亚气候年际异常影响的数值模拟

根据1949~1998年期间8次显著El Niño事件合成的24个月年际海温异常(SSTAs)和气候平均的海温(SST),利用CCM3分别进行了3个包含10次积分的集合试验,即控制试验(CTRL),热带太平洋海洋全球大气试验(TOGA)以及整个太平洋海洋全球大气试验(TOGA-NP),通过对比分析这3个试验之间的集合模拟结果,揭示了在El Niño不同演变阶段东亚气候年际异常响应结构以及北太平洋年际SSTAs在此过程中的调制作用.结果表明:El Niño发展阶段夏季,东亚地区大气环流异常呈显著的负PJ波列,副热带高压减弱、偏东,东亚夏季风增强,东北和江淮流域降水偏多,华北和长江流域及其以南地区降水偏少;El Niño成熟阶段冬季,东亚大槽加强,东亚北部冬季风加强,西太平洋副热带地区低层有显著的反气旋式异常风场,华南地区降水显著增多;El Niño衰亡阶段夏季东亚气候年际异常型与其发展阶段夏季几乎相反.同时,北太平洋年际SSTAs对El Niño影响东亚气候年际异常有一定的调制作用,使模拟的我国降水异常分布更符合观测.     

El Nio对东亚气候年际异常影响的数值模拟

根据1949~1998年期间8次显著El Nio事件合成的24个月年际海温异常(SSTAs)和气候平均的海温(SST),利用CCM3分别进行了3个包含10次积分的集合试验,即控制试验(CTRL),热带太平洋海洋全球大气试验(TOGA)以及整个太平洋海洋全球大气试验(TOGA-NP),通过对比分析这3个试验之间的集合模拟结果,揭示了在El Nio不同演变阶段东亚气候年际异常响应结构以及北太平洋年际SSTAs在此过程中的调制作用.结果表明:El Nio发展阶段夏季,东亚地区大气环流异常呈显著的负PJ波列,副热带高压减弱、偏东,东亚夏季风增强,东北和江淮流域降水偏多,华北和长江流域及其以南地区降水偏少;El Nio成熟阶段冬季,东亚大槽加强,东亚北部冬季风加强,西太平洋副热带地区低层有显著的反气旋式异常风场,华南地区降水显著增多;El Nio衰亡阶段夏季东亚气候年际异常型与其发展阶段夏季几乎相反.同时,北太平洋年际SSTAs对El Nio影响东亚气候年际异常有一定的调制作用,使模拟的我国降水异常分布更符合观测.     

中国东南春季降水异常特征及其与ENSO关系的年代际变化

利用中国160站观测降水资料和美国NOAA ERSST海温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,研究了中国东南地区春季降水异常特征及其与ENSO关系的年代际变化。结果表明:东南春季降水异常具有全区一致性,在1950年代末之前有不显著的上升趋势,之后一直呈现下降趋势,其中在1960年代初至1970年代初下降趋势显著,1980、1990年代趋势较为平稳,1999年之后下降趋势增加。在过去64年中,中国东南春季降水与ENSO有显著的相关关系,即在El Ni珘no事件发生的次年春季,东南地区一般降水偏多,其主要机制为ENSO通过影响西北太平洋异常反气旋进而影响中国东南地区春季降水,并且利用前冬季Ni珘no3区海温指数可提前4个月较好地预测东南地区春季降水。进一步分析表明,东南春季降水与ENSO的相关关系具有年代际差异:在1969—1990年间两者相关性较好;而在1951—1968年和1991—2014年间,两者相关性较弱。在不同时间段内,与东南春季降水相应的春季环流系统有较大差异,ENSO作为影响因子的重要性也发生变化。在1951—1968年,影响降水的环流系统主要位于中高纬度,而西北太平洋反气旋位置较为偏东,难以影响到中国东部地区;在1969—1990年,副高和西北太平洋异常反气旋是影响东南春季降水的主要环流系统,反气旋西侧气流是提供水汽的主要来源;在1991—2014年,东南春季降水受到高低纬环流系统共同影响,来自印度洋西风气流和西北太平洋反气旋西侧气流共同为降水提供水汽,ENSO的作用减弱。因此,在中国东南春季降水预测中必须根据不同年代际背景考虑ENSO作为预报因子的可靠性。     

ENSO循环相联系的北太平洋低纬度异常西边界流

用SODA海洋同化和NCEP大气再分析资料,分析了热带太平洋次表层海温异常主要模态与北太平洋低纬度西边界流海域上层海洋环流和亚洲-北太平洋地区大气垂直和水平流场变化之间的关系,得到以下结果:（1） 在热带太平洋海洋次表层ENSO事件具有两种模态,二者组合构成ENSO循环。第一模态为ENSO成熟期,主要出现在冬季,第二模态为ENSO过渡期,主要出现夏季。（2） ENSO循环对北太平洋低纬度西边界流区上层海洋环流有重要影响。在El Niño发展期或La Niña 衰退期,该区出现气旋性异常环流,北赤道流（NEC）加强,NEC分叉位置北移,棉兰老海流（MC）加大,菲律宾以东黑潮（KC）减小,北赤道逆流（NECC）最强。在El Niño（La Niña）成熟期,该区气旋性（反气旋性）异常环流达最强,NEC最强（最弱）,NEC分叉位置最北（最南）,MC最大（最小）,KC最小（最大）,NECC减弱（加强）。在El Niño衰退期或La Niña发展期与El Niño发展期相反,该区出现反气旋性异常环流,由此导致相应流系异常发生反位相变化。（3） ENSO循环对北太平洋低纬度西边界流海域上层海洋环流的影响是通过ENSO事件期间热带太平洋热力状况异常改变上空大气环流来实现的。ENSO事件首先造成热带太平洋海洋热力状况异常,导致其上空对流活动异常,后者直接或间接通过“大气桥”能量传输引起相关地区大气环流场的变化,致使海面风应力场异常,进而强迫上层海洋环流场的相应变化。文章最后还分析了ENSO事件期间菲律宾附近异常反气旋或异常气旋性风场的产生和持续原因,讨论了北太平洋低纬度西边界流海域海气相互作用在ENSO循环中的贡献。     

海水中重金属铅的检测方法研究进展

铅(Pb)是已知毒性最大的重金属污染物之一,它可通过呼吸以及饮食摄入人体.铅是一种慢性的积累性毒物和潜在的致癌、致突变物质.铅的性质与钙类似,在人体骨骼中能够积蓄,主要损害神经系统、造血器官和肾脏 [1].鉴于重金属铅对人体如此严重的生物毒性作用,美国环保总局(EPA)将其列入内分泌干扰物(又称环境激素)名单,因此对环境水体中铅的检测具有重要意义.本文简述了海水中铅的含量及其存在形态,评述了原子光谱法、分子光谱法、质谱法及电化学法在海水中铅含量及其形态分析中的应用.     

夏季珠江口沉积物中营养盐剖面分布和界面交换通量

通过对夏季珠江口区域沉积物间隙水营养盐剖面分析,调查了营养盐含量分布和特征,探讨了有机物的降解特性、营养盐的底部通量估算和作用.结果表明,珠江口沉积物间隙水中营养盐以高含量铵盐为主要的存在形式,沉积物中有机物的降解反应主要在厌氧状态下进行,底部水体铵盐的增加来源于底部沉积物有机质的降解释放,而且对水体的营养盐循环有较大的贡献.     

海带中砷在大鼠体内代谢过程中的形态变化

研究了海带中砷元素在大鼠体内代谢过程中的形态变化。采用Wistar大鼠按体重随机分为空白对照组和高剂量海带组、低剂量海带组,每组10只,雌雄各半,分别灌胃基础饲料和添加50%、25%海带粉(占饲料粉的比例)的饲料。实验结束后,取大鼠血液、胃内容物、回肠内容物、回盲部内容物和大肠末端内容物,采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法(HPLC-ICP-MS)测定样品中的砷形态和含量。结果表明,海带中的砷在大鼠体内代谢过程中形态发生变化;空白对照组大鼠胃、回肠、回盲部和大肠末端的内容物中砷含量较低,主要砷形态为二甲基砷(DMA)和五价砷(AsⅤ),且不含有砷糖化合物;添加海带组大鼠胃、回肠、回盲部、大肠末端内容物中含有砷糖化合物及少量的砷胆碱(AsC)、砷甜菜碱(AsB)、DMA和AsⅤ,海带中的砷在大鼠的大肠末端主要以砷糖和小分子有机砷形态排出体外。空白对照组和添加海带组大鼠血液中的砷形态均为DMA和少量AsⅤ,添加海带组大鼠血液中未检出砷糖化合物。本研究旨在为阐明海带中砷元素在体内的代谢变化提供参考依据。     

海水金属元素检测方法的研究进展

海水中的金属元素是海洋生态系统的重要组成部分,其形态变化会影响其在海洋中的化学行为和生物行为,因此对海水金属元素进行精确分析测定(包括对海水金属元素样品的采集、处理和测定)是十分必要的。在海水金属元素的分析测定中,原子光谱法、色谱分析法、毛细管电泳法、电化学法、质谱分析法和流动注射分析技术应用较为广泛;近年来多种仪器联用技术发展迅速,并在海水金属元素样品分析中具有广阔前景。     

中国近海大型底栖动物DNA条形码的研究进展

DNA条形码是利用标准的、变异率适度、易于扩增且相对较短的DNA片段对物种进行快速准确鉴定的技术。海洋大型底栖动物分布广泛,具有多样性、复杂性和趋同性等特点,DNA条形码技术能够在传统分类学基础上对物种进行快速、准确地鉴定。本文概述了DNA条形码技术在中国近海大型底栖动物研究中的发展现状,如多孔动物(Porifera)、刺胞动物(Coelenterata)、多毛动物(Polychaeta)、软体动物(Mollusca)、甲壳动物(Crustacea)、棘皮动物(Echinodermata)等,介绍了该技术在物种鉴定、隐存种发现、生物多样性评估等领域的研究进展,指出了目前条形码技术在应用中的局限性,并对未来的研究工作进行了展望。     

新西兰海啸沉积研究进展

新西兰长期受到海啸影响，历史和地质学记录都表明新西兰受到多次海啸洪水的影响，新西兰对海啸沉积的研究历史只有十多年，但发展很快，成为国际海啸沉积研究的热点区域。我们简要地小结了新西兰海啸沉积的分布、诊断特征以及海啸沉积研究方法的新进展，并对海啸沉积与风暴沉积的区别进行了总结。     

Variations in tidal response of the medium in the spatiotemporal neighborhood of catastrophic earthquake in Japan

The predictability of catastrophic earthquakes according to data on time variations in tidal response is discussed. We present the results of a harmonic analysis of (1) a one-year record of tide-gauge observations with the use of two long-term vertical seismometers at the MAJO station on Honshu Island near the epicenter of the M _w = 9 catastrophic earthquake of March 11, 2011, and (2) a 0.5-year record of horizontal pendulum observations at the ERM station near Hokkaido Island from March 13, 2010, to March 12, 2011, and from April 26, 2010, to August 3, 2010, respectively. The relative changes in the tidal amplitudes are found to be about 3 and 4%. The identification of distinct prognostic attributes awaits much more representative spatiotemporal statistics. These results can be adequately and reliably interpreted by analyzing “background” variations in the tidal amplitudes at these stations and, in particular, their possible seasonal variations. This requires at least several years of observations.     

Macrobenthic communities of the Vellar Estuary in the Bay of Bengal in Tamil-Nadu in South India

The macrobenthic fauna and communities of the Vellar Estuary located at the southeast cost of India (11°30′ N, 79°45′ E) and the adjacent marine and river habitats are described on the basis of original data (70 samples over 10 transects). The fauna consists of 115 macrobenthic species and 79 species in estuarine habitats. We described 14 types of macrobenthic communities with different compositions of the dominant species. The leading ecological factors of the distribution of the communities are the salinity, depth, and bottom type. The Vellar estuary consists of two longitudinal zones of macrobenthos. The polyhalinic area is populated by the marine species, but it is related not to a salinity decrease but to the protection from waves and silt on the bottom in this area. The polyhalinic communities are most abundant in terms of the biomass and species richness. The mesohalinic area is inhabited by brackish water species and communities with low abundance. The sublittoral estuarine area is dominated by filter-feeders—the bivalves Crassostrea madrasensis, Meretrix casta, Modiolus metcalfei, and Scapharca inaequivalves—and the littoral zone is dominated by the gastropods Cerithidea cingulata, some crabs, and polychaetes. The ecosystem function of the Vellar estuary can be defined as a filter for the fine organic particles transported by the river.     

中国海南岛东部海域内波特性观测分析

在海南岛东部海域内波生成区和传播区,采用CTD与温度链实测数据,结合潮流资料,从发生周期、时间与振幅等方面分析了海南岛东部海域内波的特性,发现此处内波与潮汐间存在较强的对应关系,周期表现为不规则全日潮周期,内波多发于高潮时后1~4h内,占总发生次数的75%。2009年观测得到的内波周期范围主要集中在10~29min之间,约占总数的70%,振幅主要集中在6~15m,约占总数的80%;2010年观测得到的内波周期主要集中在10~45min之间,约占总数66.8%,振幅集中在10~29m,约占总数75%。海南岛东部海域潮致内波的周期与振幅的差异性可能是由海水深度与上升流的影响导致的。