1960?2017年北部湾珊瑚礁区海洋热浪增强原因分析

在全球气候变化、区域气候因素的共同作用下,海洋热浪频发,北部湾珊瑚礁正处于快速退化之中。探究海洋热浪逐年增强的机制,对预测珊瑚礁未来生长环境具有重要意义。根据北部湾东部4个海洋站(北海、涠洲、海口、东方)实测海表温度历史资料和该海域的相关气候资料,选取SSTA、DHM、DHW、DHD 4种指标,采用相关分析和对比分析法探讨该海域近58年海洋热浪的变化趋势及原因,结果表明:(1)1960?2017年北部湾东部珊瑚礁区海洋热浪爆发的强度及频率逐年波动上升;(2)海洋热浪逐年增强源于全球性的厄尔尼诺事件增多、区域性的高压系统增强及风场减弱等多因素共同作用;(3)全球变暖背景下造成的海洋热浪爆发对北部湾东部海域的珊瑚礁生态系统已经造成不利影响。     

南沙群岛渚碧礁理化环境特征

根据中国科学院南沙综合科学考察队于1993年5月、1994年3月和1999年4月在南沙群岛渚碧礁的考察资料，对渚碧礁理化环境特征作初步分析，渚碧礁海区海水的温度（T）、盐度（S）较礁外海水高，由于礁坪的阻挡，波浪影响大为削弱，珊瑚礁区适宜众多生物种群居住，渚碧礁东北礁坪区溶解氧（DO）含量高，生态环境良好，生物极其丰富；但西南海区DO低，生态环境差，渚碧礁N的变化较大，由于渚碧礁Dao湖水浅和高温，沉积物间隙水中的营养盐易向上覆海水扩散，加速了营养盐在珊瑚礁生态系中的循环，海水T、DO、总二氧化碳（∑CO2）等理化因子的日变幅在渚碧礁礁坪区较礁外开阔海域大很多，表明只要有充足的阳光，珊瑚礁生态环境就可以提供十分强烈的光合作用，这也可能是珊瑚礁海区高生产力的重要原因之一。     

南海诸岛珊瑚礁新构造运动的特征

南海诸岛珊瑚礁区新的构造运动类型和特征：（１）断裂多为正断层,形成小型断暂和断陷盆地,造成埋藏礁 （２）第四纪海底火山活跃,但忆熄灭,部分火山构成珊瑚礁的基座,个别出露海面为火 山岛;     

热带气旋快速加强与海表温度分布统计特征研究

为加强海表温度对热带气旋快速加强影响的认识,利用中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋最佳路径数据集和欧洲中尺度天气预报中心提供的海温数据,选取1979-2019年期间的西北太平洋热带气旋,统计分析了海温和热带气旋强度快速变化的特征。研究结果表明：（1）约90%的热带气旋快速加强发生在夏季和秋季,分别占快速加强总次数的32.8%和56.4%,绝大部分热带气旋以跨越1个强度等级的快速加强为主,由强热带风暴快速加强到台风和由台风快速加强到强台风是出现次数较多的两种情况。（2）夏季大于28℃,秋季大于27.5℃的海表温度条件有利于热带气旋快速加强,较低强度等级的热带气旋需要更高的海表温度（> 29℃）才易出现快速加强;热带气旋快速移动有利于其中心处海温维持较高状态。（3）海温的时间变率在±0.2℃/(6 h)内,水平空间梯度低于0.4℃/(°)是热带气旋快速加强的有利条件;热带气旋强度越强,越需要平稳的海表温度环境。（4）热带气旋处于强热带风暴及以上级别时,仅利用海表温度条件对其是否发生快速加强的判断准确性较好。这一工作量化了有利于热带气旋加强的海表温度环境,为业务上基于海表温度定量预...     

三沙珊瑚礁健康状况实时监测与预警

三沙珊瑚礁资源丰富,具有重要的社会与经济价值,为保证该区域经济与环境可持续发展,加大对三沙珊瑚礁健康状况实时监测与预警工作显得极为迫切。传统的珊瑚礁健康状况监测方法虽能定量评价,但不能满足大面积、实时监测所需,ＮＯＡＡ 根据热点（ＨｏｔＳｐｏｔ）和周热度（ＤｅｇｒｅｅＨｅａｔｉｎｇ Ｗｅｅｋｓ,ＤＨＷ）两个指数对珊瑚健康状况进行判断,虽分辨率低但能够大面积、实时的监测珊瑚礁承受温度压力,预警珊瑚礁的健康状况。结合卫星遥感、浮标实测、实地监测数据,对三沙珊瑚礁健康状况进行动态、实时的监测视为理想途径。通过利用高光谱仪对特定区域珊瑚礁光谱特性分析,对珊瑚礁健康状况敏感光谱的提取与分类,必将促进高分辨率航空、航天遥感在珊瑚礁健康状况的应用与发展,以满足对特定区域实时、精确监测与预警工作的开展。     

海表温度对南沙海域鸢乌贼资源变动的影响

根据南沙海域2018—2019年鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis)灯光罩网渔获数据和海表温度(sea surface temperature, SST)遥感数据,研究SST对鸢乌贼资源变动的影响。经验正交函数分析(empirical orthogonal function, EOF)显示南沙海域SST季节变化明显,月均值在年内呈双峰型变化,峰值出现在5—6月和10月。2019年南沙海域发生厄尔尼诺,SST高温频率升高,年均值较2018年升高0.3℃。2018年鸢乌贼的单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort, CPUE)为春季(3—5月)高,夏季(6—7月)低,2019年CPUE为冬季(2月)高,夏季(6月)低。广义相加模型(generalized additive model, GAM)显示,月份、SST、纬度和经度4个因子对CPUE的总偏差解释度为55.0%,其中月份与SST的偏差解释度大于其他因子。鸢乌贼群体的适宜温度为27.5～29.5℃,SST超过29.5℃会导致CPUE降低。鸢乌贼渔场集中分布于10°N—12°N、113°...     

基于最大熵模型模拟西印度洋剑鱼栖息地的时空分布

剑鱼（Xiphias gladius）是一种高度洄游性鱼类,其迁徙和栖息地利用受海洋环境影响明显,理解其空间分布格局形成的机制对于资源的养护和管理具有重要意义。本研究利用2017-2019年中国印度洋延绳钓渔业观察员数据中剑鱼的渔获物信息作为物种出现数据,结合西印度洋海域的海表温度、海面高度、叶绿素a浓度、混合层深度、海表盐度等环境数据,采用最大熵模型对剑鱼的栖息地适宜性分布进行了模拟。结果表明：（1）模型对印度洋西部剑鱼栖息地适宜性分布的模拟精度非常高,各个季节受试者工作特征曲线的曲线下面积都大于0.9,可用于模拟剑鱼潜在的栖息地适宜性分布;（2）研究区域内剑鱼适宜栖息地分布变化与实际作业位置变动基本一致,干季和湿季剑鱼栖息地高适宜性的区域分布都较为集中,但湿季分布范围要大于干季;（3）海表温度、海表盐度和混合层深度是影响西印度洋剑鱼栖息地适宜性分布的重要环境因子,在干季和湿季的最适范围分别为25.8～31.6℃、34.4～35.9、0.1～24.9 m和25.6～30.5℃、34.8～36.4、13.1～54.1 m。研究结果可为西印度洋海域剑鱼种群的可持续利用和科学管理提供必要参...     

热带风暴GONI活动期间南海上层热结构变化及海浪、风暴潮特征分析

基于遥感资料和实测的潮位、波浪数据,对2009年热带风暴GONI("天鹅")活动期间南海上层热结构的变化以及广东省台山市广海湾内风暴潮和灾害性海浪的产生发展过程进行研究,结果表明:热带风暴GONI活动期间,海表温度分布上明显出现大片低温区,最大降温幅度达2℃左右,而且最大降温区域集中在热带气旋轨迹偏右的海域:热带气旋登...     

中国沿海海洋气候关键指标变化（英文）

基于中国沿海海洋站监测数据,详细探讨了能够表征气候变化的中国沿海海洋气候关键指标-海表温度、海平面和海冰。监测结果表明:(1)中国沿海海表温度持续升高。1980-2019年,中国沿海海表温度上升速率为0.25°C/10年,2011年之后升温趋势尤为显著,2015-2019年连续五年处于高位。2019年,中国沿海平均海表温度较常年(本文取1981-2010年为气候基准期)偏高1.1°C,为1980年以来最暖年份。此外,本文基于四个长期海洋站探讨了1960-2019年极端海表温度变化特征。(2)中国沿海海平面加速上升,且区域差异明显。中国沿海海平面上升速率为2.4毫米/年(1960-2019年)、 3.4毫米/年(1980-2019年)和3.9毫米/年(1993-2018年),其中渤莱湾、长江口、珠江口和海南沿海海平面上升较快。中国沿海极值水位总体呈明显上升趋势,且区域特征明显。1980-2019年,中国沿海年极值高水位上升速率为4.4毫米/年,其中山东烟台沿海上升速率最大,为9.9毫米/年。(3)渤海海冰冰期和冰量均呈明显下降趋势。1963-2018年,渤海沿海年度海冰冰期和冰量下降速率分别为0.7～1.3天/年和4.5～5.9成/年,其中冰量下降速率北部大于南部。2019年渤海冰情较常年偏轻。     

南海珊瑚礁区34年卫星遥感海表温度变化的时空特征分析

选取NOAA OISST数据集的1982-2015年南海月平均海洋表面温度（SST）,先对东沙、西沙和南沙礁区海域的多年SST进行时间尺度上的统计,然后对该数据集进行距平场的经验正交函数（EOF）分解,研究南海海表温度的时间和空间年际变化特征。研究显示:（1）不同的礁区海域SST升温趋势不同,东沙礁区海域SST升温趋势最明显（0.216℃/（10 a））,西沙和南沙礁区SST的升温趋势分别为0.180℃/（10 a）和0.096℃/（10 a）;（2）西沙和南沙礁区全年处于珊瑚生长的最适海温范围内,东沙一年中有4个月海温较低,SST最高的月份分别集中在7月（东沙礁区）、6月（西沙礁区）和5月（南沙礁区）;（3） EOF第一模态的空间分布显示南海SST变化是同相位的,由西北—东南振幅量值递减,在礁区振幅从大到小依次为东沙、西沙、南沙;（4） EOF第一模态时间系数显示南海SST变化与El Niño事件相关。南海海表温度异常场与Niño3.4指数的相关性分析显示两者关联度最高为0.723,平均关联度也高达0.655;南海SST的变化滞后Niño3.4区7~8个月。综上,在全球变暖背景下,南海SST的变化不仅受到El Niño事件的影响,其不断上升也在悄然威胁珊瑚的正常生长。     

南海岛礁周边海域表面叶绿素浓度的时空特征

南海海域内岛礁众多, 渔业资源丰富, 而目前针对岛礁周边海区生态要素开展的研究仍较少。本文利用近20年多卫星融合水色遥感数据, 分析了南海38个主要岛礁周边区域海面叶绿素浓度的空间分布、季节变化和年际变化特征。结果表明, 岛礁周边普遍存在叶绿素浓度高值区, 其浓度约在离岛礁5个等效半径外降至海区背景水平。岛礁周边海域的叶绿素(相对于背景值的)浓度异常受海区背景值影响, 两者在南海的空间分布格局与背景值基本一致: 在平均温度较低、季风强度较大的东沙、西沙海区, 叶绿素浓度异常高于温度较高、季风强度相对较弱的中沙、南沙海区。叶绿素浓度呈现出明显的季节变化和年际变化特征, 一般在冬季风期间升高, 而在夏季风爆发前降至最低; 在El Ni?o次年随海温升高和季风减弱而下降, 在La Ni?a次年则相反。岛礁周边的叶绿素浓度异常受到温度变化的影响, 随着近年来海温变化幅度加大, 其年均水平呈显著下降趋势(P=5.05×10 ^-5)。这些结果可为我国岛礁区域渔业资源的开发和管理提供信息支持。     

南海珊瑚岛礁遥感分类体系和解译标志

南海珊瑚岛礁远离大陆且面积较小,高分辨率遥感技术已成为大范围进行珊瑚岛礁监测的重要手段,而建立适用的遥感分类体系和解译标志是进行珊瑚岛礁遥感监测的基础。本文综合考虑珊瑚岛礁的形成机制、珊瑚礁形态和高分辨率遥感影像上珊瑚岛礁图斑的可解译程度等因素,制定应用于珊瑚岛礁高分遥感监测的分类体系,将珊瑚岛礁分为珊瑚岛、沙洲、干出珊瑚礁、珊瑚暗礁、珊瑚暗沙和珊瑚暗滩6个一级类型;并在现场调查数据的辅助下,从遥感影像上的色、形、位等特征方面建立珊瑚岛礁不同类型的遥感解译标志,结果可服务于南海珊瑚岛礁的动态监测,进而为珊瑚岛礁的保护、可持续利用和安全管理提供数据支撑。     

南沙群岛珊瑚礁岩体结构特征及工程地质分带

珊瑚礁是发育于海洋环境之中、由造礁珊瑚和生物历经生物和地质作用形成的地质体，是一种特殊的岩土介质类型。在南沙群岛珊瑚礁体上，水动力作用和沉积类型、地形地貌都具有成带分布的特点，因而岩体结构和工程地质性质亦具有分带性。在珊瑚礁海洋水动力环境分带的基础上．研究了南沙群岛珊瑚礁的剖面结构、内部结构和浅地层结构特征以及工程地质分层和岩性，将珊瑚礁岩体结构划分为4种类型和5个工程地质相带，并对各分带的工程特性及适宜性进行了评价。     

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。     

南海海域珊瑚礁元素分析试验

由于珊瑚礁属于生物矿物,其组成成分并不固定,因此珊瑚礁成分变化往往对当地生态和矿产有一定的指示作用,其元素分析对于珊瑚礁生态修复和海底探矿等具有重要作用。文中样品采自中国南海珊瑚岛礁,采用能量色散X射线荧光光谱分析了南海海域的珊瑚礁样品,确定其无机成分除Ca外也包括Al,Fe,Sr等元素,其钙质含量占绝大多数,为97%左右,其次Sr的含量占2.25%～2.75%左右,S占比0.31%～0.40%,Al占比0.04%～0.13%,Fe占比0.08%～0.23%,剩余为其他元素。同时,分析了不同区域所取样品的元素组成,发现其中一处所取样品存在Co元素。本次实验对于全面认识南海地区珊瑚礁的组成与南海海底矿藏指示具有实际意义。     

中国珊瑚礁资源状况及其药用研究调查 Ⅱ.资源衰退状况、保护与管理

对中国珊瑚礁资源衰退状况和原因进行了调查和分析.结果表明,中国南海珊瑚礁资源衰退状况严重,珊瑚礁破坏率高达 90%以上,其中,占全国珊瑚礁总面积98%的海南,80%～95%的珊瑚礁受到破坏.除自然因素外,对珊瑚礁资源的不当的、过度的开发利用,社会经济发展带来的海洋环境污染等人为因素,是珊瑚礁资源衰退的主要原因.建立南中国海珊瑚礁生态系统保护与管理国际合作机制,正确评估珊瑚礁的生态功能与价值,建立珊瑚礁自然保护区及监测网络系统,是中国珊瑚礁资源保护性开发利用的可行对策.     

南海主要珊瑚礁水域软骨鱼类的组成与分布

利用1998年3~5月和1999年5~6月在西沙和南沙的12座珊瑚礁水域渔业资源专业调查资料以及1998年2月~1999年12月在南沙群岛水域进行的渔业资源监测调查资料,分析讨论了南海珊瑚礁水域软骨鱼类的组成与分布。专业调查结果:捕获软骨鱼类14属16种,渔获量计64尾2 844.1kg,优势种为大眼角鲨、鼬鲨、日本燕、侧条真鲨、灰六鳃鲨;监测调查表明南沙珊瑚礁水域的软骨鱼类在全年均可捕获,产量的变动主要与捕捞努力量相关。综合2种调查知:软骨鱼类在南海珊瑚礁水域总体分布范围较广,单鱼种在各个岛礁表现出一定的地域分布性;南海珊瑚礁区捕获软骨鱼类的主要作业方式为延绳钓和大型流刺网。     

地震作用对南海南沙群岛渚碧礁的影响研究

评估珊瑚礁的稳定性具有十分重要的意义。近年来,在中国南海海域开展了越来越多的工程建设项目。珊瑚礁是造礁石珊瑚群体死亡后其残骸经过漫长的地质作用而形成的岩土体,是一种特殊的海洋岩土介质。晚渐新世后,生长在碳酸盐台地上的珊瑚礁进入繁盛期,礁体内部可划分为5至6个主要的沉积相。同时,珊瑚礁已被认为是近代地震发生时间的记录器。文章结合南沙群岛的珊瑚礁体工程地质分带和岩体结构特征,设计了岛礁模型,研究地震对珊瑚礁的影响。在研究中,通过利用岩土工程的模拟仿真软件GeoStudio,使用Newmark滑块分析法,模拟了6种不同强度的地震作用下珊瑚礁体的受力状态和变形情况,采用极限平衡条分法计算了安全系数,并测算出可能的危险滑移面位置及滑移规模。通过模拟计算结果,得到地震作用对珊瑚礁的影响有：（1）珊瑚礁在自重状态下具有良好的稳定性;（2）地震发生后,安全系数小于1（FS<1）可能导致斜坡失稳并发生滑塌;（3）随着地震强度的增加,安全系数是降低的,且经一段时间后,安全系数围绕某特定值波动;（4）在地震作用下,作为珊瑚礁体浅层新发育的部分,更小的滑坡部位会更易发生坍塌。综上,利用岩土工程的方法对海洋中珊瑚礁体的稳定性进行评价是可行的,能够为今后岛礁工程设计的提供参考。     

海南岛鹿回头珊瑚礁与全新世高海平面

通过实地考察和资料分析,海南岛南部全新世以来以沉降活动为主要特征,鹿回头珊瑚礁能够反映全新世以来的海平面变化,鹿回头岸礁礁坪面上的原生珊瑚礁是全新世高海平面时期的产物。全新世以来南海北部至少存在过 4 期相对高海平面阶段:7300~6000、4800~4700、4300~4200和3100~2900cal.aBP。其中 7300~6000aBP 是整个全新世最高海平面时期,也是鹿回头珊瑚礁发育的繁盛期,基本形成了现代珊瑚礁的地貌格局,后来不同时期发育的珊瑚礁是在此时期形成的礁塘或礁坑等低洼地中形成,并在鹿回头半岛两侧向外发展,现代珊瑚礁则发育于全新世珊瑚礁的外礁坪和礁前斜坡带。另外,鹿回头珊瑚礁反映的南海北部全新世高海平面时间与南海其他地区高海平面时间可以衔接或对应,说明南海地区全新世高海平面具有全球背景,至少在南海是一致的,且与气候变暖紧密相联。