马里亚纳海沟浮游病毒垂直分布及动态变化

为探究马里亚纳海沟浮游病毒生态特征的垂直变化规律,本研究于2015年12月采集马里纳亚海沟表层到8727m共六层水样,对浮游病毒丰度,浮游细菌丰度,微微型浮游植物丰度以及裂解性浮游病毒生产力进行了分析。流式细胞技术分析结果表明,马里亚纳海沟各层浮游病毒丰度范围为1.27×105—1.93×106VLP/mL,其中表层丰度最高,随后逐渐降低,最低值出现在3699m处。而在深渊海沟区域内病毒丰度略有上升,最深处8727m病毒丰度为2.85×105VLP/mL。马里亚纳海沟裂解性浮游病毒生产力变化范围为2.86×104—4.21×105VLP/(mL·h),其垂直分布呈现出与浮游病毒丰度相似的趋势,生产力最高值出现在表层,随后在相对较低的水平变动,而在深渊海沟区域内随深度略微上升, 8727m处生产力为4.08×104VLP/(mL·h)。同时本文根据假定的研究区域浮游病毒平均裂解量及宿主平均有机物质含量计算出病毒导致的细菌死亡率(VMM)以及相应的有机碳和有机氮释放量,其中VMM变化范围为1.59×103—2.34×104cells/(mL·h),8727m处VMM为2.27×103cells/(mL·h)。而每小时病毒导致的细菌死亡数在总细菌数量中占比在8727m处最低,为4.6%,这表明浮游病毒在深海环境中的侵染活性相对较低,可能由于极端环境下浮游病毒多以溶源状态存在。在深渊海沟内部观察到相对较高的浮游病毒丰度以及相对较低的病毒生产力水平,表明该水域浮游病毒死亡率较低,这或许与海沟内温度极低且环境相对隔离有关。各层浮游病毒丰度及生产力与环境因子间相关性分析结果表明,浮游病毒丰度和生产力均与浮游细菌丰度表现出较高的正相关关系(P0.05),同时病毒生产力也表现出与温度的显著正相关性,表明浮游病毒的活跃程度主要依赖于宿主细胞的浓度以及海水温度。     

层化对东海大陆架潮流垂向结构的影响

利用ADCP对东海大陆架定点(26°30.052′N,122°35.998′E)连续观测6个多月的海流数据进行分析研究,结果表明:层化对该海域潮流的垂向结构有显著影响,层化导致潮流流速、潮流椭圆长轴、椭圆率和倾角在通过密度跃层时发生较大改变。9月份,东海大陆架存在较强的密度跃层,层化加强,海流流速、M2分潮潮流倾角和M2分潮潮流椭圆率在跃层深度以浅随深度显著增大,跃层处达最大,跃层以深随深度迅速减小;2月份,上层海洋混合较强,密度跃层强度最弱,潮流流速、潮流椭圆长轴、椭圆率和倾角在垂向上变化不大。     

渤海中部海底恒温层温度及泥温相位随深度变化特征

利用渤海中部两点一年中４个季节泥温观测资料，近似确定两测点海底恒温层泥温分别为１１．０℃和１１．７℃。认国泥温随深度变化可视为一垂向波－泥温波，并利用这一概念分析了泥温相位随深度变化特征，８＾＃，Ａ（Ｂ）平台测点泥温波波长分别为ｌ８＝８ｍ和ｌＡ（Ｂ）＝１０ｍ。研究建议，以０．５ｍ处多年泥温平均值作为海底恒温层温度。     

黄渤海夏季生物发光强度分布特征及其影响因素分析

机械刺激所致生物发光无论对于海洋生态学的研究还是对于水下目标探测均具有重要意义。本研究利用现场测量数据,首次定量化揭示了夏季黄渤海机械刺激所致生物发光强度的三维空间分布特征,并在此基础上,进一步结合同步测量的环境参数及浮游植物种群数据分析了其影响因素。主要结论包括：（1）夏季黄渤海机械刺激所致生物发光强度较强,其平均值约为4×10¹⁰photons/（s·L）,最大值约为2×10¹²photons/（s·L）,高值区主要出现在长江口附近海域;（2）夏季黄渤海机械刺激所致生物发光的物种以甲藻类浮游植物为主,在甲藻中,夜光藻对机械刺激所致生物发光强度的分布起着主要决定作用;（3）夏季黄渤海机械刺激所致生物发光的空间分布对温度、盐度及以叶绿素浓度为代表的总生物量的整体依赖性较低。     

南海北部深层近惯性振荡信号研究

本研究通过分析布放在南海北部的着陆器流速数据,研究一支蓝移的近惯性振荡信号,发现该信号可以传到600m水深以下,持续时间为11月3—16日。该信号的最大的东向流速为0.133m/s,最大南向流为0.124m/s。谱分析发现垂向流速呈现出5个不同的流核,最强流核发生在600—650m位置。近惯性能量下传速度为67±5m/d,从600m下传到1000m的位置能量耗散18%。经验正交函数(empiricalorthogonalfunction,EOF)分解结果显示,这次近惯性振荡信号开始是第一模态占主导,随后变成高阶模态为主导的形式。由于不知道其信号生成的源头,所以无法确定近惯性振荡形成原因,结合前人的研究结果,可以排除台风引起此次近惯性振荡信号的生成。卫星的海表高度异常显示,此时的正涡度有利于此次近惯性振荡发生蓝移特征。     

超高阶重力场模型计算高程异常算法与实现

详细阐述了利用地球重力场模型位系数计算高程异常的数学模型。选取标准向前列递推法和跨阶次递推法作为缔合勒让德函数的计算方法,分析了两种算法的适用范围。以高精度的超高阶EIGEN-6C4重力场模型为例,选择全球范围内5°×5°的格网组成的2701个点和具有代表性的12个点计算高程异常,将计算结果和ICGEM网站计算结果比较验证了算法的可靠性,并绘制了全球范围内5m等高距的高程异常等值线图,实现了全球高程异常的可视化。     

南图瓦卢礁群区重力资料的初步分析

1976年3月至1978年10月,国家海洋局“向阳红05”号海洋调查船(14,000吨)对太平洋中部海域先后进行了四次远洋综合科学调查,为研究该海域的自然环境提供了大量的地质-地球物理、水文、气象、生物、化学资料,并在南纬11°41'.2,西经178°20'.5处新发现了一个水深仅32米的珊瑚礁滩——“向阳礁”.四次远洋调查共完成的重力、水深测线总长为57,492公里.     

獐子岛海域和胶州湾表层微微型浮游植物丰度和生物量的季节变化比较

为全面了解黄海典型海区微微型浮游植物的季节变化特征,于2009年7月至2010年6月在北黄海獐子岛海域和2010年1~12月在南黄海胶州湾进行逐月调查采样,利用流式细胞仪检测了表层海水中微微型浮游植物(picophytoplankton)的丰度,包括聚球藻(Synechococcus,SYN)和微微型真核浮游植物(picoeukaryotes,PEUK),并分析了其与环境因子的关系。獐子岛海域和胶州湾SYN和PEUK全年广泛分布,獐子岛海域SYN丰度范围在0.05×10³~120.00×10³cells/mL之间,丰度在秋季最高;胶州湾SYN丰度范围在0.02×10³~61.80×10³cells/mL之间,丰度在夏季最高。獐子岛海域PEUK丰度范围在0.01×10³~18.76×10³cells/mL之间,丰度在秋季最高;胶州湾PEUK丰度范围在0.25×10³~95.57×10³ cells/mL之间,丰度在春季最高。獐子岛海域微微型浮游植物丰度组成以SYN为主;而胶州湾以PEUK为主。PEUK是两海区微微型浮游植物生物量的主要贡献者。相关性分析结果表明,温度是影响两海区SYN丰度季节变化的最主要因素;影响PEUK季节分布的因素不完全一致,獐子岛海域PEUK丰度主要受温度调控;胶州湾PEUK丰度主要受温度和营养盐浓度影响。与已有研究比较,这两个海区的微微型浮游植物生物量对浮游植物生物量的贡献明显高于其他温带沿岸海域,预示微微型浮游植物在獐子岛海域和胶州湾生态系统中的重要作用,值得进一步深入研究。     

东海内陆架悬浮体输运、通量及季节变化

基于2006年夏季和2007年冬季实测温盐数据和悬浮体浓度数据,分析东海内陆架悬浮体水平和垂直分布季节性特征,并结合MIKE3数值模拟海流结果,定量估算东海关键断面悬浮体运移通量,探讨悬浮体输运与泥质区形成和演化的关系。研究表明:东海内陆架悬浮体分布主要受流系控制,且季节变化明显;一般天气条件下,东海内陆架泥质区海域输入悬浮体净通量约为2.24×108t/a,其中夏半年悬浮体向泥质区海域输入净通量约为52.19×106t,贡献约为23.29%,冬半年净通量约为171.87×106t,贡献约为76.71%,浙闽沿岸悬浮体输运净通量均有利于东海内陆架泥质区的发育。本研究将对东海内陆架泥质区物质来源和发育演化研究提供理论支持。     

The patterns of distribution of chlorophyll a and primary production in coastal upwelling area off Zhejiang

-Investigations of Chi, a and primary production were carried out in the coastal upwelling area (27°'-30°30'N, west to 124°00'E) off Zhejiang in August and October 1981. The high-value areas of Chl. a were in nearshore waters and on top of the upwelling front, where Chl. a occurred the maximum 7.40 mg/m3. With the average of 1.25 g C/m2.d, the primary production was more than 2.0gC/m2·d incenteral area of the upwelling, and the whole surveyed area's output was about 4.4 ×104 tons C/d.     

台湾及其邻海的重力特征与构造、地震的关系

分析认为，在台湾及其邻海的重力场中，具有短波长特征的空间重力异常受地形与海深所制约．玉山的200×10     

多源卫星高度计海浪资料在中国近海的验证及应用

Studies of offshore wave climate based on satellite altimeter significant wave height(SWH) have widespread application value. This study used a calibrated multi-altimeter SWH dataset to investigate the wave climate characteristics in the offshore areas of China. First, the SWH measurements from 28 buoys located in China's coastal seas were compared with an Ifremer calibrated altimeter SWH dataset. Although the altimeter dataset tended to slightly overestimate SWH, it was in good agreement with the in situ data in general. The correlation coefficient was 0.97 and the root-mean-square(RMS) of differences was 0.30 m. The validation results showed a slight difference in different areas. The correlation coefficient was the maximum(0.97) and the RMS difference was the minimum(0.28 m) in the area from the East China Sea to the north of the South China Sea.The correlation coefficient of approximately 0.95 was relatively low in the seas off the Changjiang(Yangtze River) Estuary. The RMS difference was the maximum(0.32 m) in the seas off the Changjiang Estuary and was0.30 m in the Bohai Sea and the Yellow Sea. Based on the above evidence, it is confirmed that the multialtimeter wave data are reliable in China's offshore areas. Then, the characteristics of the wave field, including the frequency of huge waves and the multi-year return SWH in China's offshore seas were analyzed using the23-year altimeter wave dataset. The 23-year mean SWH generally ranged from 0.6–2.2 m. The greatest SWH appeared in the southeast of the China East Sea, the Taiwan Strait and the northeast of the South China Sea.Obvious seasonal variation of SWH was found in most areas; SWH was greater in winter and autumn than in summer and spring. Extreme waves greater than 4 m in height mainly occurred in the following areas: the southeast of the East China Sea, the south of the Ryukyu Islands, the east of Taiwan-Luzon Island, and the Dongsha Islands extending to the Zhongsha Islands, and the frequency of extreme waves was 3%–6%. Extreme waves occurred most frequently in autumn and rarely in spring. The 100-year return wave height was greatest from the northwest Pacific seas extending to southeast of the Ryukyu Islands(9–12 m), and the northeast of the South China Sea and the East China Sea had the second largest wave heights(7–11 m). For inshore areas, the100-year return wave height was the greatest in the waters off the east coast of Guangdong Province and the south coast of Zhejiang Province(7–8 m), whereas it was at a minimum in the area from the Changjiang Estuary to the Bohai Sea(4–6 m). An investigation of sampling effects indicates that when using the 1°×1°grid dataset, although the combination of nine altimeters obviously enhanced the time and space coverage of sampling, the accuracy of statistical results, particularly extreme values obtained from the dataset, still suffered from undersampling problems because the time sampling percent in each 1°×1°grid cell was always less than33%.     

台湾以东黑潮路径识别与变化规律

为研究对中国台湾以东海域黑潮路径及其变化,本文基于法国空间局AVISO中心提供的1993—2015年的卫星遥感海表流场逐日资料,对121°—125°E,22.4°—25°N海域黑潮路径进行了逐日识别,得到了共计23年累计8400天的台湾以东黑潮流轴的逐日路径,并研究其在不同纬度的流轴位置及其对应的表面黑潮流量的时空变化规律。主要结论如下:(1)采用模糊C-均值聚类法对台湾以东黑潮流轴路径进行聚类分析,发现台湾以东黑潮流轴在24°N以南出现明显摆动,形成正常和偏东两种路径;黑潮流轴存在明显的时间变化,流轴偏东现象年平均大约出现25次,大致每隔3年出现一次偏东较少的现象,各月流轴偏东次数以4、5月最少,10月至次年3月较多;(2)台湾以东黑潮表面流量大小在6.2—8.3×104m2/s之间;总体上来说,纬度越高流量越大,在23.5°N左右范围内存在一个流量低值中心;在24.3°N以北流量总体较大,且增长趋势稳定,同时表面流量大小具有较强的季节和年际变化特征。     

夏季黄东海硝酸盐垂向扩散通量的分析

湍流扩散过程导致的硝酸盐垂向输运对海水表层的浮游植物生长和初级生产力的大小有着重要影响。本文基于2018年夏季黄、东海水文环境、硝酸盐浓度和湍动能耗散率的同步、原位数据,分析了海域温度、盐度和硝酸盐的空间分布特征,结果表明营养盐含量丰富的黄海冷水团、长江冲淡水、东海北部底层混合水与黑潮次表层水是影响研究海域硝酸盐分布的主要水团。利用垂向湍扩散硝酸盐通量公式,计算了三个选定断面上的硝酸盐垂向扩散通量,其高值区与湍流扩散系数的高值区的位置基本一致。针对存在明显硝酸盐跃层的站位,计算得到跨硝酸盐跃层的垂向通量F_ND的范围在-9.78—36.60mmol/（m²·d）之间,在黄海冷水团区,夏季温跃层限制了该区营养盐向近表层的湍流垂向扩散;东海北部底层混合水区,湍流垂向扩散向上层补充了大量硝酸盐,促进了跃层之上浮游植物的生长;黑潮次表层水影响海区,夏季中层水体混合较弱,跨跃层的垂向通量也普遍偏低。开展硝酸盐垂向扩散通量的计算与分析,对进一步明确营养盐的输运机制有着重要研究意义。     

北太平洋副热带西部模态水年代际变化特征及其机制分析

采用来自大洋环流模式ECCO2 (the estimating the circulation and climate of the ocean, phase II project)的再分析数据对1992—2019年北太平洋副热带西部模态水(subtropical mode water, STMW)的年代际变化特征及机制进行了分析。结果表明:STMW形成体积具有显著的年代际变化,于1992—1997年、2000—2005年和2011—2017年期间为正异常,而于1998—1999年和2006—2010年期间为负异常,由晚冬生成区混合层体积的年代际变化引起。STMW形成厚度和面积均呈现类似的年代际变化。合成分析表明, STMW形成体积正异常期间,黑潮延伸体上游南侧STMW生成区,海表涡动能相对负异常期间减小,同时预先层结相对负异常期间减弱,并伴随着海表高度异常。通过混合层收支分析发现,混合层形成体积年代际变化与海洋预先层结调控的混合层底卷吸作用变化同步且大小相当,而与海气形成率变化无关。增强(减弱)的海洋预先层结通过调控STMW形成区冬季混合层底卷吸过程,阻碍(促进)冬季混合层加深,最终使得STMW形成体积减少(增加)。进一步分析表明, STMW形成体积年代际变化受与太平洋年代际涛动相关的风应力旋度异常的远场调控。     

基于遥感与现场观测数据的南海北部内波传播速度

南海北部是全球海洋中内波最为活跃、生成和演变机制较为复杂的海域,本文利用多源卫星遥感数据(MODIS、GF-1、ENVISAT ASAR、RADARSAT-2)和现场观测数据开展了南海北部内波传播速度的研究。通过匹配捕获同一条内波的相邻两幅遥感图像,由内波的空间位移和时间间隔反演传播速度,并以0.5°×0.5°网格给出了南海北部内波传播速度的分布图。研究结果表明,内波传播速度受背景流场、水体层结和底地形变化等多因素影响,特别是水深。在南海北部由东至西、由南至北方向,内波传播速度逐渐递减。深海区内波传播速度最大,可达3m/s以上;内波在向西大陆架传播过程中,随着水深变浅速度逐渐减慢,传播速度为1—2m/s;大陆架浅海的内波传播速度较小,仅为零点几米每秒。同时,利用Kd V方程反演了内波传播速度理论值,对遥感数据提取的内波传播速度进行了精度验证,结果较为一致。     

AN ESTIMATION OF TURBULENCE STRESSES IN TIDAL CURRENTS OF HANGZHOU BAY

Based on the momentum equations, the turbulence stresses and eddy viscosities along five sections in Hangzhou Bay are estimated by using the observed data of tidal currents and tides. The coefficient of bottom stresses obtained from the calculation is 0.67 × 10-3 on the average and the vertical profiles of the amplitudes of turbulence stresses are almost linear and slight concave downwards, and the phases are deferred continuously from sea-bed. The coefficient of vertical eddy viscosity reaches its maximum at the layer below the mid-depth with a value of about 60 cm2S-I on the average.     

吕宋海峡及周边海域湍流混合的时空分布特征研究

利用1992—2002年的温盐深数据与2012—2016年的Argo数据,基于细尺度参数化方法研究了吕宋海峡及周边海域(12°—30°N,115°—129°E)湍流混合的时空分布特征,并分析了地形粗糙度、内潮以及风输入的近惯性能通量对湍流混合的影响。结果表明,吕宋海峡和东海陆坡处具有强混合的特征,扩散率高达4×10~(-3) m~2/s,主要是由内潮产生导致的,其中吕宋海峡主要是M2、K1和O1内潮的贡献,而东海陆坡处主要是M_2内潮的贡献;南海北部也呈现较强的混合,且陆坡处的混合比海盆高1—2个量级;南海中央海盆和离岸的菲律宾海混合较弱,扩散率为O (10-5 m2/s)。此外,在研究区域内,湍流混合的年际变化和季节变化均不明显,且混合扩散率与风输入的近惯性能通量未表现出明显的季节相关。     

Vertical and horizontal extension of the oxygen minimum zone in the eastern South Pacific Ocean

Recent hydrographic measurements within the eastern South Pacific (1999–2001) were combined with vertically high-resolution data from the World Ocean Circulation Experiment, high-resolution profiles and bottle casts from the World Ocean Database 2001, and the World Ocean Atlas 2001 in order to evaluate the vertical and horizontal extension of the oxygen minimum zone (<20 μmol kg⁻¹). These new calculations estimate the total area and volume of the oxygen minimum zone to be 9.82±3.60×10⁶ km² and 2.18±0.66×10⁶ km³, respectively. The oxygen minimum zone is thickest (>600 m) off Peru between 5 and 13°S and to about 1000 km offshore. Its upper boundary is shallowest (<150 m) off Peru, shoaling towards the coast and extending well into the euphotic zone in some places. Offshore, the thickness and meridional extent of the oxygen minimum zone decrease until it finally vanishes at 140°W between 2° and 8°S. Moving southward along the coast of South America, the zonal extension of the oxygen minimum zone gradually diminishes from 3000 km (15°S) to 1200 km (20°S) and then to 25 km (30°S); only a thin band is detected at ∼37°S off Concepción, Chile. Simultaneously, the oxygen minimum zone's maximum thickness decreases from 300 m (20°S) to less than 50 m (south of 30°S). The spatial distribution of Ekman suction velocity and oxygen minimum zone thickness correlate well, especially in the core. Off Chile, the eastern South Pacific Intermediate Water mass introduces increased vertical stability into the upper water column, complicating ventilation of the oxygen minimum zone from above. In addition, oxygen-enriched Antarctic Intermediate Water clashes with the oxygen minimum zone at around 30°S, causing a pronounced sub-surface oxygen front. The new estimates of vertical and horizontal oxygen minimum zone distribution in the eastern South Pacific complement the global quantification of naturally hypoxic continental margins by Helly and Levin [2004. Global distribution of naturally occurring marine hypoxia on continental margins. Deep-Sea Research I 51, 1159–1168] and provide new baseline data useful for studies on the role of oxygen in the degradation of organic matter in the water column and the related implications for biogeochemical cycles. Coastal upwelling zones along the eastern Pacific combine with general circulation to provide a mechanism that allows renewal of upper Pacific Deep Water, the most oxygen-poor and oldest water mass of the world oceans.     

基于再分析数据的南大洋区域Ekman流时空分布规律研究

南大洋Ekman输运是全球大气-海洋耦合气候系统的重要组成部分,对该区域Ekman动力过程的研究极为重要。首先基于实测数据和文献资料,对GEKCO2(Geostrophicand EkmanCurrent Observatory2)产品提供的Ekman流数据进行了评估,验证了数据的有效性;并结合CCMP(cross-calibratedmulti-platform)、ERA5(thefifthgenerationEuropeancentreformedium-range weatherforecastsatmosphericreanalysis)风场数据,采用经验正交函数分析法(empiricalorthogonal function,EOF)等方法分析了2010—2018年南大洋Ekman流的时空变化规律。结果表明:(1)南大洋Ekman流速集中在9—11 cm/s,且具有很强的月际变化特征(7月最强, 12月最弱);(2)南大洋40°S以北海域是Ekman流速随时间变化较大的区域;(3)南大洋Ekman流速的EOF分析显示:第一模态和风场存在较强的相关性,表现为流速在整体上同时增强或减弱;第二模态和南半球中高纬大气环流存在较强的相关性,表现为以50°S为界南北流速反向变化;(4)Ekman流左偏角度集中在60°—75°,其中概率密度最大值处所对应的角度为67.5°。通过矢量相关分析,得到30°—35°S海域的平均偏角存在月际变化。南大洋的Ekman动力过程对海洋环流和全球气候系统具有重大影响,本文对于进一步理解南大洋的Ekman过程具有一定的参考价值。