利用重磁计算解释南海海盆中部地壳结构特征

以南海海盆中部3个海盆的交汇处为研究区，通过对重磁异常场的向上延拓计算及对重力异常的重反演拟合计算，并结合地质资料，进行综合分析和解释来揭示此区域的地壳结构特征。结果表明研究区地壳结构复杂，三种性质的地壳均有分布。各海山形成过程和岩石组成及地壳结构不尽相同，区内有年轻的大洋玄武岩海山，也有包含了大陆玄武岩的“双性”海山。综合各种地质、地球物理现象，认为南海海盆可能是多种机制联合作用的结果，西南、西北两海盆的形成时间要早于中央海盆。     

南海沙巴—巴拉望边缘重力异常及深部构造控制

南海富烃区的东南部边缘被北西－南东走向的构造线分割成一系列区段，各区段具有鲜明的特征，重力形态往往发生突然变化。其中沙巴段的西南以廷贾（Tinjar)或西巴兰（West Baram)构成线为界，东北与苏禄海西南边缘的巴拉巴克构造线邻接。这部分最显著的特征是沿着距岸约150km的沙巴海槽伴生的自由空间重力异常极低。地震反射资料显示，前积沉积和重力驱动推覆体所产生的负荷使伸展的南海陆壳下陷到局部均衡面之下，产生了类似前陆盆地的海槽，海槽中的沉积速率低于沉降速率。负荷体本身则位于局部均衡面之上，部分受下伏地壳和岩石圈的刚性所支持。深部的晚第三纪沉积盆地就位于布格重力和自由空间重力高带的侧翼上。穿过沙巴海岸的重力值降低，因此，大致处于均衡补偿的克罗克（Crocker）山脉（包括Mt Kinabalu)很可能位于较弱的岩石圈之上。而和沙巴海沟相伴生的自由空间重力异常比根据其水体厚度所计算的异常要小，这预示着海槽轴线下面的地壳减薄，这不是一个正常的前陆盆地特征，因此推断地壳减薄是在盆地形成前就出现的。在沙巴海槽中最显著的是呈NE－SW走向的平行的重力异常和地貌特征，它们与海槽中早第三纪地质走向不一致，因此它们是受南海岩石圈和地壳中原有组构的控制。沙巴地区的第三纪构造重组就是以这种假设为基础的，即南海边缘在老第三纪的陆架裂开时所形成的裂谷盆地中的沉积物是这个地区富烃资源的主要来源。     

南海及邻近海域异常海温影响局域大气环流的初步试验

南海及邻近海域表层海温（SST）异常的气候意义可以通过IAP－AGCM的数值模拟得到反映。数值试验表明，东亚大气环流对这种SST异常的响应具有时变性（或称季节性），在空间上维持一定的经向结构和纬向结构。确切地说，南海冷水年份，即南海和孟加拉湾负距平、西太平洋正距平的年份，2，3月份南海有东北风异常；夏季菲律宾附近维持一个反气旋式的差值环流，它的低频活动造成了这个地区九水场的低频振荡；与环流较一致的是夏季西太平洋副热带高压活动有所减弱、东移，造成了水汽经向输送的异常分布。     

南海磁异常对比方法的改进

南海海盆区的磁异常（△Ｔ）具有明显的叠加性,并可有效地分离为浅源和深湖两种异常。浅泊异常的磁源体埋深稳定在５ｋｍ左右,正演拟合计算表明是由层２Ａ引起,与大洋扩张磁条带模型的可对比性更佳。受此启迪,提出应以浅源异常作为鉴别磁条带序列的依据,并开发了相应的解释方法,从而为解决南海的扩张时代问题奠定了基础。     

南海磁异常场分区研究──应用人工神经网络方法

首次提出用人工神经网络理论处理磁测资料，进行磁异常场分区的定量计算方法。并将该方法应用于南海研究。该方法将研究区域划分为若干统计单元，确定各统计单元中的特征变量、选择标准模型，并对BP神经网络进行训练。用学习成功的网络识别、分析整个研究区的磁异常场，从而将南海的磁异常场划分为12个特征区。     

南海磁异常对比方法的改进

南海海盆区的磁异常（△T）具有明显的叠加性,并可有效地分离为浅源和深源两种异常。浅源异常的磁源体埋深稳定在5km左右,正演拟合计算表明是由层2A引起,与大洋扩张磁条带模型的可对比性更佳。受此启迪,提出应以浅源异常作为鉴别磁条带序列的依据,并开发了相应的解释方法,从而为解决南海（特别是西南次海盆）的扩张时代问题奠定了基础。     

南海海表温时空演变与南海夏季风爆发早晚相关性初探

利用我国近海1986-2008年间的海温再分析资料,分析了南海海温异常的时空变化,重点揭示了南海夏季风爆发前后(4-6月)南海表层海温异常的时空演变特征,并探讨了其与南海夏季风爆发早晚的相关关系。结果显示,南海夏季风爆发前后南海表层海温异常存在一个显著时空演变模态,4月南海全域海表温度异常几呈负位相态势,其中正值信号首先出现于巴拉望岛以西海域,随后逐步向西向北扩展,5月南海大部已被海表温异常正位相控制,6月南海表层海温异常完成负-正位相转换。分析表明,南海表层海温异常时空演变的年际差异与南海夏季风爆发的早晚存在显著相关。综合已有研究认为,南海海表温异常时空演变所形成的季节内尺度的热力差异(主要包含演进趋势、速度和幅度等)可能是影响南海夏季风爆发早晚的一个重要因子,据此建立了海表温温差异常指标,其对南海夏季风爆发早晚具有较好的反映能力。此外,南海海表温异常时空演变与南海暖池的变化紧密关联。相关分析还发现,南海夏季风爆发前期南海暖池与印度洋暖池的海表温差异常存在显著正相关关系,而与西太平洋暖池为负相关关系。南海海表温异常季节内演变在印-太暖池区海表热力格局及差异形成背景下或可通过影响大尺度经向和纬向环流而引发南海夏季风爆发早晚之年际异常。     

高程异常扰动源及均衡异常影响分析

通过分析高程异常的扰动源,探究地形均衡扰动物质引起的均衡高程异常,说明全球许多高原地区的高程异常为负值的主要原因在于地球深部的密度异常,而非地球表面突起的扰动物质和相应地壳均衡部分的扰动物质。一般地,地形及均衡部分对高程异常的影响不足以完全反映高程异常的符号,在许多高原地区的高程异常为负值,可能在深层地幔有大尺度负的扰动质量进行补偿。     

自组织神经网络模态振幅算法及其在南海海面高度异常年际变化中的应用

作为一种非监督分类方法,自组织神经网络在气象和海洋学科中的应用越来越广泛,但该方法无法给出要素场典型模态随时间变化的振幅。基于所输入要素场与典型模态场的相似程度能够反映出典型模态在该时刻强弱程度的思想,提出了一种简便易行的自组织神经网络模态振幅算法,并应用于南海海面高度异常研究。根据该算法计算出了1993—2008年南海海面高度异常年际变化空间分布模态相应的振幅,根据振幅时间序列进一步正确计算出了Nio 3指数与这些模态的延迟相关关系,表明本文模态振幅算法有效。     

南海海温异常与ENSO的相关性

使用1958－1987COADS资料，应用复经验正交函数（CEOF）分析方法，分析南海海表面温度场（SST）和风场（u及v）。结果发现，南海海温异常基本独立于西太平洋，同时存在类似于ENSO事件的年际变化，ENSO发生前冬季南海有异常降温过程，之后有增暖事件发生。分析还表明，南海SST异常主要取决于经向风场的异常强迫。南海SST与ENSO事件的相关性实质上反映了季风异常对ENSO循环的影响。     

南海海面高度年际变化的S-EOF分析

应用依赖于季节的经验正交甬数(S-EOF)分析,探讨了最近15a南海海面高度随季节演变的年际变化.S-EOF分析得出南海海面高度异常各模态不同季节的空间结构以及时间演变过程,证实了季风强盛期冬季和夏季基本模态的结构,还分离出了季风转换期(春季和秋季)海面高度的分布格局.结果表明,南海海面高度随季节演变的年际变化与厄尔尼诺和拉尼娜事件密切相关.S-EOF1的结果表明,南海海面高度的变化具有明显而稳定的季节振荡,但在ENSO年海面高度的季节振荡相对减弱;S-EOF2模态显示了1998-2001年间冬季吕宋岛西侧存在一个较强的正异常,且能一直持续到春季;S-EOF3模态主要体现了南海西部一系列中尺度涡状结构的年际差异,包含1997/1998年厄尔尼诺对南海环流的影响.     

卫星跟踪浮标和卫星遥感海面高度中的南海涡旋结构

选择4个南海卫星跟踪Argos漂流浮标及同期的TOPEX／Poseidon卫星遥感海面高度资料，研究了南海海域涡旋的活动及空间结构。这4个Argos漂流浮标的轨迹除了基本符合各季节海盆尺度环流趋势外，分别在菲律 宾以西、越南外海、南海中部等海域呈现出中尺度旋转轨迹。这些尺度涡旋现象在同期的TOPEX卫星遥感海面高度异常（SSHA）分布中得到了准确印证，并在诊断得到的地转流场中对应了一系列瞬变的中尺度涡旋运动。     

ANOMALOUS CHARACTERISTICS OF THE OCEAN CIRCULATION IN SOUTH CHINA SEA DURING THE El NINO EVENTS

基于CORA再分析资料对南海环流的季节特征和其受ElNino事件的响应进行了分析。结果表明,冬季整个南海海区表现为一个大的气旋式环流,夏季南海北部是气旋式环流,南部是一个反气旋式环流。通过对南海海区异常流场进行MV-EOF分解,分析其前两个模态,其空间型主要体现了南海环流冬季和夏季的特征,对应的时间系数与ElNino3.4_4NDJ指数有很好的相关性。通过分析南海环流在1986--2008年间ElNino年份的异常流场和异常流函数场,证明了MV-EOF分解后得到的联合时间系数所反映各阶段南海环流的季节特征与ElNino事件有相关性,即在8月[0],南海南部异常流函数场表现为反气旋式环流,北部为气旋式环流,南海夏季环流被增强,且ElNino事件时间尺度越长,北部的气旋式异常流场的影响范围就越大;在12月[0],南海除了东南部外,其余整个海区异常流函数场主要表现为反气旋式环流,冬季环流被减弱;在8月[＋1],南海夏季流场强度都被削弱了。     

南海中尺度涡温盐异常三维结构

基于1994-2015年海面高度异常数据,采用winding-angle中尺度涡旋探测算法识别出南海范围内共5 899个反气旋涡（AE）和3 792个气旋涡（CE）,结合世界海洋数据集（WOD13）及中国科学院南海海洋研究所（SCSIO）温盐观测数据集,采用基于变分法的客观插值方法,合成了南海及南海各区域中尺度涡的温盐异常三维结构。结果表明,本文采取的插值方式能有效地获得涡旋三维结构,垂向尺度上也与前人研究结果较为一致。在平均状态下,南海AE温盐异常强度明显大于CE,AE正位温异常主体结构深度约440 m,而CE仅在320 m以浅维持涡旋结构;两者最大位温异常均出现在次表层约80 m上下,AE达2.02℃,CE达-1.60℃。盐度异常影响深度约150 m,最大盐度异常出现在50 m深附近,AE达-0.24,CE达0.28,同时由于涡旋在不单调变化的背景盐度场中引起海水下沉（上升）,AE盐度异常结构呈"上负下正"而CE呈"上正下负"式结构。南海各区域合成涡旋的温、盐异常的影响程度并不完全相同,可能与各区域涡旋的生成机制及背景温盐场有关。     

南海表层水温甚低频振荡的动力学机制

用一个简单的海洋模式，研究了东亚季风异常对南海表层水温（ＳＳＴ）的影响，发现南海表层水温的甚低频振荡是东亚季风异常风应力强迫所致．这种甚低频振荡主要反映在深水区，其空间分布呈椭圆形，几乎与南海海盆形状一致。从海盆中央到边缘振幅逐渐减少，ＳＳＴ的甚低频振荡是非行进波，无明显传播特征。     

春夏季季风转换期南海南部的异常表层水

对1985－1998年期间的海洋调查温盐深（CTD）资料进行综合分析，发现南海南部春夏季季风转换期存在盐度逆转的异常表层水。实测资料表明，该异常表层水覆盖在南海南部的中部、东部大部分地区。冬季风停止引起苏禄海高温高超国水西向侵入，成为该海区东部近表面异常高盐水的来源之一。海面强的蒸发和表层水弱的垂向混合导致近表面水具有高盐特性，近表面高盐水与其下部保持着冬季遗存的局地低盐水叠置，形成了盐度逆转现象。     

1998年夏季季风爆发前后南海环流的多涡特征

利用南海季风实验（SCSMEX－IOP1、IOP2）期间（1998年4月底－7月初）所获得的温盐深（CTD）、声学多普勒流速剖面仪（ADCP）资料及TOPEX／POSEIDON卫星高度计遥感资料，分析了南海表层、1．0MPa层和3．0MPa层得力势异常场的分布格局，探讨了夏季季风爆发前后南海的环流特征。结果表明：在夏季季风爆发前（IOP1期间）南海北部以气旋试流动为主，并在此气旋式环流的东部镶嵌着一个较小的反气旋型涡；南海中部和南部以反气旋式流动为主，其中越南以东海域存在着两个南北对峙分布的反气旋型涡，在它们的东侧伴随一气旋型涡。季风爆发后（IPO2期间），南海北部仍然以气旋式流动为主，黑潮水越过巴士海峡南北中线，一部分可能入侵南海北部，另一部分向东北折回黑潮主干；南海中部和南部仍以反气旋式流动为主，越南以东海域北部的反气旋型涡消失，但南西的反气旋型涡加强，与IOP1类似，仍伴随着一个气旋型涡。总体而方，强流区出现在巴士海峡西北侧和南海西部（尤其是越东南东沿岸），南海东部和东南部为弱流区。     

南海表层水温低频振荡的基本特征

使用１９５８－１９８７年ＣＯＡＤＳ资料对南海全区表层水温做了分析。结果发现，南海表层水温存在２０－４０个月的低频振荡，其中以准两年周期最显著，其次是３－４年，这种振荡主要发生在深水海盆区，并且与季风异常有着十分密切的关系。     

El Ni?o 事件期间南海环流的异常特征

基于CORA再分析资料对南海环流的季节特征和其受ElNio事件的响应进行了分析。结果表明,冬季整个南海海区表现为一个大的气旋式环流,夏季南海北部是气旋式环流,南部是一个反气旋式环流。通过对南海海区异常流场进行MV-EOF分解,分析其前两个模态,其空间型主要体现了南海环流冬季和夏季的特征,对应的时间系数与Nio3.4_NDJ指数有很好的相关性。通过分析南海环流在1986—2008年间ElNio年份的异常流场和异常流函数场,证明了MV-EOF分解后得到的联合时间系数所反映各阶段南海环流的季节特征与ElNio事件有相关性,即在8月[0],南海南部异常流函数场表现为反气旋式环流,北部为气旋式环流,南海夏季环流被增强,且ElNio事件时间尺度越长,北部的气旋式异常流场的影响范围就越大;在12月[0],南海除了东南部外,其余整个海区异常流函数场主要表现为反气旋式环流,冬季环流被减弱;在8月[+1],南海夏季流场强度都被削弱了。     

南海北部含油气构造上方化探异常研究

在南海北部利用地球化学方法作为油气勘探的一种辅助手段。在6个航次中采集了沉积物、底层海水及海面大气样品，测定了近50种化探指标，并采用稳健统计方法进行了数据处理和异常圈定。化探结果在油气藏上方发现了清晰的、具不同指标组合的综合化探异常，与邻近空构造形成鲜明的对照。圈闭顶部的块状异常和圈闭周绿的环状、半环状异常是下伏油气藏的良好指示，而剖面上呈锯齿状、平面上呈线状的异常则与断裂带有关。实践表明，建立已知油气藏上方的化探异常模式及解剖已知空构造上方的地球化学特征对于指导本区或邻区的化探异常评价是十分必要的。