苏北浅滩及长江口海域春季海表面温度长期升温机制分析

在1982—2016年,苏北浅滩及长江口海域春季海表面温度主要呈现出从南至北、从近岸至离岸升温趋势逐渐减小的特征,其中长江口附近海域升温速率最大。研究显示,苏北浅滩及长江口附近海域春季海表面温度的长期升温趋势主要与该海域经向热输送及长江平流热输送的增强有关。进一步的研究发现,春季经向风速的增强导致该海域经向热输送的增加,而春季经向风速的年际及年代际变率又受到太平洋年代际振荡、北极涛动的调控,其中,太平洋年代际振荡指数与经向风速呈负相关,北极涛动指数与经向风速呈正相关,北极涛动指数的年际增加以及太平洋年代际振荡指数的年际降低使得春季南风增强,进而南向的冷平流减弱,北向的热平流增强,使该海域春季海表面温度长期升温。在此过程中,净热通量对其升温过程起到抑制作用,而前冬海温主要是对春季海表面温度的年代际振荡产生重要影响,其主要体现为1982—1999年的升温及2000—2016年的降温过程。     

基于IPCC-CMIP5 预估21世纪中国近海海表温度变化

观测事实表明,近百年来全球气候经历了显著的变暖过程,并且在人类活动排放的CO_2等温室气体不断增加的前提下,未来变暖将会持续下去.利用IPCC第五次评估报告中34个CMIP5模式对于未来不同CO_2排放情景下的输出结果,评估了未来百年中国近海海表温度(SST)的变化趋势.结果表明,基于当前人类的CO_2典型排放速度(RCP4.5),中国近海的大部分海区在2030年以后普遍升温并将接近或超过1℃(相对于1970~2005年的历史海温).其中,中高纬度海区的升温速率最为明显,黄海、渤海和东海的增温幅度明显高于南海,在2030~2039、2060~2069年和2090~2099年间的升温将会分别超过1、2℃和3℃左右.在CO_2加倍排放的情景下(RCP8.5),渤海在21世纪末最大升温可能接近5℃,从而成为全球升温幅度最大的区域之一.由此可见,未来气候变暖背景下中国近海的环境生态将面临严重挑战,这也使得控制减少温室气体的排放、降低气候变化的风险成为当前的紧迫议题.     

山东夏季极端热事件变化特征分析

利用山东88个气象站1961—2019年夏季6—8月逐日最高、最低气温观测数据,分析了山东各地极端热昼、极端热夜、极端高温日三个极端热事件的时空演变规律和突变特征。结果表明:1)山东夜间出现极端热事件及白天和夜间同时出现极端热事件的天数增多、强度增强、占比增加。历年极端热昼出现天数和占比均呈不同程度的减少趋势,平均强度呈减小趋势,其中占比减少最明显;极端热夜、极端高温日出现天数和占比均呈不同程度的增加趋势,平均强度呈增强趋势。2)山东内陆和沿海地区各极端热事件变化差异明显。内陆地区极端热昼各指标减少、减小趋势更显著,大部分地区变化趋势通过了0.05的显著性水平检验,半岛南部和东部部分区域则有增加、增强趋势;中西部地区极端热夜各指标增加、增强趋势更显著,大部分地区变化趋势通过了0.05的显著性水平检验;中东部区域尤其是半岛地区极端高温日各指标增加、增强趋势更显著,大部分地区变化趋势通过了0.05的显著性水平检验。3)各极端热事件不同指标的突变情况迥异。极端热昼历年出现天数没有发生突变,平均强度在1970年前后发生突变,突变发生后,平均强度明显减小;极端热夜出现天数和平均强度均在1994年前后发生突变,突变发生后,出现天数明显增加、平均强度明显增强;极端高温日出现天数和强度分别在1994年、1973年前后发生突变,突变发生后,出现天数明显增加。     

南海近海面风场变化特征及其与ENSO的相关性研究

利用1979—2017年共39 a欧洲中期天气预报中心(ECMWF)海表面10 m风场资料,采用经验正交函数方法(EOF)、小波时频特征分析等方法分析了南海近海面风场变化特征及其对ENSO的响应。结果表明:南海近海面风场第一模态海表面平均风速呈减小趋势,呈现年代际变化,且与ENSO相关,但相关性在1990年后趋于减小;第二模态中南海北部和南部平均风速呈减小趋势,中部增大;第三模态中南海中部海表面平均风速趋于减小,北部和南部增大,第二和第三模态均表现为年际变化,且均与ENSO显著相关,近年来ENSO与第三模态的相关性逐渐增强。春季南海表面平均风速从南到北逐渐增加;夏季在越南沿岸部分海域仍有一个风速极大值中心,从该海域向四周逐渐减小,整片海域风向均是西南风;秋季由南向北依次增加;冬季南海整片海域风速都较大,越南沿岸和我国东沙群岛海域存在两个极大值中心。     

长江口邻近海域海表温度变化特征分析

基于遥感数据,采用功率谱和相关性分析等方法,研究了长江口邻近海域海表温度(SST)的时空变化特征以及影响因素。结果表明:1982—2017年长江口邻近海域的SST 整体表现为每10 a升温约0.48 ^°C的趋势,且具有10.0,3.6,2.4和1.0 a的振荡周期。长期以来,冬、春、夏、秋四季的长江口邻近海域SST总体呈现升温趋势,其中春季的升温趋势最显著,而秋季变化趋势最不明显。研究海区的SST呈现明显西北—东南向温度递增的分布特征。此外,长江口径流量的变化对邻近海域的SST具有一定影响,从多年变化来看,径流量增大(减小),长江口邻近海域SST随之升高(降低),从月变化来看,3月、4月和9月的长江径流对SST有影响。气温对SST具有一定的强迫作用,大气温度的总体趋势是升高的,通过海气相互作用进行热传输,从而造成长江口邻近海域SST升温。     

2013~2019年渤海夏季高温现象及机制分析

在全球变暖背景下,海洋上层平均温度的上升将可能导致更频繁的极端高温事件。渤海生态系统将会面临更大的风险和挑战,了解海洋极端高温事件的发生过程,可为应对将来气候变化和防灾减灾提供有力支撑。通过长期现场观测和卫星遥感数据,发现渤海8月海表温度(sea surface temperature,SST)在2013年发生温度跃迁,并利用regional ocean modeling system(ROMS)物理模型分析了2013年之后渤海夏季升温的影响因素。2013～2019年阶段8月的SST,比1994～2012年阶段整体高1.37℃。在空间分布上,表层水体升温较大区域主要集中在3个海湾及渤海中部浅滩。在水体温度结构上,2013年之后夏季上混合层温度整体升高,上混合层厚度变薄,温跃层整体变浅;表底温差增大,水体层结增强约17.5%。2013年之后渤海表层水体的升温现象总体上存在于春季和夏季,升温幅度在春季呈线性增强趋势,而在夏季处于稳定的状态。春季的热量累积为夏季升温提供了一个较高的温度初始值,是导致近年来渤海连续多年夏季高温现象的主要因素。春季升温受春季云量减少和短波辐射增强的影响。渤海春夏...     

南海西北部陆架区沿岸流和上升流对中华哲水蚤分布的影响

中华哲水蚤(Calanus sinicus)是广泛分布于西北太平洋大陆架水域的浮游桡足类,在海洋生态系统的物质循环和能量流动中具有重要作用。根据2006年7月至2007年10月4个季节使用网目孔径为0.505mm的浮游生物网采集的样品,分析了南海西北部陆架区中华哲水蚤的水平、季节和昼夜垂直分布以及与季风、海流和温度的关系。中华哲水蚤丰度季节变化显著,整个调查海域春季的平均达(22.30±77.78)个/m3,夏季的降低,平均为(13.74±45.10)个/m3,秋季消失,冬季调查期间仍未出现。中华哲水蚤的区域分布差异十分显著,将调查海域划分为粤西近海、琼东近海、粤西-琼东外海三个亚区,在粤西近海亚区春、夏季中华哲水蚤的平均丰度分别为(115.63±145.93),(68.12±84.00)个/m3,远高于另外两个亚区。夏季琼东沿岸上升流区的中华哲水蚤没有昼夜垂直移动行为,呈底层分布,以躲避表层高温的伤害。南海西北部陆架区是中华哲水蚤的季节分布区,冬春季东北季风期间由广东沿岸流从东海沿岸携带而来,出现的时间从北往南逐渐推迟;夏季西南季风期间雷州半岛东部近海的冷涡和琼东沿岸上升流区成为中华哲水蚤度夏的避难所;秋季季风转换时期上升流减弱或消失,中华哲水蚤因耐受不了高温(>27℃)死亡而消失。因此,中华哲水蚤对东北季风时期的沿岸流和西南季风时期的上升流均具有良好的指示作用。     

2017年中国近海海表温度特征

通过对OISST资料1982—2017年中国近海海表面温度(SST)分析,发现2017年中国渤、黄、东海海表温度较常年偏高0～1.5℃,南海海表温度接近常年。2017年渤海海表温度是近36 a来最热的一年,达到14.4℃,黄海第二以及东海第三热的年份,整个中国近海海表温度的平均是历史第二高的年份。渤、黄、东海海表温度1—8月份达到或接近极端高温情况,之后海表温度降低并达到常年同期以下。对中国近海不同海区海表温度和陆地气温相关分析表明:不同海区受陆地气温影响区域不同,同时海表温度与陆地相关区域随着季节而变化。从2017年平流输运、净热通量、热含量和陆地大气温度影响等方面来看,造成渤、黄、东海海表温度偏高的主要原因是黑潮流速增强导致平流热输送增加,0～700 m热含量增加以及我国陆地区域气温的异常偏高,净热通量对其海表温度升高起抑制作用。     

春季长江口外上升流的月际变化——以123°E断面为例

上升流是长江口外海域的重要水文现象,为深入了解该海域上升流的活动特征及其月际变化,于2015年春季(4月、5月和6月)对长江口外海域的水文环境进行逐月综合调查,并以123°E断面为例进行分析。结果显示,在春季调查期间,长江口外海域始终存在上升流现象,是由台湾暖流挟带底层高盐海水自南向北不断推进,并在长江口外海域沿海底斜坡涌升而形成。上升流强度在春季逐月增大,表现为:上升流涌升高度逐月变浅,至6月高盐上升流水体的涌升高度已普遍抬升到约15 m以浅水层,最高达到约10 m水深处;其影响范围不断向北扩展。春季,上升流活动区上层海水的温、盐特征逐渐由相对低温、高盐转变为高温、低盐;位于下层的上升流水体的温、盐特征比较稳定,变化幅度较小;上升流活动区的温、盐跃层现象总体呈现出逐月增强的趋势,盐度跃层现象尤为显著,其水平分布呈现出自南向北逐月扩大的变化趋势;跃层深度不断抬升。调查结果的月际变化特征表明,台湾暖流北进强度的逐月增大是导致春季长江口外上升流活动不断增强的主要因素;随着春季低盐长江冲淡水的强度和范围逐月增大,其与下层上升流挟带的高盐涌升水之间的跃层效应逐渐增强,对下层上升流的涌升有抑制作用;春季苏北沿岸流活动对该海域上升流现象的影响不显著。     

2011 年春、夏季黄、东海叶绿素a和初级生产力的时空变化特征

依据2011年春、夏两季黄、东海调查资料,分析了叶绿素a和初级生产力的空间分布和季节变化特征,并分析了主要影响因素。南黄海、东海北部春季叶绿素a平均含量为74.83mg/m2,夏季为23.84mg/m2,春季明显高于夏季。春季大部分海域叶绿素a含量垂直分布均匀,夏季则出现较为明显的分层现象,在次表层出现最大值。初级生产力水平春季为993.9mgC/(m2.d),夏季为1274mgC/(m2.d),与1984—1985年相比有所升高。春季高值区出现在黄海中部及长江口附近海域;夏季高值区主要分布在山东半岛南岸近海海域、长江口外的黄、东海交界海域以及浙江省沿岸海域。春季整个调查海区叶绿素a浓度与磷酸盐浓度呈显著负相关,与氮磷比呈显著的正相关性,表明黄、东海春季磷酸盐可能成为浮游植物生长的一个限制因子。     

Peaked abundance of Calanus sinicus earlier shifted in the Changjiang River (Yangtze River) Estuary: a comparable study between 1959, 2002 and 2005

The sea surface temperature (SST) of the East China Sea (ECS) increased in the past decades,which may have a great impact on the ecosystem of the ECS,including the changes in plankton-population structure.In this paper,the changes in peaked abundance of Calanus sinicus in the Changjiang River (Yangtze River) Estuary were compared between 1959 and 2002,based on the data collected from the seasonally oceanographic cruises and those performed in spring of 2005.It was much higher in spring compared with that in other seasons both in 1959 and 2002.Furthermore,in spring 2005,the time for occurrence and decrease of the peaked C.sinicus abundance advanced about one month, accompanying the increase in the sea surface water temperature (SST).It peaked in June and decreased in July in 1959,however,in 2005,it peaked in May and attenuated sharply in early June.The earlier decrease of peaked C.sinicus abundance may further deteriorate the ecosystem in the Changjiang River Estuary and north nearshore of the ECS.     

东中国海海温在增暖停滞期的变化特征及成因分析

通过HadSST3原始观测数据和HadISST1重组数据,分析了东中国海海温在增暖停滞期(1998-2014年)的变化特征.研究表明:两组数据的海温变化特征和程度相似.在增暖停滞期,渤海、黄海和东海海温线性趋势主要表现为负,降温最多的集中在长江口附近,约-1℃.渤海、黄海及东海部分区域的净热通量对海温降低起正作用,而在...     

1974—2020年珠江口外海海洋热浪变化趋势分析

基于珠江口大万山海洋站(21°56′N, 113°43′E)观测的1974—2020年逐日平均海表温度(sea surface temperature, SST)资料, 参照世界气象组织关于海洋热浪(marine heatwave, MHW)定义、强度分类标准及全球与北半球年平均表面温度资料, 采用相关及对比方法, 分析珠江口海洋热浪的变化趋势, 结果表明: (1)近47年来珠江口每年都出现MHW事件, 平均每年出现6.5次, 最多年13次(2020年), 且每年出现次数呈上升趋势, 平均每次持续时间为11.7d, 最长62d; (2)近47年来每年珠江口的MHW日数呈显著增加趋势, 上升率为1.81d·a^-1; (3)此时期各级MHW强度的出现日数占总出现日数的比例分别为中度18.92%, 强烈53.24%, 严重24.06%, 极端3.77%; (4)珠江口MHW日数上升及出现极端MHW的主要原因可能与全球气候变暖、南海高压增强和季风减弱有关。预估未来珠江口的MHW日数还会呈现上升趋势。     

Effect of regional warming on the abundance of Pseudeuphausia sinica Wang et Chen (Euphausiacea) off the Changjiang River (Yangtze River) Estuary

Distribution and abundance of Pseudeuphausia sinica off the Changjiang River Estuary (30 ° 00′ - 32 ° 00′ N, 122 ° 00′ -123 ° 30 ′E), the East China Sea were studied in relation to environmental features associated with the regional warming. P. sinica is a subtropical species. Off the Changjiang River Estuary, its abundance reached maximum in summer. To examine spatial and temporal changes of P. sinica off the Changjiang River Estuary, the authors have combined all available sampling data in 1979, 1981, and 2000-2007. This database shows that a significant increase in abundances of P. sinica was observed in spring of 2000-2007 as compared with 1979, 1981. The abundance of P. sinica increased from 0.18-0.21 ind./m 3 in 1979 and 1981 to 0.68-4.00 ind./m 3 in 2000-2007. Accordingly, the sea temperature increased obviously from spring of 1979, 1981 to the 2000s. The authors further found a positive relationship between average surface temperature and average abundance of P. sinica. Regional warming, together with the release of predator induced stress due to a sharp decline in the abundance of its predator (e.g., fishes), were thought to be responsible for the increase in abundance of P. sinica in water off the Changjiang River Estuary.     

我国近岸海洋生物多样性空间分区方法与应用探讨

划区管理工具被国际社会公认为生物多样性养护和可持续利用最为有效的手段,广泛应用于各国管辖范围内和公海及国际海底区域。本研究在探讨划区管理所依据关键生物地理要素的基础上,以我国管辖范围内的近岸海域为研究对象,根据海洋生物多样性分区原则与分区要素,开展基于生物地理要素的海洋生物多样性管理分区,将我国近岸海域划分为一级分区6个:黄海、渤海、东海、台湾海峡过渡区、南海和三沙岛礁区;二级分区16个:北黄海近岸海域、南黄海近岸海域、辽东湾、渤海湾、莱州湾、渤海中央水域、苏北及旧黄河口、长江口及杭州湾、浙江东南沿海、台湾海峡过渡区、珠江口及广东沿海、环海南岛沿海、北部湾及广西沿海、西沙岛礁区、南沙岛礁区、中沙岛礁区;三级分区101个:黄海14个,渤海10个,东海20个,台湾海峡过渡区16个,南海38个,三沙岛礁区3个。探讨了分区要素对结果的影响,为海洋生物多样性保护和管理提供参考。     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究III 温度结构

数值模拟结果表明: 冬季长江口及其邻近海区温度分布为近岸低, 外海高; 近岸和海底地形变化缓慢区温度呈垂直均匀分布, 海底地形变化显著的陡坡区生成温度锋; 外海深水区的中上层温度低且呈垂直均匀分布, 底层温度高并形成弱的分层。春季, 近岸温度高、外海低; 近岸温度大致呈垂直均匀分布, 外海出现明显分层; 长江口以北温度表层低、底层高; 长江口及其以南表层和底层温度低, 而中层高; 陡坡区至外海生成温度锋, 随着温度锋自陡坡至外海的下移,锋面以上温度逐渐变为垂直均匀分布, 而锋面以下温度却大致呈水平均匀分布。夏季, 海区的温度分布和春季一样, 为近岸高、外海低; 长江口及其以南近岸浅水区温度呈垂直均匀分布; 长江口以北和长江口及其以南的外海温度自表层至底层由高变低且大致呈水平均匀分布, 并在表层至次表层生成强温跃层, 跃层强度随水深增加迅速减弱, 深底层温度几乎呈均匀分布且保持低温特征。秋季, 海区的温度分布与冬季相同, 也为近岸低, 外海高; 在长江口以北, 近岸温度为表层高, 底层低; 外海底层温度低且大致呈水平均匀分布, 而底层以上温度高且大致呈垂直均匀分布; 长江口及其以南, 近岸温度呈垂直均匀分布, 陡坡至外海的表层至底层生成弱的温度锋,随温度锋自陡坡至外海的下移, 锋面以上温度逐渐变为垂直均匀分布, 长江口以南陡坡区的底层温度几乎呈均匀分布。     

Relationships between long-term ocean warming,marine heat waves and primary production in the New Zealand region

ABSTRACT

We test the paradigm that in a future warmer ocean, shallower winter mixing will lead to less net primary production (NPP), by investigating whether warming between 2002 and 2018 led to changes in NPP in the Tasman Sea/New Zealand region. The 2002–18 trend in sea surface temperature (SST) was positive over most of the region, and was driven by increasingly warmer summers and marine heat waves (MHWs) rather than year-round warming. In contrast, the trends in sea surface chlorophyll (SSC) and NPP were generally positive over the Subtropical Front (STF) and in a subtropical band north-east of New Zealand, but negative elsewhere. Regressions between SSC and SST, and between spring SSC and the coldest SST during the preceding winter, show similar spatial patterns to the SSC trend. We suggest these findings reflect different ecosystem functioning in the subtropical and subantarctic biomes that are separated by the STF. We conclude that any future warming is likely to lead to less production in the Tasman Sea, but more production over the STF. Three recent MHWs had different impacts on production, but generally led to less surface biomass north of the STF and more biomass south of the front.     

中国近海区域浮游植物生态对气候变化的响应

我国近海区域对气候变化高度敏感,浮游植物生态的变化关系到我国近海生态安全.采用重构的遥感数据等资料,分析并综述我国近海区域浮游植物叶绿素a浓度、初级生产力和浮游植物群落结构对气候变化背景下海水升温、风场等环境因子的响应.结果表明,东(南)中国海叶绿素a浓度略有上升(下降)的趋势,但浮游植物群落结构和生物量有明显的变化;其中,微微型浮游植物和甲藻占比增加,小型浮游植物物种成为海区优势种,暖水性种分布区北扩,而这与气候变化背景下海洋热动力环境的长期变化及其对营养盐供给的影响关系密切.分析还指出了气候变化对我国近海区域海洋生态影响研究迫切需要开展的若干工作.     

三峡大坝会减小东海的上升流和生产力吗?——与陈镇东先生商榷

针对陈镇东先生于《Geophys.Res.Lett.》2000年27卷3期提出的"三峡大坝将减小东海的上升流并降低东海生产力"的观点认为,陈先生在其方法的适用性、严密性和观测事实等方面尚存在一些有待商榷之处。研究分析表明,三峡大坝不仅不会减少长江的年径流量,不会减小东海的上升流,反而可通过减少长江泥沙入海通量而增加近岸水体的光可得性,从而提高长江口及东海近岸海域的初级生产力。