2008年夏季加拿大海盆净二氧化碳吸收量评估

The third Chinese National Arctic Research Expedition(CHINARE) was conducted in the summer of 2008.During the survey,the surface seawater partial pressure of CO_2(pCO_2) was measured,and sea water samples were collected for CO_2 measurement in the Canada Basin.The distribution of pCO_2 in the Canada Basin was determined,the influencing factors were addressed,and the air-sea CO_2 flux in the Canada Basin was evaluated.The Canada Basin was divided into three regions:the ice-free zone(south of 77°N),the partially ice-covered zone(77°–80°N),and the heavily ice-covered zone(north of 80°N).In the ice-free zone,pCO_2 was high(320 to 368μatm,1 μatm=0.101 325 Pa),primarily due to rapid equilibration with atmospheric CO_2 over a short time.In the partially ice-covered zone,the surface pCO_2 was relatively low(250 to 270 μatm) due to ice-edge blooms and icemelt water dilution.In the heavily ice-covered zone,the seawater pCO_2 varied between 270 and 300 μatm due to biological CO_2 removal,the transportation of low pCO_2 water northward,and heavy ice cover.The surface seawater pCO_2 during the survey was undersaturated with respect to the atmosphere in the Canada Basin,and it was a net sink for atmospheric CO_2.The summertime net CO_2 uptake of the ice-free zone,the partially ice-covered zone and the heavily ice-covered zone was(4.14±1.08),(1.79±0.19),and(0.57±0.03) Tg/a(calculated by carbon,1Tg=10~(12) g),respectively.Overall,the net CO_2 sink of the Canada Basin in the summer of 2008 was(6.5±1.3) Tg/a,which accounted for 4%–10% of the Arctic Ocean CO_2 sink.     

Interannual variability of latent and sensible heat fluxes in the South China Sea

The South China Sea (SCS) is significantly influenced by El Niño and the Southern Oscillation (ENSO) through ENSO-driven atmospheric and oceanic changes. We analyzed measurements made from 1960 to 2004 to investigate the interannual variability of the latent and sensible heat fluxes over the SCS. Both the interannual variations of latent and sensible heat fluxes are closely related to ENSO events. The low-pass mean heat flux anomalies vary in a coherent manner with the low-pass mean Southern Oscillation Index (SOI). Time lags between the heat flux anomalies and the SST anomalies were also studied. We found that latent heat flux anomalies have a minimum value around January of the year following El Niño events. During and after the mature phase of El Niño, a change of atmospheric circulation alters the local SCS near-surface humidity and the monsoon winds. During the mature phase of El Niño, the wind speed decreases over the entire sea, and the air-sea specific humidity difference anomalies decreases in the northern SCS and increases in the southern SCS. Thus, a combined effect of wind speed anomalies and air-sea specific humidity difference anomalies results in the latent heat flux anomalies attaining minimum levels around January of the year following an El Niño year.     

加利福尼亚流系流场的季节性演变

本文利用三维数值模型(ROMS-Co Si NE)分析了整个加利福尼亚流系水平流场的季节性演变过程,研究了美国加州中部海域流场垂直结构的季节性变化特征,并探讨了其动力学机制。研究发现:(1)数值模型能够较为准确的模拟流场的季节性变化,与浮标观测数据以及前人的研究结果符合良好;(2)从表层到200m,加利福尼亚潜流向高纬度扩张,近岸上升流急流则向高纬度撤退,加州南部海域的中尺度涡更显著;(3)在加州中部海域,近岸急流的最大值(约15cm/s)发生在夏季,位于近岸的表层海域;加利福尼亚潜流最大值(约4cm/s)发生于冬季,出现在离岸100km的125m处;加利福尼亚流在春季达到全年最大值(约5cm/s),流轴位于离岸(400—600km)的表层海水。加利福尼亚流系的流场具有显著的季节性变化,研究进一步表明这主要受地转关系调控。     

Interannual variability of latent and sensible heat fluxes in the South China Sea

The South China Sea (SCS) is significantly influenced by El Nio and the Southern Oscillation (ENSO) through ENSO-driven atmospheric and oceanic changes.We analyzed measurements made from 1960 to 2004 to investigate the interannual variability of the latent and sensible heat fluxes over the SCS.Both the interannual variations of latent and sensible heat fluxes are closely related to ENSO events.The low-pass mean heat flux anomalies vary in a coherent manner with the low-pass mean Southern Oscillation Index ...     

南海北部海洋生态模型的参数分析及遗传算法优化

海洋生态系统动力学模型是研究海洋生态环境的重要手段。随着模型的发展, 生态参数取值不确定性增加, 对模型结果的影响逐渐增大, 因此模型参数优化显得尤为重要。本研究在南海北部应用一维物理-生态耦合模型, 通过对模型生态参数进行敏感性分析, 获取关键生态参数, 利用遗传算法对参数进行优化。结果表明, 模型中的敏感参数主要集中于浮游植物生长和浮游动物生长、摄食和死亡以及碎屑沉降等过程。针对以上参数利用遗传算法优化, 发现仅加入表层卫星数据, 模型表层和垂向模拟误差分别降低27.80%和21.40%; 加入垂向观测数据, 表层和垂向模拟误差分别降低14.90%和32.70%。遗传算法应用于海洋生态模型的关键参数优化研究, 所获取的参数对模型有明显的改善效果, 提高了耦合模型对生态系统的模拟精度, 为参数优化在三维模型中的应用提供了依据。     

一种用于微波辐射计遥感海表面盐度和温度的反演算法

海面的微波辐射除了与海表面温度和盐度有关外, 还受海面风的影响. 海面风的观测误差严重地影响了海表面温度和盐度的遥感精度. 通过研究海面风因子对海表面辐射影响, 建立了海面风(包括风速和风向)与海表面的微波亮温T以及风导致的亮温修正量DT之间的关系; 在此基础上, 提出了利用微波辐射计的单卫星、多角度观测数据反演海表面盐度和温度的算法. 在这个算法中, 风对海表面辐射影响已经被剔除, 风速和风向不再是反演算法的输入参数. 因此, 该算法不受制于海面风速和风向的影响导致的误差. 这样, 为利用单卫星、多角度微波辐射计遥感海表面盐度和温度提供了一个新途径.     

南海北部夏季叶绿素a分布规律及影响因素

采用2002—2016年6—9月Aqua/MODIS叶绿素a产品分析珠江冲淡水在南海北部生态效应的季节及年际变化特征。6月来自陆源的营养物质在西南季风作用下向河口以东陆架区输运, 浮游植物增殖, 叶绿素a含量增大; 7月河口以东高浓度叶绿素a覆盖面积达到最大; 8月在减弱的珠江径流和环境风场共同影响下, 口门外海高浓度叶绿素a覆盖面积明显减小; 9月北部陆架区处于东北季风影响之下, 河口以西覆盖面积逐渐增大。通过线性回归分析可知, 珠江径流量是口门外海高浓度叶绿素a覆盖面积的主要影响因素, 且这种影响有一个月左右的滞后效应。显著大于(小于)多年平均的珠江径流量和环境风场等因素共同作用, 导致2008(2004)年表现为高浓度叶绿素a覆盖面积的极大值(极小值)年份。叶绿素a在南海北部陆架区的时空变化特征主要受冲淡水过程影响, 订正过的卫星叶绿素a产品可以用来讨论珠江冲淡水的季节及年际变化。     

南海溶解有机碳生产的定量评估

南海是西太平洋最大的半封闭型边缘海,也是受东亚季风强烈影响的海区.叶绿素、初级生产力和输出生产力等重要生物地球化学指标都具有显著的季节性变化.而溶解有机碳(DOC),尤其是具有不同生物可利用性组分的源汇变化研究则相对较少.本研究利用物理-生物地球化学耦合模式定量评估了活性、半活性和惰性DOC的季节性生产速率,分析了南海有机物时空变化的动力机制及其收支平衡.模拟结果显示三类DOC的生产均与浮游植物初级生产力(NPP)高度相关.在海盆内部,DOC生产及NPP在冬季最高,夏季较低.而在北部近岸区域,珠江径流变化控制了NPP与DOC生产,夏季高,冬季低.在东北部的吕宋海峡西侧,黑潮入侵引起的锋面过程造成了高的冬季DOC产率.在西南部的越南岸外,夏季上升流与冬季混合都促进DOC生产.惰性DOC生产对海洋碳封存的贡献不可忽视,其年平均产率为(1.8±0.5)mg C m^?2d^?1,相当于1000m水层颗粒有机碳输出通量的26%.     

全球和南海海平面变化及其与厄尔尼诺的关系

利用卫星高度计资料,分析了1993年1月至2004年12月全球和南海的海平面变化特征.结果表明,在1993-2004年期间,全球和南海海平面的平均上升率分别为(2.5±0.2)mm/a 和(4.8±1.2)mm/a.研究发现,全球和南海海平面的低频变化都与 El Ni(n)o 密切相关,但二者对El Ni(n)o 的响应位相相反.1997-1998年 El Ni(n)o 初期,全球平均海平面升高,呈现正异常;El Ni(n)o 后期,全球平均海平面下降并由正异常变为负异常.南海平均海平面在 El Ni(n)o 期间呈现负异常,在 La Ni(n)a期间呈现正异常,其低频变化与南方涛动指数的低频分量位相变化几乎完全一致.ENSO 可以通过南海季风和北太平洋环流(黑潮)的变化来影响南海海平面.El Ni(n)o 发生前后的北风异常,以及同期黑潮流量的变化都对 ENSO 影响南海有一定的贡献.