赤道西太平洋暖池中更新世过渡期的古海洋变化

通过对大洋钻探(ODP)第130航次807站A孔上部约25 m样品中所含浮游有孔虫的定量统计和鉴定,结合转换函数及稳定同位素分析,揭示了第四纪近1.6 Ma以来冰期旋回中赤道西太平洋的表层海水温度和温跃层深度的变化,为研究西太平洋暖池的变动提供了重要依据。研究表明,西太平洋暖池冬季表层海水温度在第四纪的冰期旋回中变化幅度超过了5℃,而温跃层深度自1.6 Ma以来有所变浅,进一步论证了西太平洋暖池的不稳定性。通过对暖池区和南海及赤道东太平洋的比较,发现南海南部和暖池的海水在第四纪具有较好的连通性,而南海北部则受季风控制影响较大;同时,赤道东、西太平洋及南海,自1.6 Ma以来温跃层深度都有不同程度的变浅。研究中发现中更新世过渡期(MPT)在许多古海洋学指标中都是一条重要的分界线,以此为界,对0~0.9和0.9~1.6 Ma两个时间段的暖池冬季表层海水温度、表层与次表层种浮游有孔虫氧同位素差值与地球轨道参数ETP分别作交叉频谱分析,结果显示暖池在响应全球气候转型的同时也表现出了低纬特有的热带气候变化的特征。     

南海南部粉红色 Globigerinoides ruber 冰期旋回及影响因素

对南海南部ODP1143站氧同位素11-5e期大约2ka分辨率的粉红色Globigerinoides ruber进行分析,发现其冰期／间冰期旋回与代表全球冰量的底栖有孔虫氧同位素(δ^18O)的变化相反,即在间冰期时含量低,而冰期时高,与其他海区的记录相反。海水表层温度和温跃层深度转换函数结果以及碎壳率的变化显示,在一定的温度背景下,温跃层深度的变化可能是控制粉红色G．ruber冰期旋回的主要因素,而这段时期南海南部溶解作用的影响则不明显。     

西太平洋暖池核心区MIS 7期以来的古生产力变化:类ENSO式过程的响应

对取自热带西太平洋暖池核心区的WP7岩心进行了底栖有孔虫和钙质超微化石研究。在利用氧同位素曲线对比和AMS14C测年数据进行地层划分的基础上,依据底栖有孔虫和钙质超微化石指标,分析了距今近250ka以来区域生产力和上层海水结构的演变特征,探讨了其控制因素和所指示的古海洋学意义。计算结果显示WP7岩心所在的暖池核心区约在距今250ka以来初级生产力在冰期(MIS6期、4期和2期)高,在间冰期(MIS7期、5期、3期和1期)低,表明该区古生产力在长的轨道时间尺度上受北半球高纬度冰量变动的影响。钙质超微化石下透光带属种Flori-sphaera profunda百分含量指示的温跃层深度变化表明冰期温跃层浅、间冰期温跃层加深,这说明类ENSO式变化导致的冰期—间冰期温跃层深度波动可能是MIS7期以来暖池核心区古生产力在冰期高而在间冰期显著降低的直接控制因素。     

南海西南陆坡末次冰期以来的浮游有孔虫及其古气候意义

对南海西南陆坡区SA08-34柱状样浮游有孔虫进行了定量统计分析,并采用古生态转换函数FP-12E计算各样品所代表的海水表层古温度(SST),结合14C测年和CaCO3分析结果,揭示了该海域末次冰期以来的古海洋学特征。末次冰期以来SST具有较大的变化,其中冰后期SST冬季为24.85~26.23℃,夏季为28.81~29.36℃,季节温差为2.66~4.47℃;末次盛冰期SST有明显的周期性波动,SST冬季为23.60~26.86℃,夏季为28.45~29.63℃,季节温差为2.34~5.09℃;末次间冰段SST冬季为23.48~27.57℃,夏季为28.82~29.73℃,季节温差为2.16~5.34℃。南海西南陆坡区在末次冰期出现6次明显的海水表层降温事件,其中"新仙女木"事件的年代约为11.75~12.38 kaBP,H1-H4事件的年代分别约为15.51~16.76、21.15~22.40、26.79~27.42和34.31~34.94 kaBP。     

近190ka B.P.以来西太平洋暖池北缘上层海水结构和古生产力演化特征及其控制因素——来自钙质超微化石、有孔虫和同位素的证据

对取自西菲律宾海暖池北缘的Ph05—5岩芯进行了钙质超微化石和有孔虫研究。在利用氧同位素曲线对比和AMS^14C数据进行地层划分的基础上,依据超微化石和有孔虫及其同位素组成等指标,分析了近190 ka B．P以来区域生产力和上层海水结构的演变特征,探讨了其控制因素和所指示的古海洋学意义。钙质超微化石下透光带属种Florisphaera profunda百分含量和基于浮游有孔虫转换函数的温跃层深度变化表明,Ph05—5岩芯所在的热带西太平洋暖池北缘约190kaB．P．以来,营养跃层和温跃层冰期（MIS 6期和5d-2期）浅,间冰期（MIS5e）和全新世深,而MIS5e期是最近两个冰期旋回中营养跃层和温跃层深度最深时期。通过Fprofunda百分含量初级生产力转换方程计算结果和与钙质超微化石绝对丰度的变化显示,冰期初级生产力高,间冰期和全新世初级生产力低,MIS5e期初级生产力为末两次冰期旋回之最低。此外,Ph05—5岩芯△δ^13Cc.wullerstorfi-coccolith和△6δ^12Cc.wullerstorfi-N.dutertrei.差值变化显示,190ka B．P以来表层输出生产力冰期高,间冰期低,其中最为突出的特征也是MIS5e期为生产力输出的最低值期。上层海水结构和生产力的上述变化特征与现代La Nina事件暴发时的海洋环境相当类似,该海区MIS5e期可能是LaNina事件频繁爆发的一段时期,可以与现代LaNina现象类比。同时,根据Wyrtki提出的信风张弛理论推测MIS5e期,由于LaNina事件的频繁暴发黑潮主流应该是增强的。     

U_(37)~K指标在南海末次盛冰期表层海水古温度研究中的应用

根据1998年6~9月采集于南海海域沉积岩芯中的浮游有孔虫氧、碳同位素和SiO2、CaCO3地球化学地层序列,标定了南海的年代框架,并应用UK 37指标重建了南海南、北部末次盛冰期以来表层海水的古温度。结果显示:南海南部冰后期和末次盛冰期时UK 37海水表层估温分别为24.5~27.4℃和23.8~25.3℃,平均水温分别为26.3℃和24.3℃。南海北部冰后期和末次盛冰期时UK 37海水表层估温分别为23.3~26.9℃和22.2~23.8℃,平均水温分别为26.6℃和22.8℃。南海北部温差比南部大,也比同一纬度的其它观察点大得多,充分表明南海对气候变化响应的敏感程度远大于开放性大洋,同时也进一步证实了边缘海对于冰期旋回的环境信号具有放大效应。     

南海晚第四纪古生产力变化机理：一个悬而未决的问题

重建古生产力变化是古海洋学研究的重要方面。本文综述了以往南海晚第四纪古生产力的研究成果,浅析了南海生产力变化的控制因素。南海北部和南部的古生产力变化模式有明显差异,具体表现在：南海北部具有冰期生产力高、间冰期生产力低的特点,而南海南部具有冰期生产力低、间冰期生产力高的特点。造成南海北部和南部生产力变化空间差异的原因尚待查明,本文提出河流、风尘、南海大洋环流等都是造成南海生产力区域差异的潜在控制因素。     

南海晚第四纪浮游有孔虫类群变化所表征的古海洋学特征

通过对南海4个岩心的74个样品进行Q型因子分析,求得4个浮游有孔虫组合:亚热带-热带组合,温凉组合,热带易溶组合和亚热带组合。亚热带-热带组合为优势组合,它的发育状况反映了晚第四纪西太平洋热带海水对南海的影响程度,其因子载荷作为古海流特征的参数。温凉组合的发育与南海存在冷涡有关。利用转换函数FP-12E计算了南海南部表层古水温,冰期与间冰期的表层水温平均变化冬季为4.7℃和2.9℃,夏季为3.0℃和2.1℃,季节性温差冰期最大可达8.6℃,间冰期最大可达5.0℃,均比太平洋同一纬度海区的大。冬季表层古水温波动比夏季的大。全新世的表层水温呈上升趋势,但在NS86-43柱中有一变冷现象,这可能和the younger Younger Dryas有关。     

冲绳海槽南部末次间冰期以来古海洋学变迁：ODPI202站的记录

对冲绳海槽南部ODP1202站165个沉积物样品进行了CaCO3含量测定和47个样品以浮游有孔虫为主的微体化石定量分析。应用CaCO3含量变化与δ^18曲线的对应关系，初步将1202站岩心划分为MIS 1—5期的沉积。根据浮游有孔虫中暖水、凉水、浅水和深水等生态组合丰度变化，推测冲绳海槽南部晚更新世末次间冰期以来，温跃层呈逐步加深和表层海水温度逐渐升高的趋势。MIS5期以较浅温跃层和较低表层海水温度为特征，推测与研究区末次问冰期存在上升流有关。末次冰期(MIS4～2期)时，Pulleniatina obliquiloculata在整个冲绳海槽中普遍以低丰度值出现，标志黑潮主流轴可能迁移出冲绳海槽。     

南海东北部末次冰期-全新世古海洋学

据加速器质谱仪１４Ｃ测年,ＲＣ２６－１６孔提供了南海北部近１５２００ａ来古海洋学的连续沉积记录。其古海洋学发展过程可分为３期,（１）最后冰期（１５．２～１３．３ｋａ）;（２）冰消期（１３．３～９．０ｋａ）;（３）间冰期（９．０ｋａ～现代）。末次冰期至全新世时,冬季海水表层温度由１８℃上升至２４℃,夏季则保持在２７～２９℃之间。在１１ｋａ时,冬季水温曾短暂的一度变凉（约３℃）,此可能代表区内新仙女木事件。末次冰期时,夏季与冬季温度差约为９℃,它的变化幅度较全新世的５℃要大。末次冰期时,表层水（０～５０ｍ）与次表层水（５０～１００ｍ）间碳、氧同位素递减梯度较全新世的为小。１５～１３ｋａ时大洋表层动物衍生营养含量相对较高,推测这与较强的冬季风导致较强的上升流,而造成高养分和高生物生产率有关,全新世时冬季风变弱。全新世碳酸盐补偿深度和有孔虫溶跃层较浅,５．３ｋａ时有短暂的变深,浮游有孔虫保存高峰和碳酸钙高峰值发生在１４～１２ｋａ间,相当于全球性的ＴｅｒｍｉｎａｔｉｏｎⅠ事件。     

基于ROMS模型数值研究南海温跃层的季节变化

On the basis of the regional ocean modeling system （ROMS）, the seasonal variations of the thermocline in the South China Sea （SCS） were numerically investigated. The simulated hydrodynamics are in accordance with previous studies： the circulation pattern in the SCS is cyclonic in winter and anticyclonic in summer, and such a change is mostly driven by the monsoon winds. The errors between the modeled temperature profiles and the observations obtained by cruises are quite small in the upper layers of the ocean, indicating that the ocean status is reasonably simulated. On the basis of the shapes of the vertical temperature profiles, five thermocline types （shallow thermocline, deep thermocline, hybrid thermocline, double thermocline, and multiple thermocline） are defined herein. In winter, when the northeasterly monsoon prevails, most shallow shelf seas in the northwest of the SCS are well mixed, and there is no obvious thermocline. The deep region generally has a deep thermocline, and the hybrid or double thermocline often occurs in the areas near the cold eddy in the south of the SCS. In summer, when the southwesterly monsoon prevails, the shelf sea area with a shallow thermocline greatly expands. The distribution of different thermocline types shows a relationship with ocean bathymetry： from shallow to deep waters, the thermocline types generally change from shallow or hybrid to deep thermocline, and the double or multiple thermocline usually occurs in the steep regions. The seasonal variations of the three major thermocline characteristics （the upper bound depth, thickness, and intensity） are also discussed. Since the SCS is also an area where tropical cyclones frequently occur, the response of thermocline to a typhoon process in a short time scale is also analyzed.     

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。     

南海海域浮游植物叶绿素与海表温度季节变化特征分析

利用 Sea WiFS卫星遥感叶绿素质量浓度及TRMM微波遥感海表温度产品, 研究了南海海表叶绿素a的季节变化特征及其同海表温度的关系。研究结果表明, 南海叶绿素质量浓度具有很强的季节变化:通常低叶绿素质量浓度(<0.12 mg·m^-3)出现在弱风高海表温度(>28°C)的春、夏季节;高叶绿素质量浓度(>0.13 mg·m^-3)通常出现在有较强风速和较低海表温度(<27°C)的冬季。线性回归分析显示, 南海叶绿素质量浓度同海表温度呈显著负相关。尽管在南海南部、南海中部、南海西部及吕宋西北部4个代表子区域的显著性有所差异, 但都暗示温度变化所反映的垂向层化调控了营养盐质量浓度和浮游植物量变化。可见, 温度可能是影响海洋上层稳定程度及垂向交换强度的重要指标, 从而可能调控营养盐及浮游植物的变化。     

南海深水海盆环流和温跃层深度的季节变化

受南海季风和复杂地形的影响,南海环流场具有复杂的空间结构和明显的季节变化,同时此海域又是中尺度涡多发海域,这些特征必然对南海温跃层深度的水平分布及季节变化有显著影响。首先,基于GDEM(General-ized Digital Environmental Model)的温、盐资料和利用P矢量方法计算并分析了南海的表层环流和多涡结构的空间分布特征和季节变化规律。在此基础上,分析了南海温跃层深度的空间分布特征和季节变化规律。结果表明,南海环流和多涡结构对南海温跃层具有显著的影响。     

末次盛冰期以来南海西南海区对快速气候变化的响应特征

以南海西南巽他陆坡CG2岩心为材料,通过浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体的δ18O和Mg/Ca重建了近24ka以来的表层海水温度(SST)和盐度(SSS),结合浮游有孔虫定量统计数据分析了末次盛冰期(LGM)以来南海西南海区上部水体环境的演化特征。研究表明,在YD、H1、8.2ka冷事件期间,巽他陆架海区盐度变高,浮游有孔虫暖水种丰度减少,温跃层变浅。相比其他开放大洋站位末次冰消期的缓慢变暖,南海西南海区Bølling早期以及YD事件后期升温迅速,且H1期间具有明显的降温,是典型的"格陵兰式"升温,可能南海受东亚季风的影响强烈。东亚夏季风的强弱变化造成了海水盐度频繁的波动,在H1、YD期间,东亚夏季风突然减弱,盐度变高,B/A暖期夏季风增强,盐度变低,比较发现在这些气候事件期间,东、西太平洋站位的盐度变化特征几乎是一致的。LGM以来热带西太平洋海区的上层海水环境变化,与热带辐合带(ITCZ)的纬向移动及其相关的东亚季风异常有密切联系。     

Numerical study of M2 internal tide generation and propagation in the Luzon Strait

Based on the z-coordinate ocean model HAMSOM,we introduced the internal-tide viscosity term and applied the model to numerically investigate the M2 internal tide generation and propagation in the Luzon Strait (LS).The results show that (1) in the upper 250 m depth,at the thermocline,the maximum amplitude of the generated internal tides in the LS can reach 40 m;(2) the major internal tides are generated to the northwest of Itbayat Island,the southwest of Batan Island and the northwest of the Babuyan Islands;(3) during the propagation the baroclinic energy scattering and reflection is obvious,which exists under the effect of the specific topography in the South China Sea (SCS);(4) the westward-propagating internal tides are divided into two branches entering the SCS.While passing through 118 E,the major branch is divided into two branches again.The strongest internal tides in the LS are generated to the northwest of Itbayat Island and propagate northeastward to the Pacific.However,to the east of 122 E,most of the internal tides propagate southeastward to the Pacific as a beam.     

Sea surface temperature variations in the southwestern South China Sea over the past 160 ka

Sea surface temperatures (SSTs) in the southwestern South China Sea have been reconstructed for the past 160 ka using the Uk37 paleothermometer from the core MD01-2392. The temperature differences between glacial times (MISs 6 and 2) and interglacial times (MISs 5.5 and 1) are 2.2~2.5 ℃. Younger Dryas event during the last deglaciation was documented in both the planktonic foraminiferal δ18O and SST records. After MIS 5.5, SSTs displayed a progressive cooling from 28.6 to 24.5 ℃, culminating at the LGM. During this gradual cooling period, warm events such as MISs 5.3, 5.1 and 3 were also clearly documented. By comparison of SST between the study core and Core 17954, a pattern of low or no meridional SST gradients during the interglacial periods and high meridional SST gradients during the glacial periods was exhibited. This pattern indicates the much stronger East Asian winter monsoon at the glacial than at the interglacial periods. Spectral analysis gives two prominent cycles: 41 and 23 ka, with the former more pronounced, suggesting that SSTs in the southern SCS varied in concert with high-latitude processes through the connection of East Asian winter monsoon.     

吕宋海峡Ekman输运和南海SST的相关性分析

在利用1950—2009年NCEP(National Center for Environmental Prediction)资料分析风场数据的基础上,计算吕宋海峡的Ekman输运,研究表明其存在显著的季节变化,除了夏季外,其它季节均为由太平洋向南海输运。分析吕宋海峡Ekman输运和南海海盆表征上层热力状况的海表面温度SST(Sea Surface Temperature)之间的关系发现:在年内时间尺度上,两者不存在显著的同期相关,Ekman输运对SST的影响开始于一个月之后,从北部向南扩展,第二个月最为明显,并扩展至整个海盆,第三个月开始衰减,第四个月影响消失,且相关性为正;在年际尺度上,吕宋海峡Ek-man输运的异常同南海SSTA(Sea Surface Temperature Abnormal)的第二模态存在显著的相关联系,并且吕宋海峡Ekman输运和南海SSTA的相关关系在北部为正,南部为负。吕宋海峡Ekman输运调制南海大尺度环流,通过暖、冷平流的作用影响南海SST的变化。     

夏季巴拉望岛西北部海域净热通量的时空变化特征和形成机理初析

利用OAFLUX气候态月平均热通量资料及TMI云量、降雨、SST和QuikScat风场资料,对南海、特别是巴拉望岛西北海域净热通量的时空特征进行了深入分析.研究发现,夏季在巴拉望岛西北海域存在一局域净热通量极小值区,在7月份该海域海洋甚至呈现失热达20 W/m2情况.分析认为该局地净热通量异常可能与南海暖水的发生、发展有关,即由于西南季风爆发,巴拉望岛西北海域对流加强,一方面,蒸发增大使得潜热增大、云量增多,导致入射太阳短波辐射的减少;另一方面,降水的增大使得该海域出现障碍层现象,障碍层导致的局地海温正反馈进一步增强了局地对流,从而加剧海洋失热过程,促成了巴拉望岛西北海域净热通量局地异常的出现.进一步的经验正交模态（EOF）分析表明,在季节变化尺度上,南海净热通量的第一模态（89.1%）呈同位相变化,反映了南海受冬、夏季风的交替驱动特征;其中南海北部（海南岛至台湾海峡南段的带状海域）为振幅最大区,这与该海域存在年平均最大风速有关;第二模态（10.0%）以吕宋岛至雷州半岛一线为界,南北两侧反相,并具有显著的局域特征;不仅反映了黑潮入侵与南海环流的季节变化,而且还发现巴拉望岛西北海域存在一局地极值域,对应夏季净热通量异常区.     

Coupled seasonal variability in the South China Sea

The present study documents the relationship between seasonal variations in sea surface temperature (SST) and precipitation in the South China Sea (SCS) region. There are strong interactions between the atmosphere and ocean in the seasonal variations of SST and precipitation. During the transition to warm and cold seasons, the SST tendency is primarily contributed by net heat flux dominated by shortwave radiation and latent heat flux with a complementary contribution from ocean advection and upwelling. The contribution of wind-driven oceanic processes depends on the region and is more important in the northern SCS than in the southern SCS. During warm and cold seasons, local SST forcing contributes to regional precipitation by modulating the atmospheric stability and lower-level moisture convergence. The SST difference between the SCS and the western North Pacific influences the convection over the SCS through its modulation of the circulation pattern.