日本面向21世纪全球范围的海洋观测与研究

近年来,日本政府为促进全球范围的海洋环境预测,在研究、模拟和观测三个主要方面,完成了一系列创造性活动。在研究方面,提出了一项科学前沿计划,开创了与全球环境变化有关的预告。这项计划包括研究海洋和大气间相互作用,并研制一个综合模式。1997年,这项前     

海洋科学研究与全球变化

近３０年来，人类的地球观发生了深刻的变化，出现了以全球变化研究为对象的地球系统科学，并成为综合地球科学、生命科学、化学、物理学等的更高层次的学科。全球变化（Ｇｌｏｂａｌ　ｃｈａｎｇｅ）研究主要包括３个计划：１．世界气候研究计划（ＷＣＲＰ）；２．国际地圈生物圈计划（ＩＧＢＰ）；３．全球环境变化的人为影响（ＨＤＰ／ＧＣ）。国际科学联合会理事会已决定开展统观念岩石圈、生物圈、水圈和大气圈的国际地圈生物圈计划（ＩＧＢＰ），“全球环境变化的人为影响（ＨＤＰ／ＧＣ）”与已经起步的“世界气候研究计划（ＷＣＲＰ…     

全球变化与海岸研究

全球变化是当今人类社会面临的重大问题，本文简要地回顾了全球变化研究的过程，着重讨论了全球变化的一个重要后果－海布升对海岸地区的深刻影响，特别是对三角洲和平原低地地区带来的一系列社会、经济和环境问题。     

海岸带——全球变化研究的关键地区

工业革命以来，地球系统中人为－－自然变化过程加剧，产生了一系列当代急需解决、危及人类社会可持续发展恶果。地球系统科学（ＥＳＳ）因此在世界范围兴起，以国际地－－生物圈计划（ＩＧＢＰ）为突出代表的全球变化研究工作相继展开，随ＩＧＢＰ研究的不 ，海岸带在全球变化研究中的重要性与优越性日益突出，以海岸带海陆相互作用（ＬＯＩＣＺ）核心项目的确立为标志，建立起了完整的海岸带研究体系，海岸带成为当代全球研究的关     

过去全球变化的南海沉积记录——研究现状与展望

南海是研究过去全球变化的有利场所，中国科学院南海海洋研究所在该领域里取得了令人瞩目的成果。本文总结过去全球变化的研究和主要成果，并指出“九五”若干研究设想。     

全球变化与海岸带和海岸带综合管理

１全球变化的发展与研究计划“全球变化”一词，最早是在２０世纪７０年代，由一些社会科学组织首先开始使用，用于指国际社会、经济和政治系统的变化，尤其是指国际安全的变化和生活质量的降低。２０世纪８０年代，自然科学家开始使用它，表征以地球环境为中心的一些事件，包括全球大气圈、水圈、生物圈和岩石圈等的变化状况。１９８３年，Ｇ伽伦德ＧｅｏｒｇｅＧａｒｌａｎｄ教授在国际科学联合会ＩＣＳＵ大会上提出了全球变化的概念，阐明了物理过程与生物过程相互作用的观点。自此，“全球变化”开始以地球环境为中心，更多地…     

全球海洋生态系统动态研究计划正在发展

人类赖以生存的地球环境正在以前所未有的速度发生变化。在今后的年代里,人类活动的影响幅度将大于自然界的影响幅度。因此,80年代以来,研究全球变化成为国际科学活动的重要内容之一,产生了许多与海洋科学有关的大型国际合作研究计划,如国际地圈-生物圈计划(IGBP)、热带海洋与全球大气计划(TOGA)、全球海洋环流实验(WOCE)、全球海洋通量联合研究(JGOFS)、海洋科学与生物资源(OSLR)和全球海洋观察系统(GOOS)等。在这些计划的发展过程中,科学家们发现海洋物理过程与生物资源变化相互关系研究方面出     

Argo-认识和预测气候变化的全球海洋观测计划

1　全球海洋观测网 (Argo)为了解全球气候的变化 ,海洋学界正在做一项雄心勃勃的事业 ,即设计并部署一个全球海洋观测系统 ,以便对海洋从季节到十年间的变化作前所未有的长期跟踪观测。这项计划的实施 ,将使人类对气候的认识和预测向前迈出一大步。全球海洋观测系统的现场支柱就是 Argo剖面浮标网 ,将为人类提供一个全球海洋次表层数据库。Argo剖面浮标观测网将由 3 0 0 0个自动仪器组成 (图 1 ) ,每个浮标每隔 1 0天发送一组取自 2 0 0 0 m到海面的温度和盐度剖面资料 (图 2、3 )。在全球大洋内每隔大约 3个经纬度布设一个浮标 ,其数据通…     

南极海冰带:全球陆圈和生物圈间的相互作用和反馈作用

1.1 背景及其与全球变化的关系 南极海冰盖的动力学和热力学机制与海气间的热量、水、气体交换错综复杂地联系在一起,因此南极海冰是全球气候系统的因素之一,是影响全球物理和生物系统变化的敏感性指标。由全球变暖造成的海冰范围和密集度的减小将使表面反照率减小而产生一个强烈的正反     

全球变化研究中化学海洋学的几个新领域

本文阐述IGBP(国际地圈生物圈计划),JGOFS(全球海洋通量联合研究),WOCE(世界海洋环流实验)等计划中化学海洋学研究内容及当前的研究进展,重点讨论当今化学海洋学最新领域即海洋中溶解有机碳、新生产和化学示踪物质的研究,对化学海洋学研究现状和发展趋势进行评论。 l IGBP,JGOFS,WCOE计划中的化学海洋学     

国家自然科学基金共享航次计划固定调查断面概述

基于科考船的海洋调查是获取海洋变化第一手资料的重要方式,是孕育海洋科学原创成果的基础。2009年以来,国家自然科学基金共享航次计划实施情况表明,研究项目所需的海上调查“船时”和观测数据得以共享,但不同年份之间同一海域的站位设置及其观测方案变化较大,缺乏相对固定的调查断面研究。为进一步提升国家自然科学基金的资助成效,加强海洋过程的长期变化规律研究,自2020年起国家自然科学基金共享航次计划规划设置了34条固定调查断面,其中10余条固定断面调查要求已在随后的年度申请指南中发布。基于顶层设计思想提出的固定调查断面遵循了“突出重点、承前启后;科学引领、绩效为本;统筹兼顾、分步实施”的设置原则。其中,近海固定断面以生物多样性丰富、生产力水平较高、陆海相互作用强烈、受气候变化和人类活动双重干扰、资源环境问题突出的海域为重点,聚焦近海生态系统健康与服务功能维持、陆海相互作用的资源环境效应等关键科学问题;深远海固定断面则以对全球变化响应敏感、与我国海洋环境和气候变化关联紧密、海洋防灾减灾需求强烈的西太平洋和东印度洋海域为重点,聚焦地球系统多圈层相互作用、极端海洋环境与生命过程等关键科学问题。文章详细介...     

现代海洋环境监测体系和海洋管理背景下的浮游生物监测

浮游生物在海洋生态系统中处于基础性地位,为促进我国浮游生物监测工作的发展,文章在现代海洋环境监测体系和海洋管理的背景下,从海洋生态系统保护、全球变化研究和现代海洋管理3个方面,系统梳理和分析浮游生物监测的意义和价值,并对我国相关领域的工作提出启示和展望。研究结果表明:浮游生物的恶性暴发和入侵对海洋生态系统造成严重影响,各类国际公约和政府间协议都将浮游生物监测作为保护海洋生物多样性的重要内容;浮游生物的分类信息以及其分布区和物候学特征对气候变化和海水温度的指示信息,可作为全球变化研究的重要指标;浮游生物监测已被广泛应用于国内外现代海洋管理中,主要包括海洋生态系统服务评价、海洋环境影响评价和海洋生物资源评价3个方面;我国浮游生物监测工作在浮游生物分类和鉴定以及大数据应用方面存在不足,未来应加强相关能力考核、标准化计量认证、数据整合共享和新技术手段运用。     

全球变化背景下暖水珊瑚礁生态系统的适应性与修复研究

暖水珊瑚礁生态系统是热带海域最具生物多样性和代表性的生态系统之一。本研究分析了全球变化背景下暖水珊瑚礁生态系统的变化和风险,开展了受损暖水珊瑚礁生态系统退化和消失的致灾因子归因分析,综述了暖水珊瑚礁生态系统的适应性与修复技术研究。分析表明:①过去几十年来,暖水珊瑚礁生态系统快速退化,包括大面积白化和死亡、多样性明显减少和生态功能显著衰退,主要归因于海洋升温与人类活动等致灾因子的影响;②在温室气体高排放浓度情景下(RCP 8.5),相比工业革命前,到本世纪中叶,南海升温将可能远超过2℃,这表明南海暖水珊瑚礁生态系统正在逼近其气候临界点,即全球升温高于2℃时,90%~99%以上的暖水珊瑚将消失;③1980年代以来,海洋升温、海洋热浪和强热带气旋等海洋气候变化致灾因子对南海暖水珊瑚的危害性(影响的强度、范围和时间)明显增加,对暖水珊瑚礁生态系统产生了严重的影响;与此同时,近岸海域的过度或破坏性捕捞、采挖和潜水等人类活动,对暖水珊瑚造成了严重损害,增加了暖水珊瑚的气候脆弱性,而这种人类活动既是局部的,也是全球性的现象,使得暖水珊瑚更难以适应全球变暖的影响。分析还表明,为了增强暖水珊瑚适应气候与环境变化的恢复力(韧性),人们开展了诸多受损珊瑚礁生态系统的适应性与修复研究,但主要是采用无性繁殖或结合人工基质的修复方式,而应用有性繁殖技术恢复受损珊瑚礁的方式仍较少;最近,暖水珊瑚耐热的基因适应性研究取得了重要进展,为暖水珊瑚适应全球变暖提供了一种新的途径。本研究最后探讨了中国受损珊瑚礁生态系统的修复问题与对策。     

海洋酸化及其对海洋生态系统的影响

海洋酸化是21世纪人类面临的重大环境问题,酸化将对钙化生物造成非常严重的损害,给海洋生态系统带来目前还无法准确评估的影响。海洋酸化是人类强烈干预地球系统背景下的自然过程,是与全球变暖相关的重大全球性环境问题,对人类赖以生存的海洋生态系统的维系和持续利用有着及其深刻的影响。美国、欧盟以及英国等发达国家均在近期加强了对海洋酸化问题的研究,启动多项相关计划。扼要综述了最近10年来海洋酸化对海洋生态系统影响的若干进展。     

南海开放共享航次关键科学问题的思考——从多尺度海洋动力学角度出发

南海是西太平洋最大的边缘海, 通过一系列的海峡与西太平洋和印度洋相联通, 其不同时空尺度的海洋环流动力过程及其生态环境效应是南海区域海洋学研究的重要内容。自20世纪50年代末全国第一次海洋普查开始, 我国对海洋调查的支持力度不断加大, 以科学考察船为代表的海洋科学观测平台建设不断加强; 进入新千年以来, 国内海洋科考船依托的各主要研究所和院校本着开放的理念, 先后组织多单位联合进行海上观测。尤其是最近10年, 国家自然科学基金委员会支持实施了船时共享航次计划, 进一步促进了国内海洋界的交流和合作, 南海区域海洋学的相关研究取得了很多重要的成果。从多尺度环流动力学的角度出发, 本文简要回顾了南海海洋观测的发展历程, 并初步总结了近些年来南海关键科学问题的研究进展, 包括南海和西太平洋的水体交换过程、南海中小尺度过程、多尺度相互作用及其生态环境效应等; 并且在现有的研究基础上, 对未来南海的观测和科学问题提出若干思考与展望。     

黄海浒苔绿潮研究进展

绿潮是世界性的海洋生态环境问题。自2007年以来,浒苔绿潮已肆虐黄海近岸海域达10年之久,造成了巨大经济损失和严重社会影响,成为近年来我国海洋生态学研究的焦点之一。目前,国内外学者围绕黄海绿潮起源与发生原因已经开展了一系列的研究,取得了一定的科学认知。本文综述了关于黄海绿潮起源与发生过程、浒苔的关键生物学特征以及绿潮暴发的环境驱动机制等方面的主要研究进展,分析了目前绿潮发生机制研究中未解决的科学问题和绿潮减灾防灾技术上的不足,并提出了研究展望。同时,对近期启动的国家重点研发计划重点专项"浒苔绿潮形成机理与综合防控技术研究及应用"的研究内容与预期目标进行了简要介绍。     

海草场的生态功能

海草场作为特殊的海洋生态系统之一,尽管其面积占海洋总面积的比例很小,但其具有极高的初级生产力,在地球系统碳循环中起着不可忽视的作用。海草本身还可以作为其他附着生物的附着基,进一步提高了海草场的初级生产力,并为许多海洋动物提供了适宜的食物。海草场的存在,改变了海草场内的流体动力过程,加速了悬浮颗粒的沉降,对稳定海底底质和净化水质有着积极的作用,因此被称为"生态系统工程师"。海草本身可以作为一些海洋动物的食物,同时其复杂的地下和地上结构还为一些海洋动物提供了庇护和栖息场所。而海草植物体的大部分,将最终被微生物分解利用,所产生的营养盐可以满足其它初级生产者生长所需。本文通过总结世界范围内海草场生态学研究成果,旨在阐述海草场生态系统的特征及功能,以提高人们对海草场生态功能的认识,唤起人们对海草场的重视与保护意识。     

高海况海洋遥感信息提取技术研究进展

中等海况下,星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)已经广泛应用于海洋动力环境要素的监测(风场、波浪、流场)。近年来,SAR高海况遥感,尤其是探测台风海面风场、巨浪、流场已经成为国内外研究热点,并突破了一些关键技术。利用SAR多极化成像模式对海观测和新发展的地球物理模式函数,可以提取高海况下的海面风速、风向、有效波高、流速和流向等海洋表面关键物理参数。这些环境要素可以用于海洋灾害监测预警;为海洋和大气数值模式提供准确的初始场和同化源,改进模式预报精度;为研究全球气候变化提供有力的观测依据。     

Renewable energy from the ocean

Growing concern over the threat of global climate change has led to an increased interest in research and development of renewable energy technologies. The ocean provides a vast source of potential energy resources, and as renewable energy technology develops, investment in ocean energy is likely to grow. Research in ocean thermal energy conversion, wave energy, tidal energy, and offshore wind energy has led to promising technologies and in some cases, commercial deployment. These sources have the potential to help alleviate the global climate change threat, but the ocean environment should be protected while these technologies are developed. Renewable energy sources from the ocean may be exploited without harming the marine environment if projects are sited and scaled appropriately and environmental guidelines are followed.     

海洋沉积粘土矿物与全球变化研究的探讨

本文对我国粘土矿物的科研成果进行了初步综述，概述了海洋沉积粘土矿物在全球变化研究中的作用，探讨了海洋沉积粘土矿物的古环境，古气候指示意义。