南海珊瑚古气候学研究若干进展

造礁珊瑚骨骼中保存着丰富的古气候古环境信息。文中概述了９０年代以来中国科技人员研究南海珊瑚礁和珊瑚礁、发展高精度珊瑚年代学，建立后报海面温度（ＳＳＴ）计，重建ＳＳＴ序列、由珊瑚礁推算古海平面变化等方面的研究结果。     

南沙珊瑚礁对大气CO2含量上升的响应

本文利用南沙海域的碳酸盐化学以及相关调查资料，分析了表层CaCO3饱和度的分布特征，通过碳酸盐的热力学计算模式，定量评估了未来大气CO2增加对表层CaCO3饱和度的潜在影响，利用CaCO3饱和度与珊瑚钙化速率的经验关系式，进一步预测了珊瑚礁对大气CO2上升可能产生的生物地球化学响应．初步结果显示，工业革命前至2100年，南沙海域的CaCO3饱和度将下降43％左右，从而将引起珊瑚礁的平均钙化速率减少33％．如果未来大气CO2浓度继续保持目前的上升趋势，南沙海域珊瑚礁可能会停止生长，甚至某些造礁生物面，临灭绝的危险．     

南海北部海洋四维变分同化试验研究

为了研究四维变分同化方法在南海北部海洋数值预报中的适用性,使用海洋区域模式(ROMS),建立了南海北部海洋资料四维变分同化系统,进行了温盐廓线和海面温度数据同化试验,初步对比分析了三种四维变分实现方法的同化效果。研究结果表明,四维变分同化方法具有较好的同化效果,其中,增量强约束方法(I4DVar)具有较好的稳定性,其稳定性高于4DPSAS和R4DVar。本文研究成果为建立南海业务化海洋四维变分同化及预报系统奠定技术基础。     

维持南沙珊瑚礁生态系统高生产力的新观点——拟流网理论

珊瑚礁生态系是海洋中最重要的生态系之一,一般处于热带与亚热带海域。众所周知,热带海洋的上层水由于浅部温跃层的存在,阻碍了营养物质的向上输送,从而使有机物产量和输出通量都较低,即热带海洋的上层水是一层十分贫瘠的寡营养水。但处在热带海域中的珊瑚礁确有异常高的生产力,所以人们称珊瑚礁为热带沙漠海洋中的绿洲,对被包围在贫瘠海水中的珊瑚礁如何能维持高生产力这一问题,几十年来人们进行了大量的研究(Bilger et al.,1995; Atkinson,1987; Atkinson et al.,1992;宋金明,1997),最初的结果是珊瑚礁生态系不需要外来的营养盐输入,是一个典型的自养生态系,但后来,经过科学家的反复研究结果表明,珊瑚礁生态系中的营养物质有较小的部分向外边贫瘠的海水输送。因此,为维持珊瑚礁的生产力,珊瑚礁内必定有外源的营养盐输入,基于这个出发点,人们又提出了几个维持珊瑚礁生态系高生产力的原因。本文通过对珊瑚礁生态系高生产力及其原因的系统探讨,提出了维持南沙珊瑚礁生态系高生产力一个新观点——拟流网理论,这对深入研究珊瑚礁生态系的物质循环,特别是生源要素的循环具有重要的意义。     

海洋“居民”的述说

在浩瀚深邃的大海里,居住着近20万种海洋“居民”。我国海域辽阔,渤海、黄海、东海、南海四个海区,孕育着丰富的海洋动物资源。海洋环境是十分复杂的,海水有深有浅,压力大小又各不相同,因而生活在海洋中的“居民”也就长得千姿百态,运动方式也各有特点,有长着“翅膀”的飞鱼能腾空而起,在空中滑翔;满身长着硬刺的刺鲀鱼会腹面朝上,在水中漂浮;身着艳丽服装的蝴蝶鱼在珊瑚礁上翩翩起舞; 两眼长在一边的比目鱼静卧在海地养神;还有那花朵般的海葵、驼着背的对虾、会放“烟雾”的乌贼、敢抛出肚肠的海参……在一望无垠的海洋中还生活着个体较大的“居民”——鲸、聪明的     

南海珊瑚礁地貌模型研究

近200a前Darwin于1832-1836年间环球考察热带海洋珊瑚礁后,首次建立了珊瑚礁地貌模型并论述其形成机制,该模型总体形态呈全部或部分被上截了顶部的锥形,本文简称为"上截锥型"。此后历经几代学者的研究,都继承了他的珊瑚礁地貌模型。对南海珊瑚礁地貌模型的研究,近年有研究描绘为另外一种模型,该模型的特点是礁外坡为内凹形,礁体形态呈蘑菇状,本文称为"蘑菇型"。本文根据许多南海珊瑚礁地形实测资料和地貌学研究文献,确认南海珊瑚礁地貌模型应为上截锥型,"蘑菇型"珊瑚礁地貌模型并不符合珊瑚礁形成演化规律,在自然界内不存在。     

近40年来对南海化学海洋学研究的新认知

作为西太平洋最大的边缘海, 南海在全球海洋和海洋学研究中占有重要地位。近40年来, 南海的化学海洋学研究取得了大量系统的新发现、新认识, 提出了不少新的理论观点, 对全球海洋学的发展进步做出了重要贡献。研究发现了南海次表层存在以海水亚硝酸盐为代表的生态环境参数极值现象, 不同参数水层深度范围不同, 由此形成的跃层生态系统有着与其他生态系统显著不同的特点。从系统研究获知, 南海碳循环过程十分复杂, 生物作用下的生物泵过程以及碳源汇区域和季节变化巨大, 南海碳源汇在不同的区域不同的时间的性质和强度迥异, 全年尺度上总体表现为大气二氧化碳的弱源。南海北部的珠江口邻近海域和深海盆的生态环境特征与化学物质循环和陆架边缘海、珊瑚礁等密切相关, 但又与陆架边缘海、珊瑚礁等显著不同, 表现为珠江口底层存在缺氧现象, 珠江口海域是一个以缺氧为特征的生态脆弱区。在系统认识南沙珊瑚礁生态系统物质循环快速、生物过程控制着化学物质的垂直转移的基础上, 提出了维持珊瑚礁生态系统高生产力的新机制——“拟流网理论”。对南海沉积物化学的系统研究认识到, 沉积物-水体化学物质循环有密切的耦合关系, 南海珊瑚礁或沉积岩心化学物质分布变化可反演其历史变化, 如南海冰期表层海水古生产力为间冰期的1.6倍; 晚中新世南海南部发生了一次“生物勃发事件”, 其生产力主要受季风和陆源营养物质输入量影响; 东北季风与西南季风在不同区域其影响程度不同等。40年来南海化学海洋学研究的这些新发现和新认识对系统揭示南海的海洋学过程奠定了强有力的基础, 未来南海化学海洋学研究也必将为南海资源环境的可持续利用提供科学支撑。     

中国海洋和海岸自然保护区

中国海岸线长达１８０００ｋｍ,其中渤海、黄海、东海和南海分布着６５００个岛屿,由于穿越不同的气候带,而且强季风给沿岸带来了丰富的沉积物,并产生了各种不同的自然景观。南部海区气候温暖,适合珊瑚和红树林生长,所以热带和亚热带海岸大多是生物成因的;北部海区则温带盐碱滩发育。海湾、湿地、岛屿红树林、珊瑚和海洋生态系统都各有其独特性,海洋有机物种和生态群等生物多样性在海洋生态保护上都有重要意义。中国采取国家海洋局统一管理和各部门对口管理相结合的办法,从法律、法规上健全环保措施。中国自然保护区分国家和地方两级,国家级自然保护区共有１２个,包括昌黎黄金海岸自然保护区、天津古海岸和湿地自然保护区、三亚珊瑚礁自然保护区、蛇岛－老铁山自然保护区等;地方级自然保护区有８个,包括辽东湾海岸自然保护区、成山头海岸自然保护区、崇明岛东海岸自然保护区等。以后的工作中要继续加大投入,设立专门机构,培养专门人才,加强国际合作,使自然保护区在开放的同时受到更好的保护。     

“21世纪海上丝绸之路”建设对我国南海地区的影响分析

"21世纪海上丝绸之路"是我国在新时期提出的重大战略举措,我国南海地区作为"21世纪海上丝绸之路"的起点海域和战略基点,同时也作为连接我国与东南亚、南亚以及非洲与欧洲的桥梁,在这一战略中扮演着举足轻重的角色。文章立足于"21世纪海上丝绸之路"的丰富内涵并结合南海地区的历史发展脉络和开发利用现状,分别从地理位置、资源保护与开发、海洋经济繁荣与发展、地区安全稳定和国家海洋战略5个方面,分析"21世纪海上丝绸之路"建设对我国南海地区的影响:1强化南海地区"桥梁与枢纽作用";2促进南海地区海洋"资源宝库"保护与开发;3推动南海地区海洋经济发展与繁荣;4维护南海地区周边地区安全与稳定;5提升南海地区在国家海洋战略中的地位。南海地区必将在新时期我国建设海洋强国的潮流中大放异彩。     

王蒙的海洋文学刨作（之二）——海之梦

让王蒙与大海真正第一次全方位亲密接触而并让王蒙“最难忘的是南海之旅，救生艇、运输艇、炮艇、猎潜艇和鱼雷快艇，我们和海军同志一起站立在指挥台上，高唱着刘邦的《大风歌》，劈开紫缎一样闪闪发光的南海海面，在海鸥和飞鱼的包围中。     

基于深度学习的西沙永乐群岛珊瑚礁遥感信息提取

珊瑚礁是海洋生态系统的重要组成部分,对保护海洋生物多样性以及维持海洋生态平衡具有重大意义。我国南海珊瑚岛礁自然资源丰富,准确、高效地提取珊瑚岛礁信息对南海岛礁监测、管理、规划与保护具有现实意义。本研究基于我国海洋一号C卫星（HY 1C）遥感数据,对西沙永乐群岛珊瑚礁信息进行了研究与分析,提出基于HY 1C遥感数据的珊瑚礁地貌分类体系。采用全卷积神经网络U Net模型,依次通过下采样、上采样操作提取西沙永乐环礁地貌特征,实现原始影像的像素级语义分割。结果表明：基于HY 1C数据建立的地貌分类体系对活珊瑚覆盖及珊瑚生长发育条件具有指示作用,提出的基于U Net模型的珊瑚岛礁地貌信息自动提取方法,能够为我国南海珊瑚岛礁生态系统的全自动、大范围监测和评价提供相应理论基础,在珊瑚礁生态管理与评价中发挥关键作用。精度验证结果表明：U Net模型可以有效提取珊瑚礁地貌信息,采用的地貌信息提取方法具备时空泛化能力,泛化精度高于80%。     

南沙永暑礁表层珊瑚年代结构及其环境记录

南沙群岛永暑礁7个表层礁坪原生块状珊瑚的高精度TIMS U-Th和12个常规^14C测年结果表明,永暑礁表层礁坪形成于现代,与钻探研究结果吻合。全新世永暑礁系从约7300aBP开始,以现代礁坪面以下17m左右的晚更新世礁灰岩为基底连续发育至今,因此,与南海周边地区的珊瑚礁不同,南沙群岛珊瑚礁的表层块状珊瑚不能够提供全新世高海平面的证据。由于现代珊瑚礁的堆积速率大于地壳沉降速率,可能会形成更多的灰沙洲或灰沙岛。     

寻找海洋的春天

冬天过后,春天还会远吗? "广大海面全是灰蒙蒙一片,寒风吹乱了浪花,海面上布满泡沫,随波上下起伏,就像是纠结的发白,狂风阵阵的大海因而显得苍老、黯淡、阴陏、毫无光明,仿佛大海是诞生在没有光亮的时候".     

南沙珊瑚礁生态系的碳循环

99-4航次对南沙珊瑚礁区进行了考察，利用现场投放沉积物捕捉器采集沉降颗粒物样品，从生物与非生物体系两个侧面对南沙珊瑚礁生态系的碳循环作了深入的研究。结果表明，无机碳是珊瑚礁生态系中各种样品碳的主要存在形式，总碳的收支主要受到溶解平衡与钙化作用的控制。有机碳在珊瑚礁泻湖中具有很高的循环效率，泻湖中垂直转移的颗粒有机碳有93％以上在进入沉积物之前被释放，其中生物碎屑的颗粒有机碳释放率约为99％。珊瑚礁植物尤其是与珊瑚共生的虫黄藻等的光合作用以及珊瑚礁的拟流网模型、休渔模型分别代表了构成珊瑚礁有机碳循环的两个主要方面，即：高效循环和稳定补充。因而珊瑚礁保护应当重点保护珊瑚礁水环境和生物多样性资源。     

中国海平面变化

自从几位英国地理学家访问了中国、并报道中国自然地理研究概况以来已将近十年了。那时,虽获知中国科学家对海洋地质学、海岸地貌学和南海珊瑚礁工作的兴趣,但是都无法与欧洲、北美和澳大利亚已经完成的海岸与海面变化工作相类比。除了在Bird(1985)和Bird and Schwarfz(1985)的最近总结外,很少由中国科学家提出的有关于海岸和海面变化的论文在会议上宣读或公开发表。1986年10月7—14日在山东青岛和烟台举行的国际海面变化及应用学术讨论会则改变了这种情况。这次会议得到了联合国教     

我国南海海洋国家公园建设

为进一步保护我国南海海洋生态环境和海洋历史文化,促进南海地区社会经济的可持续发展,同时完善我国国家公园制度建设,文章在概述我国国家公园和国内外海洋公园建设情况的基础上,分析建设我国南海海洋国家公园的必要性和面临的挑战,并提出政策建议。研究结果表明:我国相继建设国家级风景名胜区和国家公园,其中国家公园规模更大,且以生态环境保护为主;美国等海洋国家公园的建设实践较完善;我国具有海洋公园建设和管理优势,但也存在不足,尤其尚未建立海洋国家公园;我国南海海洋国家公园建设在保护生态环境、传承传统文化、管理旅游活动和恢复渔业资源等方面的意义重大,但面临体制机制创新、管理技术突破以及人与自然和谐相处等方面的挑战;建设我国南海海洋国家公园应以珊瑚礁保护区为基础、以国家公园体制改革为契机、生态环境保护与社会经济发展并行、发扬海洋历史文化以及建立海洋科研基地。     

南沙珊瑚礁生态系生物体中δ13C的分布

1999年4月对南沙群岛海域珊瑚礁生态系进行调查,采集了永暑礁和渚碧礁生态系统中不同营养级的生物样品,测定了它们的稳定同位素13C 的丰度δ13C,结果表明,永暑礁中的δ13C沿着食物链有明显的增加趋势,渚碧礁则不明显.渚碧礁生态系中δ13C的平均值为-17.7‰,明显高于永暑礁(-19.5‰),这主要与生物种群的差异,纬度变化及环境因子有关.底栖性鱼类比游泳性鱼类的δ13C相对高.对于肉食性的珊瑚礁鱼类来说,小型鱼类肌肉中的丰度要高于中型和大型鱼类,这可能是由于代谢反应差异引起的.作为代谢的主要器官肝脏对13C有更高的富集度.温度、生物合成以及初级消费者的食物是以C3还是C4植物为主对生物体内的δ13C起决定作用.     

中沙群岛浮游多毛类的初步调查

我们伟大祖国大陆的南方,在辽阔的南海,散布着许多瑚珊礁构成的岛屿、沙洲、暗礁、暗沙和暗滩,这就是我们祖国的神圣领土——南海诸岛。南海诸岛蕴藏着极其丰富的水产资源,群岛附近海域,是我国的良好渔场之一,自古以来就是我国渔民的渔捞基地。中沙群岛位于南海中部,在西沙群岛东南约60海里。中沙群岛暗沙距海面大多为20米左右,其外侧逼临千米以下的深海。1975年3—4月中国科学院南海海洋研究所组织     

海獭厄运

海洋生物学家詹姆斯·伊斯特斯划着一条小船,漂荡在加利福尼亚蒙特雷湾的海面上。他正注视着他的目标:一只在一大片海草中戏水的海獭。这个小家伙一会儿潜入水中,一会儿又浮出水面,还不时地肚皮朝上,悠闲地在波涛荡漾的海面上漂浮着。     

全球变暖和海洋酸化背景下珊瑚礁生态响应的研究进展

生物礁是由珊瑚虫、藻类等造礁生物组成、具有抗浪结构的海相碳酸盐岩,是全球主要碳库之一,也是观察热带海洋影响中-高纬度环境过程的重要窗口。近二、三十年以来,伴随着海洋水体的显著酸化和增温,全球热带海洋生物礁的主体——珊瑚礁系统遭受了不同程度的影响。其中,对于高温强迫而言,海水温度上升诱发珊瑚白化、抑制珊瑚的自我修复;海洋酸化可以显著改变珊瑚钙化率、抑制珊瑚幼虫发育、引发珊瑚礁的溶解;两大因素均可改变珊瑚礁的群落结构。针对这些环境要素的改变,珊瑚自身可以通过共生藻的种类转换以及调控基因表达等手段在一定程度上抵抗高温胁迫;但若温室气体的排放不受控制,绝大多数珊瑚礁到21世纪末都将遭受灾难性打击。为应对未来不同场景下的珊瑚礁变化,还需要对高温、酸化等关键因子响应特征进行更深入的研究;珊瑚礁长序列研究有可能为珊瑚的长周期演化特征提供关键认识,也为现代观测提供有益补充。