北太平洋中部热带海域深层水文状况分析

通过对“向阳红16”号调查船1986年1月至3月在北太平洋中部热带海域(北纬7°～13°,西经178°～165°)进行综合科学考察时取得的深层水文观测资料的分析,指出该海域平均底层流是从西南流向东北。此结果与Knauss(1962)及Mantyla(1975)的分析结果相符。文中还初步分析了海底地形对深海水文要素分布的影响。     

热带北太平洋深海小型底栖生物大尺度空间分布

通过对2001年热带北太平洋深海小型底栖生物大尺度空间的数量分布的初步调查,共发现了15个类群的小型底栖生物,其平均丰度为34.1个/10 cm2,东太平洋区的东小区小型底栖生物类群数明显高于其它区域,小型底栖生物量比例随着沉积物厚度的增加而降低,生物量比例为68%~87%的小型底栖生物集中在沉积物0~2 cm层(表层)内。食物是深海小型底栖生物分布的限制因子,沉积物类型和底层流对小型底栖生物空间分布也有一定的影响。     

北太平洋中部沉积作用的探讨

为探索深海的沉积作用,将大量调查和分析资料作了详细研究,认为该区的沉积物可分为钙质软泥、硅钙软泥和红粘土。沉积物类型的分布受水深等因素的控制,调查区东部以钙质软泥为主,西部以红粘土为主;钙质软泥多在5200m以浅,硅钙软泥一般在5200～5300m,5300m以深以红粘土为主。5300m左右是该区的碳酸钙补偿深度。本文还较深入地分析了该区的正常沉积和再沉积作用。     

北太平洋西部和印度洋东部及其邻近海域表层水体中137Cs的分布

对北太平洋西部海域、苏禄海及印尼海、中国南海、印度洋东部海域、孟加拉湾及安达曼海等表层水体中放射性核素137Cs的活度进行了测定。结果表明,上述海域表层水体中137Cs活度显示了较大的变化范围,最低值出现在南极附近的南大洋(1.1Bqm-3),较高的活度值则出现在北太平洋西部海域及中国南海(3Bqm-3)。在所研究水域范围内,137Cs活度的纬度分布特征并没有完全有效地反映出137Cs的全球理论大气沉降趋势及其纬度效应。综合本研究及Miyake等人(1988)的测定结果,我们计算出137Cs自表层海水中的析出速率在苏禄海及印尼海约为0.016/a,在孟加拉湾及安达曼海约为0.033/a,在中国南海约为0.029/a,这一结果明显低于西北太平洋日本沿海表层水体中137Cs的析出速率。这可能是因为在这些海域,横向及纵向的水体混合过程相对都较慢,而且颗粒物对137Cs的吸附析出过程也比较弱所致。     

北太平洋热带水体积的年际变化及其变化机制

利用EN4(the UK Met Office EN4.2.1 analyses)盐度数据发现北太平洋副热带高盐中心——北太平洋热带水(NPTW)的海表面积与体积在2000—2008年、2014—2017年存在下降趋势,2008—2014年期间存在上升趋势,进一步的研究表明,这些变化与太平洋年代际震荡(PDO)的位相转换紧密相关。利用淡水通量数据以及ECCO2(Circulation and Climate of the Ocean, Phase II)流场数据计算分析后表明,淡水通量对NPTW的变化贡献较小,而水平输运对NPTW的表面积以及体积变化贡献较大,这与PDO正(负)位相期间北赤道流(NEC)的向北(南)摆动有关。     

155°E断面北太平洋副热带海域夏季主要水文特征

根据日本气象厅RyofuMaru调查船干1972～1977和1989～1990年间夏季在155°E断面观测的水文资料,分析了该断面上北太平洋副热带海域(18°～30°N)的主要水文要素-温度、盐度、密度、溶解氧含量和地转流等的分布特征及其与ENSO现象之间的关系.研究结果表明,上述诸要素的分布趋势是一致的,且与地转流场相对应.动力计算给出,在北大平洋副热带海域每年夏季均出现2或3支强、次强流或二者兼有的东、西向流动,并呈带状相间分布.东向流被称作副热带逆流.根据东、西向流带的数目推论,在该海域各年夏季可能存在2个反气旋涡旋,即呈现2个顺时针次级环流系统.     

北太平洋亚热带海域海面风应力场特征的分析

本文通过对北太平洋亚热带海域（１８°～３０°Ｎ,１４０°Ｅ～１４０°Ｗ）３０ａ风应力场（τｘ,τｙ）、风应力涡度场（ｃｕｒｌｚτ）及４４ａ５００ｈＰａ面上副热带高压面积指数（ＡＩ）资料的统计分析,得出了上述诸要素的年内、年际和年代际的变化特征,并讨论了一些有趣的现象,如上述诸要素的年际变化与ＥＮＳＯ的关系,τｘ、τｙ、ｃｕｒｌｚτ的年变化、趋势变化与ＡＩ的年变化趋势变化间的关系等。其中,亚热带的风应力场和风应力涡度场主要受副热带高压的制约;τｘ、τｙ、ｃｕｒｌｚτ和ＡＩ年变化、年际变化和年代际变化均较显著。１９７７年发生的跃变与热带太平洋海面温度跃变期相一致。在ＥＮＳＯ期间,τｘ、τｙ、ｃｕｒｌｚτ和ＡＩ均伴随着副热带高压的加强而增强,这可能与ＥＮＳＯ期间哈德莱环流的加强有关。     

北太平洋热带的低频振荡--北方涛动

北方涛动是近几年在北太平洋热带地区发现的一种东西向的大气涛动.本文试图对北方涛动的空间结构和时间变化(包括季节变化和年际变化)的基本特征及其与热带太平洋海温、降水、信风和沃克环流等的联系作进一步的分析研究.经验正交函数(EOF)分析的结果,不仅进一步证实了北方涛动存在的真实性,而且还揭示了它的大尺度特征及其在北太平洋大气环流年际变化中占有头等重要的地位.据延伸的1921-1946年资料的分析表明,北方涛动仍然非常明显,说明它不是某一时期特有的现象,而是北太平洋热带地区大气环流固有的一种低频振荡.北方涛动3-4年的年际振荡与热带太平洋海温、降水、信风和沃克环流关系密切.并且它在这一频带与南方涛动发生强烈的耦合.我们认为,东赤道太平洋之所以是全球热带海洋中海温年际变化最大的地区,以及该区的海气相互作用之所以能够产生世界性年际气候变化最强的信号,可能与它们之间强烈的耦合作用不会没有关系.     

西北太平洋热带气旋与上层海洋热含量的关系

利用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)的海温资料和Unisys Weather的热带气旋资料,研究了1960-2008年期间北太平洋上层150 m的热含量分布特征及其与西北太平洋热带气旋发生频次的关系。考虑了纬度的变化对热含量的影响后,北太平洋热含量的高值中心位于10°N左右,与上层海温结构相符,计算结果更加符合物理意义。北太平洋热含量与西北太平洋热带气旋频数年际相关性研究表明在北太平洋中高纬度大洋内区和赤道东太平洋热带不稳定波发生区呈现出前期冬季正相关性。此相关性存在显著年代际的变化,在1970-1975年和1984-2008年期间最强,1976-1983年期间较弱。在北太平洋中高纬度大洋内区,同期春夏秋季同样存在强正相关。在西太平洋暖池区,同期秋季负相关最为显著。赤道中太平洋区域在夏季呈显著的正相关,秋季减弱。赤道东太平洋海域的相关性前期冬季负相关最为显著,春季负相关性减弱,夏季和秋季无显著相关。     

热带北太平洋西部固氮速率及固氮微生物组成

In the present study, we report N_2 fixation rate(~(15)N isotope tracer assay) and the diazotroph community structure(using the molecular method) in the western tropical North Pacific Ocean(WTNP)(13°–20°N, 120°–160°E). Our independent evidence on the basis of both in situ N_2 fixation activity and diazotroph community structure showed the dominance of unicellular N_2 fixation over majority of the WTNP surface waters during the sampling periods.Moreover, a shift in the diazotrophic composition from unicellular cyanobacteria group B-dominated to Trichodesmium spp.-dominated toward the western boundary current(Kuroshio) was also observed in 2013. We hypothesize that nutrient availability may have played a major role in regulating the biogeography of N_2 fixation.In surface waters, volumetric N_2 fixation rate(calculated by nitrogen) ranged between 0.6 and 2.6 nmol/(L·d) and averaged(1.2±0.5) nmol/(L·d), with 10 μm size fraction contributed predominantly(88%±6%) to the total rate between 135°E and 160°E. Depth-integrated N_2 fixation rate over the upper 200 m ranged between 150 μmol/(m~2·d)and 480 μmol/(m~2·d)(average(225±105) μmol/(m~2·d). N_2 fixation can account for 6.2%±3.7% of the depthintegrated primary production, suggesting that N_2 fixation is a significant N source sustaining new and export production in the WTNP. The role of N_2 fixation in biogeochemical cycling in this climate change-vulnerable region calls for further investigations.     

北太平洋鱿鱼渔场浮游植物种类组成和数量分布

分析了北太平洋鱿鱼渔场浮游植物种类组成、分布特点及其与环境、中心渔场的关系.初步鉴定出36属129种,种类组成以暖水性种类居多(占58.9%),虽然冷水性占种类比例较少(占10.9%),但在细胞数量上占明显优势(占总量的68.05%),出现热带、亚热带与亚寒带区系共存的局面;其平面分布不均,平均总量为54.60×103个/m3;冷暖水系对浮游植物种类组成及数量分布均有显著的影响;中心渔场的形成与浮游植物高值区有着密切的关系.     

热带西北太平洋热状况对热带气旋活动的影响

分析热带西北太平洋和南海的表层至100m的水温变化与热带气旋活动的关系。得出:(1)海洋热含量正距平年热带气旋偏多,反之偏少。(2)热带西北太平洋西部热含量增加时,副热带高压脊点偏西,移入南海的热带气旋频数增加,反之减少。(3)因热带东、西太平洋水温变化反相,南海水温变化与热带东太平洋同位相,故从太平洋移入南海的热带气旋与在南海生成的热带气旋频数的变化趋势近于相反。     

热带太平洋与热带大西洋海表温度主模态的相互作用

根据英国Hadley气候中心的海表温度资料和美国NCEP/NCAR中心的大气资料,研究了热带太平洋与热带大西洋海表温度主模态的相互作用。热带太平洋的ENSO可以导致大西洋Nino模态或经向偶极子模态,这主要是通过热带海洋-大气相互作用,或大气的太平洋-北美遥相关过程实现的。大西洋Nino模态的暖(冷)位相会导致赤道中东太平洋的海表温度降低(升高)。这可能是通过两种途径完成的:一种可能是大西洋Nino使印度洋增暖(变冷),进而引起赤道中太平洋的东(西)风异常,通过海洋-大气相互作用正反馈机制能发展成为La Nina(El Nino),使赤道东太平洋海温降低(升高);另一种可能是大西洋Nino直接可以导致太平洋Walker环流增强(减弱),从而使赤道东太平洋海温降低(升高)。     

北黄海大鹿岛海域营养盐分布特征

根据１９９０年７月辽宁省海岛调查资料，本文讨论了北黄海大鹿岛海水营养盐（ＰＯ４－Ｐ，ＳｉＯ３－Ｓｉ，ＮＯ３－Ｎ，ＮＨ４－Ｎ，ＮＯ２－Ｎ）分布特征，并对海域环境质量作了初步评价。     

北太平洋海温的主成分分析

对北太平洋(55°～20°N)的SST进行了主成分分析(1951～1986年)。分析表明:前五个特征向量空间型是北太平洋SST非季节变化的主要型,它们约占海温场总方差的50％。第一特征向量空间型反映了与埃尔—尼诺现象有关的大尺度分布特征。相应的时间系数序列的变化,可以清楚地鉴别50年代以来出现的埃尔—尼诺时期。它的10阶多项式反映了历史上的变暖(变冷)和变冷(变暖)期。其余特征向量空间型,反映了占北太平洋大气活动中心(如阿留申低压和西太平洋高压)和洋流区、非洋流区有关的海温分布特征。同样,对它们的时间系数序列进行了分析讨论。最后,根据前五个时间系数的线性变化趋势。对北太平洋海温变化趋势进行了讨论。     

热带太平洋盐含量的年际变化

为揭示热带太平洋上层盐度与ENSO的关系,探讨热带海洋的盐含量收支问题,运用EOF方法对SODA资料中热带太平洋表层和次表层(157.5 m)间的盐含量变化特征进行了分析.结果表明,盐含量具有年际变化的特征,第一和第二模态的空间分布分别具有南北反相和东西反相的特点.这为更好地研究与全球水文循环有关的海洋热动力问题提供了依据.