台湾海峡1999年8月表层温盐的走航式观测

利用1999年8月台湾海峡的调查资料中走航式温盐仪的资料，对该海区的表层温盐分布进行分析。分析结果表明：调查期间在该海区存在多处上升流和冲淡水。台湾海峡调查海区的上升流区大致可分为两类：（1）海峡西部沿岸上升流区：平潭上升流区、东山上升流区和南澳上升流区；92）台湾浅滩附近的上升流区。冲淡水主要有九龙江冲淡水、珠江冲淡水和闽江冲淡水，此外还有粤东沿岸水。     

南海北部夏季叶绿素a分布规律及影响因素

采用2002—2016年6—9月Aqua/MODIS叶绿素a产品分析珠江冲淡水在南海北部生态效应的季节及年际变化特征。6月来自陆源的营养物质在西南季风作用下向河口以东陆架区输运, 浮游植物增殖, 叶绿素a含量增大; 7月河口以东高浓度叶绿素a覆盖面积达到最大; 8月在减弱的珠江径流和环境风场共同影响下, 口门外海高浓度叶绿素a覆盖面积明显减小; 9月北部陆架区处于东北季风影响之下, 河口以西覆盖面积逐渐增大。通过线性回归分析可知, 珠江径流量是口门外海高浓度叶绿素a覆盖面积的主要影响因素, 且这种影响有一个月左右的滞后效应。显著大于(小于)多年平均的珠江径流量和环境风场等因素共同作用, 导致2008(2004)年表现为高浓度叶绿素a覆盖面积的极大值(极小值)年份。叶绿素a在南海北部陆架区的时空变化特征主要受冲淡水过程影响, 订正过的卫星叶绿素a产品可以用来讨论珠江冲淡水的季节及年际变化。     

南海北部表层沉积物类型及沉积环境区划

对南海北部224个表层沉积物样品的粒度组成和碳酸盐含量进行了测试和分析,探讨了沉积物的运移方式及其沉积环境。结果表明,南海北部表层沉积物可划分为砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂质砂、砂质粉砂、砂-粉砂-黏土、黏土质粉砂、粉砂质黏土、黏土等类型,其中深海-半深海沉积物又可分为:硅质黏土、钙质黏土、含钙质和硅质黏土、有孔虫砂、钙质黏土质粉砂、钙质砂-粉砂-黏土、硅质黏土质粉砂。粉砂质黏土、黏土质粉砂、砂、砂质粉砂、黏土是分布最广泛的沉积物类,约占该区面积的80%以上。同时对粒度相关参数和碳酸盐含量进行了因子统计分析并作沉积环境分区,结果表明上述参数可分为3类因子,将研究区分为4类区域。因子1作用于Ⅰ、Ⅱ两个区域。Ⅰ区为黏土级沉积区,主要分布在研究区东南部水深较大的海域;Ⅱ区为中、细砂质沉积区,主要分布在粤西外大陆架和华南大陆沿海。因子2作用于Ⅲ区,为粗、中粉砂质沉积区,主要分布在琼东南、珠江口外海大陆坡以及台西南外大陆架。因子3作用于Ⅳ区,为粗砂质沉积区,主要分布在台西南内大陆架海域。     

南海北部表层沉积物的孢粉分布及其传播机制

对分布于南海北部大陆架、大陆坡和海盆中的45个海底表层沉积物样品进行了孢粉分析,孢粉百分比和浓度的空间分布初步展示了珠江水流对南海北部花粉输入的重要影响,同时,也展示了某些类型的花粉和孢子同其陆地母本植被分布之间存在的关系。孢粉浓度多呈由珠江口向远岸逐渐减少的变化趋势,但在靠近海南岛附近有一个相对较高的次高值区,显示了对多数属种来说陆地和水流为主要花粉来源区和重要传入方式。研究区内蕨类孢子数量普遍较多,近岸尤其显著,这体现了内陆丰富的蕨类植被分布和温暖潮湿的气候的影响,但其百分含量却向外海呈增加的趋势,显示了其随水流传播强于空气传播的能力。大量的松属花粉可能表现了内陆地区广阔的马尾松分布,除松属花粉外的其他亚热带针叶树花粉是比较缺乏的。罗汉松花粉的表现力较好,常绿栎和栲花粉在阔叶树成分中占有较大比例,这明显高于其母本植被在周边地区的丰度,而其他热带、亚热带阔叶树花粉总的百分比较低,没有充分反映其实际的分布。北部内陆广泛分布的灌木丛并没有被其花粉所表现,这类花粉的表现力比较低,温带花粉有一定的含量,来自于东南亚的叶枝杉花粉在很多区域出现,高浓度的禾本科和莎草科花粉出现在近岸区域。     

南海北部海域表层沉积物中吸附气态烃的特征

根据１９９Ｏ年中德合作７２Ａ航次南海海洋联合调查资料，讨论了南海北部海区表层沉积物中吸附气态烃各组分的含量分布和组合特征，同时与我国东部海域（东海、黄海和渤海）作了比较。用Ｂｅｒｎａｒｄ（１９７８）和Ｆａｂｅｒ等（１９８４）关于海洋沉积物吸附气态烃成因的判断方法，探讨了本海区吸附气态烃的成因类型，首次报道了东沙群岛附近海域表层沉积物中吸附气态烃的特征。     

南海深海表层沉积硅藻的分布

定量分析了南海36个深海现代表层沉积样品中的硅藻，发现主要的种有Thalassionema nitzschilides、Chaetoceros messanensis、Coscinodiscus modulifer、Thalassionthrix longissima、Nitzschia marina和Cyclotella spp.。根据硅藻优势种含量、丰度等特征以及Q型聚类分析，大致划分为5个组合带，它们主要受温度、上升流等环境因素的影响。     

南海北部次表层叶绿素最大值年际变化特征分析

次表层叶绿素最大值(subsurface chlorophyll maxima, SCMs)广泛存在于全球各海域, 该最大值层往往具有较高的海洋初级生产力和新生产力, 因此研究其年际变化特征对深入理解气候变化影响下海洋生态系统变化有重要意义。本文采用一维物理-生态耦合模型(one-dimensional physical-biological coupled model, MEM-1D)较好地模拟了1994—2019年南海北部海盆区海温、盐度、营养盐和叶绿素的垂向分布, 并采用3种统计方法, 分别从整体趋势、不同时间尺度及显著变化三方面分析了SCMs特征因子(强度、深度和厚度)的年际变化特征。总体而言1994—2019年SCMs强度整体减小趋势较弱(趋势斜率S<0), 具体表现为先减小(1994—2004年)后增大(2005—2012年)再减小(2013—2019年), 其中1999—2004年显著变小; SCMs深度呈变深趋势(趋势斜率S>0), 1994—2011年逐渐变深, 之后逐渐变浅, 但变化不显著; SCMs厚度整体呈增大趋势, 1999年起显著变大。相关分析发现, 海表面温度在年际变化上与SCMs特征因子间不存在相关性(P>0.05); 海表面温度对SCMs的影响主要表现在季节尺度上, SCMs深度和强度均与海表面温度呈一致性变化。季节性差分自回归滑动平均模型对SCMs三个特征因子的拟合效果较好, 平均绝对百分比误差分别为5.33%(强度)、0.62%(深度)、2.49%(厚度), 模型可用于对SCMs特征因子变化趋势的预测。     

2006年夏、冬季珠江口附近海域水文特征调查分析

根据珠江口外沿岸海域2006年夏季(7-8月)及冬季(2006年12月-2007年1月)航次的CTD调查资料,分析了调查海域夏季与冬季的温度、盐度分布,温度、盐度、密度跃层特征及其与上升流、中尺度涡旋和海流的关系.结果表明:1)夏季调查海域冲淡水扩展、上升流、中尺度涡等现象在温度、盐度分布中都有很明显的表征,并对跃层分布有显著的影响,形成了复杂的跃层类型;在冲淡水扩展的影响下,还形成了双跃层与障碍层现象.2)冬季海水混合剧烈,沿岸浅水区域跃层现象不明显,在陆坡深水区存在跃层现象.     

南海北部海洋温、盐调查研究--2004年9月南海北部开放航次移动船载温盐剖面仪观测

在海洋调查研究过程中,对海水温、盐、深的测量是最关键的几个水文要素。目前国内对于该数据的获取大多是采用定点温盐深仪(简称CTD,如海鸟系列、XR系列等)进行测量。该方法是根据研究需要,在某些断面预先设定好需要观测的站点,然后分别对这些站点进行定点测量,通过所得的站点数据对整个断面进行分析。但由于仪器等方面的原因,这些断面上设定的站点非常有限,     

南海北部表层沉积物中黏土和碎屑矿物组成及其地质意义

以X-射线衍射仪和偏光显微镜为主要手段,对南海调查区表层底质沉积物中黏土和碎屑矿物组分进行分析和研究,结果表明黏土矿物主要有伊利石、蒙皂石、高岭石和绿泥石,其组合特征在不同区域表现出明显的差异。碎屑成分主要由生物壳(钙质和硅质)、轻矿物(石英、长石为主)和含量低但种类多的重矿物组成。一般认为物质来源是调查区沿岸风化岩石遭受进一步剥蚀后细小组分通过水动力搬运沉积而成的。钙质和硅质生物壳分布受南海碳酸盐补偿深度(CCD)的控制。     

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。     

Spatio-temporal variability of chlorophyll a and its responses to sea surface temperature, winds and height anomaly in the western South China Sea

To understand the response of marine ecosystem to environmental factors, the oceanographic (physical and biochemical) data are analyzed to examine the spatio-temporal distributions of chlorophyll a (Chl a) associated with surface temperature, winds and height anomaly for long periods (1997-2008) in the western South China Sea (SCS). The results indicate that seasonal and spatial distributions of Chl a are primarily influenced by monsoon winds and hydrography. A preliminary Empirical Orthogonal Function (EOF) analysis of remotely sensed data is used to assess basic characteristics of the response process of Chl a to physical changes, which reveals interannual variability of anomalous low Chl a values corresponding to strong El Ni o (1997-1998), high values corresponding to strong La Ni a (1999-2000), low Chl a corresponding to moderate El Ni o (2001-2003), upward Chl a after warm event in 2005 off the east coast of Vietnam. The variability of Chl a in nearshore and the Mekong River Estuary (MER) waters also suggests its response to these warm or cold processes. Considering the evidence for covariabilities between Chl a and sea surface temperature, winds, height anomaly (upwelling or downwelling), cold waters input and strong winds mixing may play important roles in the spatial and temporal variability of high Chl a. Such research activities could be very important to gain a mechanistic understanding of ecosystem responses to the climate change in the SCS.     

卫星遥感南海海表面日增温的时空变化特征

利用搭载在Aqua和Terra卫星上的MODIS(moderate resolution imaging spectroradiometer)、AMSR-E(advanced microwave scanning radiometer for the earth observing system)传感器测量反演的昼夜海表温度(SST),计算海表面日增温(sea surface diurnal warming),分析南海海表面日增温的短期和年变动特征。受观测平台过境时间、传感器测量SST方式、反演算法等影响,MODIS/Aqua计算的日增温幅度略大于AMSR-E/Aqua和MODIS/Terra,但在表征南海海表面日增温的时空分布特征以及变化趋势上三者并未见显著性差异。南海海表面日增温在时间分布上以冬季为最小,春季为最大;在空间分布上则是南部海域大于中部和北部海域,东部海域大于西部海域。春夏之交的吕宋海峡西北部尤其容易发生日增温事件。海表面日增温与太阳辐射、风速、云量等影响有关,其中风速与海表面日增温显著负相关。     

Trends of sea surface temperature and sea surface temperature fronts in the South China Sea during 2003–2017

The trends of the sea surface temperature(SST) and SST fronts in the South China Sea(SCS) are analyzed during2003–2017 using high-resolution satellite data. The linear trend of the basin averaged SST is 0.31°C per decade,with the strongest warming identified in southeastern Vietnam. Although the rate of warming is comparable in summer and winter for the entire basin, the corresponding spatial patterns of the linear trend are substantially different between them. The SST trend to the west of the Luzon Strait is characterized by rapid warming in summer, exceeding approximately 0.6°C per decade, but the trend is insignificant in winter. The strongest warming trend occurs in the southeast of Vietnam in winter, with much less pronounced warming in summer. A positive trend of SST fronts is identified for the coast of China and is associated with increasing wind stress. The increasing trend of SST fronts is also found in the east of Vietnam. Large-scale circulation, such as El Ni?o, can influence the trends of the SST and SST fronts. A significant correlation is found between the SST anomaly and Ni?o3.4 index, and the ENSO signal leads by eight months. The basin averaged SST linear trends increase after the El Ni?o event(2009–2010), which is, at least, due to the rapid warming rate causing by the enhanced northeasterly wind. Peaks of positive anomalous SST and negatively anomalous SST fronts are found to co-occur with the strong El Ni?o events.     

南海表层水温年循环的数值模拟

本文采用一个非线性约化重力海洋模式对南海表层水温(SST)年循环过程进行了数值研究,探讨了南海表层水温年循环形成和维持的动力学和热力学机制·模拟结果表现出与观测分析相一致的年循环变化阶段性和空间结构,并发现南海SST年循环的阶段性是海面动力强迫和热力强迫共同作用的结果;南海上层海洋的热力平衡有着明显的季节特征.     

南海南部表层沉积物中生物硅的分布及其环境意义

对南海南部25个表层沉积样进行了生物硅的测定分析,试图揭示南海南部表层沉积生物硅的分布及其对现代海洋环境的指示意义,以便为古海洋学研究提供进一步的科学依据。研究发现,表层沉积物中生物硅含量与其所处水深呈显著正相关关系,相关系数达到0.782。陆架浅水区表层沉积物中生物硅含量非常低,不能反映表层水体中硅质生物生产力情况,这可能与沉积类型和陆源物质输入影响有关。深水区表层沉积物中生物硅的含量分布表明,其不仅能反映表层水体中硅质生物的古生产力水平,而且还能指示上升流的强弱,从而进一步证实了利用沉积物中生物硅含量来追踪上升流发育和变化的有效性与可信度。研究结果还显示,在研究区域中北部表层沉积生物硅中放射虫和海绵骨针较硅藻占有更大的比重,这可能是由于硅藻易被溶解并易被其他生物体摄食的缘故。在有上升流发育的海域,放射虫、硅藻和海绵骨针基本上表现出较高的丰度,这与高的生物硅含量相一致。     

利用卫星遥感海面温度、高度联合反演南海北部三维温度场

利用历史观测得到的温度剖面数据,通过严格筛选和插值,建立了南海北部的气候态垂向温度剖面。随后,利用回归统计分析的方法构建了海面温度异常(SSTA)、海面高度异常(SSHA)联合扩展温度剖面的经验回归模型,并采用卫星遥感得到的SST和SSH数据扩展了南海北部的三维海洋温度场,其时间分辨率为天,空间分辨率为0.25°×0.25°。通过与观测数据的对比研究,扩展得到的温度场可以较为准确地反映南海北部温度剖面的结构特征,并且能有效地体现出一些中尺度变化过程。结果表明,本研究反演得到的三维温度扩展场是较为可靠的,它可以作为海洋数值模型的初始场,实现现场观测数据和卫星遥感数据的互补,有助于更好地分析南海北部温度场的三维结构及变化特征。     

南海北部及珠江口细菌生产力研究

2004年2~3月和2004年8~9月两个航次中对珠江口及南海北部海域的异养浮游细菌生物量、生产力及其调控机制进行了观测研究.结果表明,营养物质的供应对调查区域真光层水体内的细菌生物量和生产力起着主要控制作用,从而导致冬季航次珠江口-陆架-外海调查断面表层细菌生物量和生产力呈现沿盐度梯度向外海逐渐降低的特征.就南海北部调查区域而言,冬季真光层异养细菌生物量(C)平均为(712±290)mg/m2,夏季平均为(937±397)mg/m2;真光层细菌生产力(C)冬季平均为(65.1±42.8)mg/(m2·d),夏季平均(52.5±28.6)mg/(m2·d).本调查中,南海北部海区IBP和IPP比值范围是4%~96%,平均为26%,IBP和IPP比值与初级生产力呈负相关,其分布特征与新生产力f比的分布趋势相反,显示了异养细菌在真光层物质循环过程中所发挥的作用在南海近岸富营养海域和外海寡营养海域之间的差异.     

Chlorophyll a increase induced by surface winds in the northern South China Sea

The response of chlorophyll a (Chl a) concentration to wind stress is analyzed in the South China Sea (SCS), using in-situ data of Chl a and remote sensing data (QuikScat-sea surface wind (SSW), AVHRR-sea surface temperature (SST), AVISO merged-sea level anomalies (SLA), SeaWiFSderived Chl a and MODIS Terra-derived Chl a) in August/September/October 2004, 2006 and 2009. The variability of SSW, SST and SLA 7 d before in-situ Chl a sampling (including the work day of in-situ Chl a sampling) with the same latitude and longitude of the study area are investigated, and the correlation coefficients are calculated between these hydrographic factors and in-situ Chl a concentration. The results show that the Chl a-SSW correlation coefficients at upper layers (such as 0 m and 25 m) are more significant than those at deeper layers (such as 50, 75 and 100 m) 1-3 d before, which indicates that there is a time lag of strong surface winds stimulating phytoplankton bloom. By analyzing the relationship among the daily remote sensing derived (RSderived) SSW, SST, SLA and 3 d averaged SeaWiFS/MODIS-derived Chl a concentration in the northern SCS in September 2004 and 2009 respectively, it shows that the intensity and speed of surface winds could have great influence on extend of Chl a increase. If surface winds reach 4-5 m/s over, Chl a concentration would increase 1-3 d after the process of strong surface winds in open sea area of the northern SCS mainly during September.