南海潮汐潮流的数值模拟

本文用二维球坐标数值模式计算了南海m₁[=(K₁+O₁)/2]和M₂分潮的分布.计算范围从2°N到25°N,99°E到121°30'E,坐标的经向纬向、格距均为1°/4.计算结果与92个实测站进行比较符合良好,m₁分潮振幅的平均误差为4cm,迟角为7°.M₂分潮振幅的平均误差为9cm,迟角为12°.根据计算结果给出南海m₁和M₂分潮的潮汐、潮流、潮余流和潮能通量分布图.     

长江口海域潮流场数值模拟

本文使用二维非线性模式作了长江口海域潮流场数值模拟,该海域系半日潮为主,故仅考虑M₂和S₂两个主要分潮,时间步长为310秒,空间步长为5海里,计算和现场观测值拟合得很好,分析1/12T—T的整个潮流场表明,存在两个不同的潮流系统,即外海(122°E以外)的顺时针向潮流和长江口门附近的往复潮流(122°E以内),涨潮流历时小于落潮.     

太平洋中低纬海水中的二氧化碳分布特征及其与海洋环境条件的关系

根据1986年11月至1990年6月进行的中美热带西太平洋海-气相互作用(TOGA)联合考查和1995年10月至1996年6月“中日副热带联合调查”期间获得的14个航次大气和海水CO₂的观测资料,给出了主要观测海区CO₂的源与汇的分布特征:在赤道地区5°N~5°S,130°~165°E观测到的表面水中二氧化碳分压的值超过了大气中二氧化碳分压1.5~4.5 Pa,结果表明该海区对大气CO₂而言是源,但是该值远小于在中赤道测到的+9.1 Pa和在东赤道太平洋所测的+15 Pa的值.由此表明热带太平洋CO₂源的强度是向西减弱的.副热带海区在秋季对大气CO₂而言是较强的源,春季是汇.对影响海水CO₂变化的主要因素温度、盐度等进行了讨论,表明CO₂的分布变化直接受海流、水团、黑潮和ENSO事件影响.     

大亚湾营养物质变异特征

利用大亚湾现场调查和室内模拟数据,以及大亚湾生态网络17～18年8个航次的现场调查资料,采用营养状态质量指数(NQI)的方法评价大亚湾海域富营养化水平,结果表明,大亚湾海域除部分养殖海区为中营养状态外,大部分为贫营养状态;溶解态的无机磷和硅在过去10a多有较大幅度的下降,而溶解态的无机氮、溶解氧和叶绿素a则上升;浮游植物生长由过去认为由氮控制转变为现在由磷控制.分析了养殖海区底层海水、上覆水、沉积物间隙水中营养盐的含量及其化学形态.估算了沉积物-海水界面营养盐扩散通量,NH₄+,NO₂-,NO₃-,HPO₄2-,H₄SiO₄平均通量分别为302.0,-0.06,-1.82,2.53,47.6μmol/(m2·d).室内模拟了天然海水体系表层沉积物营养盐的吸附-解吸及其磷酸盐在沉积物上的吸附等温线.论述了大亚湾海域营养盐与赤潮的关系.     

南极普里兹湾附近73°E断面水文结构及多年变化

根据 2 0 0 2 ,2 0 0 0和 1999年中国南极考察和 1992年澳大利亚南极考察资料 ,分析了普里兹湾 73°E断面水团与地转流的结构及其多年变化 :(1)该断面上水团主要有南极表层水、绕极深层水、南极底层水和陆架水 ;(2 )南极表层水 1999,2 0 0 0年向北扩展最强 ,2 0 0 2年向北扩展最弱 ,绕极深层水 2 0 0 2年向南扩展也较强 ,1999和 1992年绕极深层水向南扩展较弱 ,南极底层水 ,位温在 - 0 .3～- 0 .4℃ ,盐度在 34.6 6左右 ,主要是本地形成 ,而 1992年高盐底层水可能来源于其他原因 ;(3)该海域深层水呈显著的升温 ,增暖率约为 0 .0 0 7～ 0 .0 0 8℃ /a;(4 )南极陆坡锋的强度和位置 ,与南极表层水的北向扩展和绕极深层水的变化一致 ;(5 ) 6 2°S～ 6 6°S是绕极流的南缘 ,东向流深度可达 2 0 0 0 m,最大流速中心在 6 4.5°S附近 ,2 0 0 0年北移至 6 3.5°S附近 ,最大流速为 3～ 5 cm/s;陆架上 6 8°S附近主要为流速 1cm /s左右的西向流。     

环台湾岛海域半日潮波特征的三维模拟

用1997版POM海洋模式,首次应用于环台湾岛海域的潮波数值研究.得到该海域的半日潮波主要为23°N以南西太平洋传来的胁振潮.影响台湾海峡的半日潮波分别由海峡南北口传入的两支潮波,且北支强于南支.福建沿岸湄州湾-兴化湾为最强潮区,其M₂分潮最大振幅可达240cm.最强潮流区位于澎湖水道,M₂分潮最大潮流达196cm/s.环台湾岛海域潮波潮流水平结构上除海峡北部原有一个圆流点外,还发现另外存在4个新的圆流点.潮流垂直结构上主要为右偏,接近底层处为左偏.     

长江河口淡水端溶解态无机氮磷的通量

1998年2和9月在长江河口淡水端连续观测了DIN(NO₃-,NO₂-,NH₄+),PO₄3-,流速和流向.结果表明,溶解态无机氮、磷浓度的时空变化较复杂;1998年2月NO₃-,NO₂-,NH₄+和PO₄3-的月通量分别为168241,974.4,19335和2648t,9月的月通量分别为905678,8317,5797和6281t;1998年NO₃-,NO₂-,NH₄+和PO₄3-年通量分别为497.1×104,3.911×104,10.22×104和4.155×104t.     

夏季长江口及其邻近海域挥发性卤代烃的分布和海-气通量研究

运用吹扫-捕集气相色谱法测定了2017年夏季长江口及其邻近海域海水中4种常见的挥发性卤代烃（VHCs,包括一氟三氯甲烷（CFC-11）、碘甲烷（CH₃I）、三氯甲烷（CH₃CCl₃）和四氯乙烯（C₂Cl₄））以及大气中CFC-11、CH₃I和C₂Cl₄的浓度。结果表明,表层海水中4种VHCs浓度的水平分布受长江径流输入影响强烈,整体上呈现近岸高、远海低的趋势。垂直方向上4种VHCs浓度最高值出现在10 m水层,长江口内断面的浓度整体高于口外断面的浓度。海水中VHCs的浓度分布受水文环境、生物释放和人为因素等的共同影响。相关性分析表明CH₃I与Chl a浓度不存在明显的相关性,而CFC-11与CH₃I、C₂Cl₄浓度存在显著相关性（P<0.01）,表明调查海域人为源对CH₃I和C₂Cl₄的影响大于天然源。大气中CFC-11、CH₃I和C₂Cl₄的浓度分布整体上呈现近岸高、远海低的趋势。CFC-11的浓度低于全球平均值,表明我国CFC-11的排放得到了有效控制。后向轨迹分析表明来自近岸的陆源污染物的扩散和输送是调查海域大气中3种VHCs的重要来源。CFC-11、CH₃I和C₂Cl₄的海-气通量平均值分别为24.99 nmol/（m2·d）、7.80 nmol/（m2·d）、1.55 nmol/（m2·d）,表明夏季长江口及其邻近海域是大气中这3种VHCs的源。     

北太平洋150°E～165°E海域柔鱼渔场与表温及水温垂直结构的关系

根据 1998～ 2 0 0 1年 8～ 10月 38°N～ 4 4°N各站点水温和生产数据 ,对 15 4°E～ 15 7°E海域柔鱼作业渔场与表温及水温垂直结构的关系进行了分析。结果认为 ,38°N～ 4 4°N各站点水温结构随时间有较大差异。 8～ 9月 38°N～ 4 4°N各站点在 10 0m以内均形成明显的温跃层 ,10月份随着亲潮势力加强 ,跃层强度有所减弱 ,表层混合水可达 5 0m深 ,其温跃层基本上在 5 0～10 0m间。在 15 0°E～ 16 5°E海域 ,渔获产量主要集中在 4 2°N～ 4 4°N ,盛渔期为 8～ 9月。 8月在4 0°N～ 4 1°N海域温场最适表温为 2 0～ 2 2℃ ,在 4 2°N - 43°N海域为 16～ 19℃ ,在 4 4°N附近海域为 14～ 16℃ ,0～ 5 0m、0～ 10 0m温度梯度为 0 .16～ 0 .2 3℃ /m和 0 .11～ 0 .13℃ /m ;9月渔场最适表温、0～ 5 0m和 0～ 10 0m温度梯度为 15～ 2 0℃、0 .15～ 0 .18℃ /m和 0 .12～ 0 .14℃ /m ;10月为12～ 17℃、0 .11～ 0 .2 0℃ /m和 0 .0 9～ 0 .11℃ /m。灰色关联度表明 ,对作业渔场影响最大的是表温、0～ 5 0m温度梯度、0～ 10 0m温度梯度和纬度 ,其关联度均在 0 .8以上。渔获产量受到众多因素的影响 ,其中捕捞努力量、资源丰度、0～ 10 0m温度梯度和纬度是影响渔获量主要因子。     

浙江近海潮汐潮流的数值模拟

用三维陆架海模式(HAMSOM)对浙江近海的潮汐、潮流进行了数值模拟,并采用网格嵌套和动边界技术对原模式作了改进,以提高计算的精度,改进后的模式在浙江近海的应用中被证明是成功的.沿岸50个潮位站计算与实测值的比较表明,加入动边界以后的小区域细网格计算较之粗网格以及未加动边界以前精度普遍提高,比较的均方差结果为:M₂分潮振幅差4.6cm,相角差7.14°;S₂分潮振幅差5.0cm,相角差5.4°;K₁分潮振幅差2.25cm,相角差5.76°;O₁分潮振幅差1.56cm,相角差5.5°,可见计算与实测符合良好.另外,选取了105个实测潮流点,比较了表层M₂和K₁分潮流调和常数分量Ucosξ,Usinξ,Vcosη,Vsinη的实测值与计算值的偏差,结果表明计算与实测的符合程度较好.在此基础上,给出了各主要分潮的潮位同潮图、潮流同潮图、潮汐性质、潮流性质、潮流椭圆和潮流的运动形式等,发现4个主要分潮M₂,S₂,K₁,O₁在本区内均未出现无潮点;M₂分潮流在29°18'N,122°46'E处有一个圆流点.此外还得到了一些有意义的结论,都与实测情况符合良好,从而对整个浙江沿海区域的潮汐潮流特性有了一个全面认识.     

青岛大气中甲磺酸的含量分析

二甲基硫(CH3SCH3,或DMS)是大气硫化物最主要的天然来源之一,是由海洋浮游植物产生的。其在大气中的氧化产物甲磺酸(MSA)和非海盐硫酸盐(Nss-SO42-)是沿海天然降水中酸性物质的主要贡献者。对大气气溶胶中甲磺酸的采样条件及测定方法进行了探讨,利用离子色谱技术测定了青岛春季大气气溶胶中甲磺酸质量浓度平均为0.376μg/m3,并与文献结果进行了比较。     

A wind speed retrieval algorithm by combining 6 and 10 GHz data from Advanced Microwave Scanning Radiometer: Wind speed inside hurricanes

A wind speed retrieval algorithm was developed using 6 and 10 GHz h-pol (6H and 10H) data of the Advanced Microwave Scanning Radiometer (AMSR) aboard the Advanced Earth Observation Satellite-II (ADEOS-II) and AMSR-E aboard AQUA, for the purpose of retrieving wind speed inside rainstorms, primarily hurricanes and typhoons. The h-pol was used rather than the v-pol, because the brightness temperature sensitivity to the ocean wind at h-pol is larger than v-pol. The microwave emission change of 6H and 10H corresponding to ocean wind was evaluated in no-rain areas by combining AMSR and SeaWinds data aboard the ADEOS-II (SeaWinds was NASA’s scatterometer), and it was found that the ratio of the two 6H to 10H increments due to ocean wind is 0.9. Assuming that this result also holds with higher wind speeds and under rainy conditions, the brightness temperatures at 6H and 10H were simulated using a microwave radiative transfer model. A parameter W6 (unit; Kelvin) was then defined, representing an increment at 6H due to ocean wind. W6 is applicable to rainy areas, and to all ranges of sea surface temperature. W6 was compared with wind speed reported by the National Hurricanes Center for several hurricanes in the Western Atlantic Ocean during three years (2002 to 2004). W6 averaged around centers of hurricanes was found to exhibit a sensitivity to wind speed, such as increasing from 22 K to 65 K as the wind speed rose from 65 to 140 knots (33 to 72 m/s), and an empirical relationship relating the averaged W6 to wind speed in hurricanes was derived.     

2014年冬季西太平洋雅浦海山与大洋海域大型浮游动物群落比较研究

2014年冬季对西太平洋雅浦Y3海山区和从西太平洋暖池区到黑潮源区之间的大洋海域的浮游动物进行了调查研究，分析了海山区和大洋海域大型浮游动物群落的物种组成、丰度和分布，并比较了两个海域大型浮游动物群落的差异，结合温度、盐度和叶绿素a浓度等环境因子数据，分析了海山对大型浮游动物群落的影响。结果表明，Y3海山区和大洋海域的大型浮游动物群落物种组成存在差异，二者的群落相似度系数为68.4%，两个海域的优势种/类群也不尽相同，海山区的优势种/类群是磷虾各期幼体、尖额磷虾和蛮𧊕，而大洋海域的优势种/类群分别是磷虾后期幼体、手磷虾、蛮𧊕、尖额磷虾和莹虾。大型浮游动物群落在海山区的平均丰度和最大丰度都要高于大洋海域，但海山区的生物多样性指数、均匀度指数和生物量占比都低于大洋海域，因而Y3海山对大型浮游动物群落的海山效应不明显。通过相关性分析和主成分分析结果可以看出，海山区的首要影响环境因子是盐度，而大洋海域则是温度；海山区和大洋海域的大型浮游动物丰度分别与200m层盐度和平均温度呈负相关关系，并且在两个调查海域均未发现大型浮游动物的丰度和生物量分布与叶绿素a浓度之间存在显著的相关关系。     

南极普里兹湾及其邻近海域溶解有机碳的分布

中国南极科学考察第16航次期间(1999年11月～2000年4月),在南极普里兹湾及邻近海域的不同站位与水深采集海水样品用于溶解有机碳测定,通过高温催化氧化法完成样品的分析.结果表明,在调查期间,南极普里兹湾及其邻近海域各测站上层水体(0～100m)溶解有机碳浓度的变化范围为14.3～181.1μmol/dm3,平均为52.5μmol/dm3,该变化幅度比Ross海、太平洋等海域的相应值略大.溶解有机碳垂直分布的特征是0大于25大于50大于100m,即随深度的增加溶解有机碳浓度逐渐减小,与生物活动在垂直方向上的强弱变化相关.根据200m以深水柱溶解有机碳的垂直分布,可确定研究海域难降解溶解有机碳的浓度为40.4μmol/dm3,与其他研究所报道的数值(～42μmol/dm3)相近.上层水体(0～100m)过剩溶解有机碳的空间分布显示,64°S以北海域溶解有机碳过剩较多,而64°S以南海域则过剩溶解有机碳较少.溶解有机碳浓度与分布特征显示,普里兹湾及其邻近海域溶解有机碳浓度与南大洋其他海域相当,具有低溶解有机碳的一般特征.溶解有机碳浓度的空间分布呈现由西南向东北方向逐渐增加的趋势,这可能与南极陆架夏季上层水的北向扩展有关.生物活动及水体运动是研究海域溶解有机碳分布的主要影响因素.     

海洋酸化、暖化对两种鹿角珊瑚幼虫附着及幼体存活的影响

大气CO₂浓度持续升高导致海洋酸化和暖化影响着造礁石珊瑚和珊瑚礁生态系统。为探明造礁石珊瑚早期生活史对海洋酸化和暖化的生理学响应,本文研究了温度（约28°C, 约30°C）和pCO₂（约570 μatm, 约1 300 μatm）以及两者协同作用对简单鹿角珊瑚（Acropora austera）和中间鹿角珊瑚（A. intermedia）早期生活史的影响。实验结果表明,升温（+约2.5°C）和酸化（约1 300 μatm）对两种鹿角珊瑚幼虫的附着率和死亡率均无显著影响。酸化显著降低了简单鹿角珊瑚幼体存活率（25.87%）,但并不显著影响中间鹿角珊瑚幼体的存活率;升温对两种鹿角珊瑚幼体存活率无显著影响。升温（+约2.5°C）、酸化（约1 300 μatm）对简单、中间鹿角珊瑚幼虫的存活和附着过程的影响较小,但是酸化对简单鹿角珊瑚幼体存活的影响高于暖化。本文结果表明,珊瑚补充过程对海洋酸化和暖化的响应可能具有种类特异性,气候变化将逐渐改变造礁石珊瑚的群落结构。     

浪致混合对亚热带冬季海洋混合强度的影响

上层海洋在全球气候系统中起着至关重要的作用。对上层海洋层结及混合的模拟偏差一直是海洋和气候数值模式发展中悬而未决的问题。本文首先评估了CMIP5中45个模式对上层海洋层结模拟的偏差,确认了冬季亚热带地区海洋模式垂向混合偏强。随后,基于自然资源部第一海洋研究所地球系统模式(FIO-ESM v1.0),分别开展了1986?2005年期间包含和关闭海浪垂向混合情况下的数值实验,分析浪致混合对亚热带冬季海洋混合强度模拟的影响及机制。发现浪致混合使得气候模式中亚热带海域冬季的海洋层结增强,增强的层结使上层海洋更加稳定。首次揭示了增加浪致混合反而降低了海洋总体的垂向混合率:浪致混合使北半球冬季亚热带海域混合率从无浪实验的227 cm2/s降低到有浪实验的178 cm2/s,降低了21.6%;南半球冬季亚热带海域混合率从无浪实验的189 cm2/s降低到有浪实验的165 cm2/s,降低了12.7%。进一步分析发现,浪致混合主要是通过增加冬季亚热带海域上层海洋的热含量从而强化了海洋的层结,最终改善了气候模式对上层海洋混合的模拟。     

Application of leeway drift data to predict the drift of panga skiffs: Case study of maritime search and rescue in the tropical pacific

The use of Search and Rescue (SAR) drift forecasting in an operational capacity is demonstrated through two SAR case studies, each predicting the drift of a panga skiff for 120 h (Case 1) and 72 h (Case 2). The leeway characteristics of panga skiffs were previously unknown, until a leeway field study was undertaken in mid-2012 to empirically determine the influence of wind and waves on their drift. As part of the two case studies described herein, four ocean models were used as environmental forcing for a stochastic particle trajectory model, to forecast the drift and resulting search areas for the panga skiffs. Each of the four ocean models were tested individually, and then combined into a consensus forecast to ascertain which ocean model was the most accurate in terms of distance error of modelled positions compared to actual panga skiff locations. Additionally, a hit analysis was undertaken to determine whether the panga skiff was located within the forecast search areas for each ocean model, and for consensus search areas. Finally, an assessment of the search area sizes was carried out to assess the single ocean model forecast search area sizes, and how they compared with the consensus search area size. In both of the case studies, all four ocean model forecast search areas contained the panga skiff at the time intervals tested, indicating a 100% hit rate and general consensus between the ocean models. The consensus search area, where all four ocean models overlapped, was approximately one third the size of the average single model search area. This demonstrates that the consensus search areas provide a more efficient search area compared to individual ocean model search area forecasts.     

The scaling of the meridional overturning with the meridional temperature gradient in idealised general circulation models

The scaling law linking the strength of the meridional overturning to the surface meridional temperature gradient is re-examined in two ocean general circulation models at coarse resolution in an idealised single-hemisphere setting. Two sets of results are presented, where the surface meridional temperature gradient is decreased either by increasing the northernmost temperature and keeping the equator temperature fixed, or by decreasing the equator temperature and keeping the northernmost temperature fixed. The maximum of the meridional overturning first increases and then decreases when the northernmost temperature is gradually increased, whereas the maximum overturning decreases monotonically when the equator temperature is decreased. No scaling law can be derived when the northernmost temperature is increased, whereas a 2/3 power law is found when the temperature is decreased at the equator. The behaviour of the overturning is strongly influenced by the vigour and, particularly, the spatial patterns of convection, which vary substantially between the two sets and which control the horizontal and vertical density gradients at high latitudes.     

基于卫星测高与卫星测温的表层流产品生成方法应用评估

提高海洋表层流的精度与分辨率对于相关应用领域至关重要.研究引入海表面温度(sea surface temperature,SST)信息对高度计导出流场的改进效果,计算了 2018年每日无间隔的全球海洋表层流速度.通过增加热量守恒方程约束,引入卫星测温产品,在地转流基础上生成表层流产品,并与现场漂流浮标速度比较,评估了使...     

短生命周期海洋涡旋的时空分布特征

中尺度涡旋在海洋中分布广泛,是海洋动力、营养物质等混合和输运的重要途径。统计发现海洋中超过80%的涡旋生命周期不超过1个月,属于本文定义的短生命周期涡旋。本研究采用统计、对比等方法,对全球尺度,较短生命周期涡旋的时空分布特征进行了分析。研究表明,短生命周期涡旋与大洋中环流系统密切相关,其最易发生在暖流和寒流的交汇处以及运动方向相反的两种环流的交汇处,且在除30°S～30°N的热带地区外均表现为气旋式略多于反气旋式。低纬地区,短生命周期涡旋在每年的冷季数量较多,而高纬地区与之相反。除存在大规模东向环流的海域,短生命周期涡旋一般向西迁移,同时气旋式涡旋略倾向于赤道偏转,反气旋式略倾向于极地偏转。短生命周期涡旋的平均位移和平均迁移速率呈相似的赤道对称分布规律。