南海黄岩岛珊瑚记录的1780-2013年的表层海温年代际变化特征

基于南海中部黄岩岛滨珊瑚生长率与表层海温距平（SSTA）的正相关关系,重建了1780-2013年（共234年）黄岩岛海域SSTA年际变化序列。结果表明,1780-1890年SSTA总体偏低,平均为-0.2℃,最低SSTA为-1℃（1837年）,对应于小冰期晚期;1890年以来SSTA总体呈阶段性上升,其中1971-1998年升温最快,1998年达到峰值（2℃）,之后SSTA略呈下降趋势,冷暖变化与北半球陆地温度变化基本是同步的。频谱分析显示,黄岩岛海域SSTA在过去234年主要呈现出26~34 a的冷暖周期波动,其相位转变基本与太平洋年代际振荡冷-暖位相同步。近234年来南海中部黄岩岛海域SSTA的年代际变率并不是持续不变的,1890年以来该海域SST年代际变率出现明显增强,可能与全球变暖导致的海洋内部变率的变化有关。考虑到热带西南太平洋SST年代际变率同样在1890年也发生了一次转变,我们认为这些证据可能指示了整个热带太平洋内部变率在1890年以后发生了一次转变。     

南海北部滨珊瑚微结构的SEM分析及其对气候记录重建的意义

造礁珊瑚是重建高分辨率的古气候变化记录的理想载体,而珊瑚骨骼的微结构反映珊瑚的生长特征,了解珊瑚的微结构有助于更好地理解珊瑚的古气候记录。利用扫描电镜分析了南海北部三亚和北海一些中全新世及现代滨珊瑚的微结构。在低放大倍数下(<1000倍)观察到珊瑚单体、隔壁、隔壁齿、孔洞、隔膜、共骨、横梁等结构。在高放大倍数下(≥ 1000倍)观察到具有鹅卵石状、蔟状、柱状及针状4种文石晶体的基本类型及文石晶体组成的钙化中心、隔膜等结构。根据这些基本微结构变化特征,可以清楚分辨出珊瑚死亡一恢复生长界线,并可观察到珊瑚的文石晶体是否受到后期蚀变的影响,例如充填、重结晶等。在所分析的三亚、北海滨珊瑚样品中,冬季最冷及夏季最热时期均没有发现死亡一恢复生长界线,指示持续生长的方式。经过测量,珊瑚隔膜横向延展形成的纹层生长时间约为一个月,这对于利用微区分析建立精细的超过月分辨率的气候记录具有重要意义。微结构显示北海地区的老珊瑚暗层具有较多的杂质充填,结合氧同位素地球化学记录的变化特征,可以发现这些暗层形成于夏季,受高温以及海水强烈扰动而导致生长速率减缓所致。     

热带太平洋气候变率的三类模态及与ENSO强度变化的关系

基于Kaplan等重建的1856—2001年全球海表水温距平(SSTA)资料，用小波变换分析了热带太平洋SSTA的气候变率，对热带太平洋SSTA分别进行2—8、8—30和30—100a带通滤波，然后进行EOF分解。结果发现，ENSO模态具有5a左右的年际变化和15a左右的年代际变化2种显著周期，当二者位相相同时，ENSO事件加强，当二者位相相反时，ENSO事件减弱，当年际变化不明显时，显著的年代际变化也可单独导致ENSO事件；热带太平洋SSTA气候态变率以西太平洋暖池和赤道两侧的热带中东太平洋明显海温同号异常为主要特征，具60a左右的周期，其相位变化与气候跃变及El Nifio事件的类型有密切联系；长期增温倾向加大了El Nifio事件的振幅。文章最后指出，ENSO事件强度变化是由年际、年代际和气候态等3类模态变率共同作用的结果，在ENSO预报模式中考虑并引入年代际和气候态变化对ENSO循环的影响，是提高ENSO预测水平的有效途径之一。     

第四纪气候事件的孢粉记录

通过总结我国不同区域现有孢粉资料,发现第四纪孢粉植物群的演化序列中明显地存在与演化趋势和周期不符的孢粉植物群事件。归纳起来有三种类型：延续时间约万年的孢粉植物群突变事件;延续时间数千年的孢粉植物群贫乏事件和延续时间几百年的孢粉植物群颤动事件。突变事件有４起：Ｂｅｔｕｌａ－Ａｒｔｅｍｉｓｉａ事件（２．５ＭａＢ．Ｐ．）;Ａｒｔｅｍｉｓｉａ－Ｇｒａｍｉｎｅａｅ事件（１．４ＭａＢ．Ｐ．）;Ｅｐｈｅｄｒａ－     

南海北部亚热带滨珊瑚对低温的耐受能力

Marginal scleractinian corals growing at their latitudinal limits should be quite sensitive to variations in winter sea surface temperatures(SSTs). An extreme cold event occurring in early 2008 offered a unique opportunity to examine the effect of cold-water anomalies on Porites lutea corals and their physiological tolerance and acclimation in the subtropical northern South China Sea(NSCS). Besides in-situ observation, a subsequent aquarium-based experiment was designed for reproducing the chilling process and a 50-year-long Sr/Ca ratio profile from two P. lutea skeletal slabs was analyzed for reconstructed the historical annual minimum SSTs which ceased Porites calcification. The 2008 low-temperature anomaly caused the minimum daily mean SSTs dropped below 13°C in the Daya Bay. The stress symptoms displayed by local P. lutea colonies included polyp retraction, reduced coloration and pale, but none showed tissue sloughing. The ability of P. lutea to survive implied its tolerance of extreme low temperatures. Here we suggest a model on the tolerance of high-latitude Porites under low-temperature stresses, which is when SSTs drop below 18°C, Porites corals contract their tentacles(losing heterotrophic capability), then cease calcification(reducing energy consumption), and meanwhile maintain relatively high levels of zooxanthellae density(sustaining host's life via photosynthetic capacity of symbiotic zooxanthellae). This study revealed remarkable acclimatization of P. lutea corals to low temperature extremes. This acclimatization is beneficial for Porites corals in the NSCS to expand their living ranges towards the higher-latitude areas and have the potential to be the incipient reef former.     

近165年来中沙环礁中北暗沙滨珊瑚生长率及其对海温变化的响应

海水温度是控制珊瑚生长的关键环境因素之一,随着全球气候变暖,海温持续升高已成为珊瑚生长面临的全球性威胁。文章对采自中沙环礁中北暗沙水深约16m的澄黄滨珊瑚岩心样品开展了生长率分析,揭示出中沙环礁滨珊瑚近165年来的生长历史及变化规律;并通过与西沙群岛永兴岛滨珊瑚生长率的对比,探讨了南海中部滨珊瑚生长的区域差异及其对海温升高的响应关系。过去100多年来中北暗沙和永兴岛海区的平均海温分别为(27.4±0.37)℃和(27.09±0.36)℃,两个海区的海温均呈线性升高趋势,升温速率一致,约为0.43℃·ha^–1。过去100多年间中北暗沙和永兴岛滨珊瑚的平均生长率分别为(0.70±0.16)cm·a^–1和(1.19±0.16)cm·a^–1,但中北暗沙滨珊瑚生长率呈线性下降趋势,下降速率约为9.4%·ha^–1;而永兴岛滨珊瑚生长率呈线性上升趋势,增长速率约为10.9%·ha^–1。过去100多年间两个礁区的滨珊瑚生长率均存在年代际波动,大致与海温的年代际波动对应。两个礁区滨珊瑚生长率与海...     

南海北部ODP 1144站颜色反射率揭示的千年尺度气候波动

南海大洋钻探ODP1144站钻孔长517m，代表近100万年来的沉积记录，其颜色反射率是所有岩心物理性质测试中分辨率最高的，平均约60年一个测值，最高可达年级尺度，是研究千年尺度气候变化的理想材料。通过对颜色反射率、浮游有孔虫氧同位素的小波分析及其与地球轨道参数ETP的交叉频谱分析，表明两者在轨道周期上的变化极为相似，都反映出约70万年以来100ka的偏心率周期明显占优；与格棱兰冰心的对比亦揭示了颜色反射率同样记录了冰期中的类似D／O事件。对此站的颜色反射率短周期的小波分析，揭示出了约3ka、约1．5ka的变化周期，这些周期不仅仅出现在冰期(如MIS2—4、6、8期等)，也出现在间冰期(如MIS15、17、19、25期等)和冰消期(如MIS11／12、15／16)，且在70万年以来冰期信号强、间冰期信号弱，而在70万年之前正好相反，这不仅说明间冰期内部气候也存在不稳定性，而且进一步说明了中更新世的气候转型事件。     

南海北部陆坡30 ka以来的沉积环境演变

南海是西太地区最大的边缘海,汇集了周边陆地大量碎屑物质。这些陆源碎屑通过复杂的洋流系统经陆坡大量的输送到南海深海海盆中,使陆坡成为研究深海沉积物源汇体系不可缺少的重要环节。但陆坡区域水深变化大,洋流体系复杂,加之冰期间冰期海平面升降和季风的变化,使陆坡沉积环境一直成为研究的难点。为了研究陆坡沉积环境的演变过程,本文选用了南海北部陆坡中部和底部的两个重力柱开展元素地球化学方面的研究,探讨陆坡区域近三万年以来的沉积环境特征。研究发现海平面和季风是影响区域沉积环境的两个重要因素：（1）海平面变化是控制陆坡陆源物质/深海钙质碎屑变化的主要因素;（2）研究区域地层发育有“碳酸盐稀释事件”与东亚夏季风在全新世初期（11.5～8.5 kaBP）增强有关。     

南海北部冷泉区深水珊瑚的发现及其特征

冷水珊瑚也称为深水珊瑚, 在生物多样性、生态资源和科研价值等方面具有重要意义。文章对采自南海北部冷泉区的冷水珊瑚骨骼碎屑进行测定, 鉴定出冷水珊瑚2个种(Crispatotrochus sp.1和Crispatotrochus sp.2), 以及4个属[Balanophyllia (Balanophyllia)、Balanophyllia (Eupsammia)、Lochmaeotrochus和Enallopsammia]。测定的冷水珊瑚的δ¹³C为-7.36‰~-1.15‰, δ¹⁸O为-1.38‰~3.67‰, 与全球冷水珊瑚碳氧同位素组成相似, 但明显不同于南海暖水珊瑚、冷泉碳酸盐岩及低温热液成因碳酸盐岩的碳氧同位素组成。     

ENSO知识讲座 第六讲 ENSO对气候的影响

1 ENSO影响气候的途径 厄尔尼诺事件最基本特征是赤道东太平洋大范围海水的异常增温。当厄尔尼诺事件发生时,赤道东太平洋增温尺度东西可长达上万公里、南北宽近几千公里。这种海洋大范围的增温现象改变了热带太平洋热状况的分布。海水的比热大约是大气的1000倍,赤     

黑潮入侵南海的强弱与太平洋年代际变化及厄尔尼诺-南方涛动现象的关系

在黑潮入侵南海强弱的问题上,到底是太平洋年代际变化(Pacific Decadal Oscillation,PDO)还是厄尔尼诺-南方涛动(El Nio-Southern Oscillation,ENSO)现象在起关键作用,目前还存在着较大争议。本文先以高盐水作为黑潮入侵强弱的示踪物,用120°E断面的高盐水数据和北赤道流分叉点(North Equator Current Bifurcation,NEC-Y)的南北变动进行相关分析,接着,进一步用学者所用的黑潮入侵指数(KI指数,Kuroshio intrusion index和NEC指数,North Equatorial Current index)与北赤道流分叉点南北变动进行相关分析。最后,用EMD(Empirical Mode Decomposition)方法和相关关系分析法分别分析了PDO指数、Nio3.4指数与北赤道流分叉点南北变动的关系并用NECP风场数据探讨其影响机制。结果表明:(1)通过对120°E断面的高盐水的KI指数、NEC指数与NEC-Y的相关分析,表明了北赤道流分叉点的南北变动能够很好地指代黑潮入侵南海的强弱;(2)通过PDO指数和Nio3.4指数与北赤道流分叉点的南北变动的相关性分析,发现PDO指数、Nio3.4指数与北赤道流分叉点的南北变动都具有较好的相关性,都在0.5水平。这些良好的相关性表明了PDO和ENSO对黑潮入侵南海的强弱都具有重要的影响;(3)当处于厄尔尼诺年(拉尼娜)时,赤道太平洋发生西(东)风异常,使得北赤道流分叉点偏北(南),使吕宋岛东侧的黑潮流速减弱(加强),黑潮入侵南海增强(减弱);当PDO处于暖(冷)阶段时,会加强热带太平洋的西(东)风异常,使得黑潮入侵南海增强(减弱)。     

2015/2016年超强厄尔尼诺期间热带西太平洋海洋环流变化特征

本文利用HYCOM(HybridCoordinateOceanModel)再分析数据对北赤道流(NEC)、棉兰老流(MC)以及黑潮(KC)所构成的NMK环流系统在2015/2016年超强厄尔尼诺事件期间的变化特征及其影响机制进行了研究,并与其他厄尔尼诺期间的变化特征进行了对比。结果表明,在2015/2016年超强厄尔尼诺事件期间, NEC和MC输运均显著增强,最大值分别达到66 Sv (1 Sv=106 m3/s)和49.4 Sv,北赤道流分叉纬度最北可达16°N, KC输运没有明显增强。NMK环流系统的年际变化主要与此次厄尔尼诺事件期间热带西北太平洋15°N以南、160°E以西海域出现的气旋式环流异常有关。该环流异常出现自厄尔尼诺事件的前期阶段,并于爆发阶段达到顶峰,主要是由15°N以南区域出现的强西风异常所引起的。进一步分析表明,此次厄尔尼诺事件期间NEC、MC输运和NBL的平均值均大于1992—2014年间所有厄尔尼诺事件的平均状况,但与1997/1998年超强厄尔尼诺事件期间的平均值相近。     

Perturbed solution of sea-air oscillator for the El Niño/La Niña-Southern Oscillation mechanism

A class of coupled system of the El Niño/La Niña-Southern Oscillation (ENSO) mechanism is studied. Using the perturbed theory, the asymptotic expansions of the solution for ENSO model are obtained and the asymptotic behavior of solution for corresponding problem is considered.     

Synoptic-scale disturbances over the northern South China Sea and their responses to El Niño

Using surface and aerological meteorological observations obtained at the Xisha Automatic Weather Station and three moored buoys along the continental slope, characteristics of the synoptic-scale disturbances over the northern South China Sea (NSCS) are extensively studied. The power spectra of surface and aerological observations suggest a synoptic feature with a pronounced energy peak at a period of 5-8 d and a weak peak at 3-4 d. The standard deviation of the synoptic temperature component derived at Xisha Station from 1976 to 2011 indicates that the strongest variability normally exists in August all through the whole troposphere. At the interannual scale, it is found that El Niño plays an important role in regulating the synoptic disturbances of atmosphere. The vertical synoptic disturbances have a double active peak following El Niño condition. The first peak usually occurs during the mature phase of El Niño, and the second one occurs in the summer of decay year. Comparing with the summer of developing years, the summer of the decaying year of El Niño has more active and stronger synoptic disturbances, especially for the 5-8 d period variations.     

西风爆发、次表层暖水东移与厄尔尼诺现象

利用最近20 a的大气海洋资料,分析了厄尔尼诺事件与赤道太平洋西风异常以及赤道太平洋次表层海温之间的关系.结果表明,赤道西太平洋(5°S～5°N,120°～160°E)和赤道中东太平洋(5°S～5°N,160°E～160°W)西风异常都存在着与厄尔尼诺周期一致的年际变化,但前者还包含有显著的2～3个月季节内振荡.赤道西太平洋次表层冷暖水东移也呈现年和年际时间尺度的振荡周期.在厄尔尼诺发生前,赤道西太平洋次表层海水出现持续性增暖,赤道西太平洋西风异常频率加快,强度增强.随后赤道中太平洋(160°E～160°W)出现持续性(3个月以上)强西风异常(即西风爆发),并进一步向东扩展,同时次表层暖水沿着赤道波导东移到赤道东太平洋混合层,导致赤道东太平洋海表大面积异常增暖,形成一次厄尔尼诺现象.最后,模式模拟了1980～1984年赤道太平洋海温的变化,进一步证实了赤道纬向西风异常对暖水东移起着重要的作用.     

2009/2010年El Ni(n)o事件变化特征及其机理

应用TAO (Tropical Atmosphere Ocean project)热带太平洋实测海温和风场资料,分析研究了发生在2009/2010年的El Ni(n)o事件的变化特征,讨论了此次El Ni(n)o事件发生过程中,赤道东、西太平洋次表层异常海温的变化特征及其传播过程,特别是对赤道太平洋次表层异常海温变化的...     

气候模式FIO-ESM对2015/16年厄尔尼诺的预测

Recently atmospheric and oceanic observations indicate the tropical Pacific is at the El Ni?o condition. However,it's not clear whether this El Ni?o event of this year is comparable to the very strong one of 1997/98 which brought huge influence on the whole world. In this study, based on the Ensemble Adjusted Kalman Filter(EAKF)assimilation scheme and First Institute of Oceanography-Earth System Model(FIO-ESM), the assimilation system is setup, which can provide reasonable initial conditions for prediction. And the hindcast results suggest the skill of El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO) prediction is comparable to other dynamical coupled models. Then the prediction for 2015/16 El Ni?o by using FIO-ESM is started from 1 November 2015. The ensemble results indicate that the 2015/16 El Ni?o will continue to be strong. By the end of 2015, the strongest strength is very like more than 2.0°C and the ensemble mean strength is 2.34°C, which indicates 2015/16 El Ni?o event will be very strong but slightly less than that of 1997/98 El Ni?o event(2.40°C) calculated relative a climatology based on the years1992–2014. The prediction results also suggest 2015/16 El Ni?o event will be a transition to ENSO-neutral level in the early spring(FMA) 2016, and then may transfer to La Ni?a in summer 2016.     

南海海平面对两类El Ni?o的不同响应

利用ECMWF ORAS4重构数据,分析了南海海平面异常(SLA)对东部型(EP)El Ni?o和中部型(CP)El Ni?o的不同响应特征。南海SLA在两类El Ni?o期间表现出不同的时空演变规律。对于东部型El Ni?o,南海空间平均的SLA在发展年的秋、冬季显著下降,最低可达-2 cm,并在次年开始上升,至次年冬季可达2 cm。空间分布上,在发展年秋、冬季,除越南东南部海域存在一个正异常中心外,在南海绝大部分海域,SLA均表现为显著的负异常;从次年春季开始,SLA负异常减弱,而越南东南部的正异常开始发展,直至冬季南海大部分海域以正异常为主。对于中部型El Ni?o,南海SLA在整个El Ni?o发展和衰退期间均表现为显著负异常,异常值始终维持在-2 cm左右,并且在空间上表现为全海盆一致的负异常模态。相比于传统的经验正交分解(EOF),季节EOF(S-EOF)能够更好地刻画南海SLA在两类El Ni?o期间的时空演变特征,S-EOF的第一模态表现为中部型El Ni?o模态,而第二模态更多地表现为南海SLA在东部型El Ni?o期间的演变特征。南海海平面在两类El Ni?o期间的...     

The inversion of the Equatorial Undercurrent in the western tropical Pacific during 1986/1987 El Niño event

On the basis of time series measurements of winds, currents, temperature and salinity from equatorial current meter mooring and acoustic Doppler current profiler during the PRC/USA joint air-sea interaction studies in the western tropical Pacifc Ocean and sea level data provided by Prof.Wyrtki, analyses are made of the physical process and mechanism for the exceptionally inverse phenomenon (westward) of the Equatorial Undercurrent (EUC) in the western tropical Pacific after entering the mature stage of 1986/1987 ENSO event, and the numerical simulation is also conducted by "cross section" model.The results indicate that the inversion of the EUC is related to that of pressure gradient force near the equator under the influence of non-local permanent westerlies.