2011-2014年中国北极物理海洋学的研究进展

过去十几年北极的快速变化以海冰变化为主要特征。然而,在冰-海-气变化系统中海洋起着关键性的作用。海洋是北极变化的关键因素,不仅影响着海冰的融化与冻结等过程,而且是大气变化的主要能量来源。在北极海冰快速变化的背景下,北冰洋的海洋特征也发生了一系列的变化。第四次国际极地年之后我国在北极科学研究中取得了一系列的进展,本文从北冰洋水团、锋面、海流等主要水文现象,以及上层海洋结构等方面,总结了2011-2014年我国在北极物理海洋学方面取得的一系列成果。     

微体化石与古海洋学

微体化石的研究从其发展到现在解决了主要与地层层序、古海洋环境、古气候有关的诸多地质问题。２０世纪７０年代以微体化石为基础建立了古海洋学。我们在生物学领域进行持续不断的努力 ,在此基础上 ,能够根据微体化石建立起进化古生物学。本文就古海洋变迁（古海洋学）与微体化石进化的关系以及进化（微体）古生物学作出了诠释。正像２０世纪末出现的地球环境问题、脑坏死、器官移植等问题所象征的那样，２１世纪是生命科学的时代。化石以本身作为具体证据来说明生物进化的过程。对于研究化石的古生物学者来说 ,有必要深入研究进化问题 ,探…     

中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”,发展了第三代海浪数值模式;提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了“棉兰老潜流”,揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了“南海内波潜标观测网”,实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流“边缘不稳定”的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。     

沿海社区环境可持续技术的一种策略

沿海社区环境可持续技术的一种策略吴克勤（国家海洋信息中心）自１９９２年联合国环境与发展大会签署“２１世纪议程”等文件以来，全球海洋意识空前增强。海洋是地球上重要的生命支持系统，占地球表面积１０％的全球沿海地区支持着一半以上的世界人口，海洋环境与人类生...     

物理海洋学的新进展

最近20—30年来,在物理海洋学方面取得了辉煌的成就。其先决条件是卓有成效地发展新型海洋学仪器、设备,改进观测、调查、资料处理方法,其中包括在各个领域中广泛应用计算技术。诚然,人们通常认为物理海洋学是在一定量的实验数据基础上迅速发展起来的,正是使用卫星红外线辐射扫描器所获得的有关海洋表层热状态的新的珍贵资料才大大促进了研究涡流、峰、内波以及表面现象的理论工作的发展。     

一种建立局域无缝海图深度基准面的方法

根据海洋测绘中垂直基准构建的需求,提出了一种基于主成分-逐步回归分析的建立局域无缝海图深度基准面的方法。在此基础上,利用中国某海区多个验潮站深度基准面值及分潮调和常数振幅,建立了该海区局域无缝深度基准面值回归方程。实例计算表明,该方法所建立的局域海区无缝海图深度基准面值能够达到厘米级精度,可为海图深度基准面体系的重新构建提供技术支持。     

海洋学的新挑战—海洋气候预报

海洋是地球气候系统中极为重要的组成部分之一,主要因海洋对热量的贮存、循环及释放的容量大,在不同地区且往往表现出很大的时间滞后性(几个月至几个世纪)。天气条件瞬息万变,在某种程度上说是不可预报的,在预报能力有限的过去相当长时期内尤其如此。耦     

对生物海洋学内涵的理解

中国科学院海洋研究所是从一个海洋生物实验室发展起来的综合性海洋研究机构,生物海洋学的理念、科学内涵、科学视野、生物海洋学对海洋科学发展的推动作用等在海洋研究所的发展历程中得到完美体现,生物海洋学也一直伴随整个研究所的壮大而不断发展。在中国科学院海洋研究所成立70周年之际,从生物海洋学角度回顾研究所发展历程,将会加深我们对海洋科学不同学科间的相互关系、相互配合、学科交叉、融合发展的意义的理解,对海洋科学未来发展起到积极推动作用。     

一种全潮观测资料的补缺方法

1问题的提出河口、海岸工程实施前,必须收集足够的水流、悬沙含量等基础性资料,为该工程的可行性论证、设计及施工提供依据和保证。然而,实际中常因天气等原因测不到完整的全潮水流、泥沙过程,如(1)测不全一个完整的代表潮过程,仅差3～5小时而无法测足所需的26个小时;(2)代表潮观测中因仪器故障等原因断测3～5小时或更长时间;(3)仅测大、小代表潮,无法测到中潮。出现这种问题固然有多方面的客观原因,但其后果必然是(1)放弃观测,资料短缺从而明显降低这次全潮观测资料的使用价值;(2)等待8～15天后重测下一个潮周期和(3)即使重测,     

黄海物理海洋学的主要特征

本文概述了黄海物理海洋学主要特征,其中包括温、盐结构,环流和潮汐、潮流。在第二部分中重点说明黄海某些突出的海洋现象。诸如:黄海冷水团及环流,黄海暖流,海洋锋及底层流,最后一部分讨论海区的营养盐输送机制。     

物理海洋学家毛汉礼（上）

毛汉礼。一个普普通通的中国留学生，在获得了加里福尼亚大学海洋物理学博士学位后便急不可待地从加里福尼亚赶到洛杉矾买回国的船票。为了这一天，他经过了整整4年的艰辛努力。当这一天来到时，他想起了生养他的祖国：昔日的祖国战争不断，满目疮痕；而今天，中国人站起来了，伟大的祖国在中国共产党的领导下已崛起在世界的东方。此时，他也想起了家乡和亲人。这念头一产生竟是那样的强烈，他无法抑制自己的感情。     

海洋资料整理中一种单调分段值方法的应用

以三次Ｈｅｒｍｉｔｅ插值函数和另二类初等形式的函数为基础所构造的一种混合型分段插值函数进行海洋资料整理中的插值和绘线处理。结果更加合理，特别对具有累加或统计性质的数据，不但给出光滑的插值函数及其图形，而且还能给出大部分光滑的导函数图形。本文同时介绍了大有可为方法在不同专业领域中的一些应用实例。     

一种多通道并行同步数据采集方法

本文论述在进行多通道并行同步数据采集或外部事件计数时，可应用软件扫描和逻辑判读高电平并累计其个数的方法。该软件方法具有很多优点并有较好的实用价值。     

一种更有效的测量短波的方法

使用传统的在海底（或海底以上几米处）固定压力测波仪的方法观测波浪,因水层的滤波作用而无法有效地观测到高频短波。本文提出一种新的观测方法－使用悬挂压力测波仪的方法观测波浪。通过数值方法模拟与实际比较吻合的波面。然后模拟固定压力测波仪和悬挂坟力测波仪两种不同的方法获取此波面的水下压力记录曲线。应用传统谱分析的方法得到各自的压力频谱,再根据不同的情况分别换算成表面谱。通过数值的方法可以证明使用悬挂压力测     

对海洋生态学和生物海洋学的浅析

海洋生态学和生物海洋学的研究内容大多交叉、重叠。为利于学科发展,文章在简述学科的产生与定义的基础上,强调学科之间要加强合作,适当分工。建议:海洋生态学侧重研究生物之间的相互关系和对环境的适应性、生存策略,并积极与经济、社会和文化相关学科交叉、融合;生物海洋学侧重于研究生物在海洋环境中的作用和功能,把推进对海洋的认识放在首位,加强与物理海洋学、化学海洋学的耦合,为海洋在地球四大圈层的相互关系中展现活力。据此,以渔业海洋学、海洋生态灾害和生物对地质的作用为例,阐述海洋生态学和生物海洋学的理解及其相互之间关系。     

一种海洋遥感图像中尺度涡的自动检测方法

基于遥感图像涡区域检测边缘一般是由近似椭圆的分段圆弧曲线所构成的特点 ,提出一种“由粗到细”的海洋遥感图像中尺度涡计算机自动检测方法。首先对检测边缘利用曲线拟合和局部区域Hough变换的方法产生候选子区域 ,然后仅仅针对候选子区域利用局部区域图像灰度分割确定出涡的区域。实验结果表明所提出的方法可以完成处于成熟期、形态特征比较明显的中尺度涡自动检测     

由远程声传播估算海洋pH值的一种方法

海洋中的低频(<1000Hz)声吸收主要决定于海洋的pH值.虽然测得的远程(1000km量级)声传播的绝对幅度相当复杂地依赖于海洋的介质和环境参数,但对不同频率间的相对吸收差的测量能给出有用的信息.此外,沿海面反射声线(RSR)的传播衰减还应附加上海面散射引起的损失.原则上通过比较发射和接收到的声信号的频谱能估算海洋的pH值和表面粗糙度.我们分析了北太平洋750km声传播实验的部分数据.实验结果与理论估算定性地相符,但其测量精度还不足以进行定量的比较(该实验并不是为测量相对吸收差而设计的).估算表明,为了获得0.05的pH测量精度,当信号频率为550±100Hz,传播距离为750km时,对北太平洋(pH≈7.7)和大西洋(pH≈8.0)海域分别需要对100和60个独立测量样本进行平均以消除内波及噪声引起的幅度谱畸变.