北欧海深层水的研究进展

北欧海作为联系北大西洋和北冰洋的纽带,在全球气候系统中具有重要作用。受冷却等作用的影响,北欧海上层海水下沉形成中层水和深层水。该部分海水向南输运,以溢流的形式进入北大西洋深层,是在全球大洋输送带中具有关键性作用的北大西洋深层水的重要来源。通过综述国内外关于北欧海深层水的研究历史和研究现状,剖析了北欧海深层水形成的重要物理过程,分析了影响北欧海深层水的可能因素和物理过程、北欧海深层水的输运过程以及北欧海深层水近年来的变化趋势,为开展相关研究提供参考。     

北欧海的锋面分布特征及其季节变化

利用多年月平均格点数据分析了北欧海主要锋面的分布特征和季节变化规律,并讨论了月平均数据分析锋面适合使用的方法。月平均数据显示的锋面出现间断或多重的现象是锋面侧向摆动造成的,这是月平均数据的一大特点。北欧海各锋面主要水文和季节变化特征差异很大。东格陵兰极地锋在夏季锋面强度大,锋面较连续完整,而冬季强度小,锋面结构零散。9月由于东格陵兰寒流势力最强,可观察到温度梯度较大且连续的东格陵兰锋。北极锋的季节变化在水平方向呈＂哑铃型＂分布,中段摆动较南北两端小。由于挪威海流在冬季出现的最大流量引起挪威海流的流幅在该处加宽,莫恩海脊锋冬季向西北移动,对前人文章中基本上没有季节性移动的说法进行了修正和补充。冰岛—法罗群岛锋随深度增加向南移动,锋面强度增强,这是溢流造成的。     

2012年夏季挪威海和格陵兰海水文特征分析

利用2012年夏季在北欧海(挪威海和格陵兰海)的水文考察数据,对调查区域内海洋水团性质和分布进行了分析,并对北欧海冷却对流的发展加深过程进行了研究。在上层,从东侧暖而咸的大西洋水跨越锋区至西侧低温低盐的格陵兰海盆上层水体,温度和盐度的变化分别可以达到8℃和0.4 psu。中层与深层水体的性质则相对均匀和稳定,3个海盆内从浅至深依次分布着北极中层水、海盆深层水、北极深层水以及海盆底层水。格陵兰海盆中深层水体在3 500 m深度上位温约为-0.97℃,相比较1970s观测到的-1.30℃,升温幅度超过了0.3℃,表明海盆深层存储的热量显著增加。在只考虑局地表面冷却的简化条件下,当前格陵兰海内部通过冷却对流混合至季节性跃层下界需要向大气释放0.9×109~1.2×109J的热量,这一过程至少需要2个月的时间而不利于对流向深层的发展。大量的热量被存储于北欧海深海盆中使得北欧海已经成为北半球高纬海域的热量存储器,对当前北极气候变化的影响有待深入研究。     

水库水体二氧化碳分压研究进展

天然水体中存在同化二氧化碳(CO2)的光合作用,也存在释放CO2的微生物呼吸过程。地球表层水体与大气之间的CO2交换构成全球碳循环的一个重要环节。水-气之间CO2交换的方向和通量主要受大气圈和水体表层CO2分压(pCO2)的制约。水体pCO2值可以通过对近水面气体成分变化过程的现场仪器检测或者根据测定的水体化学参数运用经验公式计算求得。迄今对陆地水体,尤其河流筑坝形成的"蓄水河流"(下称水库)水体CO2动态研究中,由于水域及其近表层大气成分的时空多变,一般采用水化学参数计算方法求得水体的pCO2值。全球约70.97%的水库表层水体pCO2高于大气pCO2。全球尺度上水库表层水体pCO2自热带向寒温带逐渐递减;单个水库水体的pCO2一般呈现"出库>入库>库中"、pCO2随深度而增加的变化规律。水库表层水体pCO2的时间变化一般表现为"冬季>夏季、消融期>冰冻期、黑夜>白天"。水库水体的pCO2是其水化学平衡的结果,受水温、水体pH、水生生物活动以及外来水体的混合等多种因素影响,变化较为复杂。为精确量化水库水-气界面CO2交换通量,水文学、湖沼学、生态学和地球化学等领域的学者有必要合作,共同努力进行水库流域尺度的实地观测,完善水体溶解无机碳计算模型,深入探讨水库水体碳动力学机制,为全球碳循环研究和气候变化预测提供可靠的基础数据。     

末次冰期以来北太平洋中层水演化：研究进展与展望

北太平洋中层水(NPIW)作为全球海洋经向翻转环流的一个重要组成部分,在区域海洋环境和全球气候变化中扮演着重要角色。本研究对NPIW演化及其对气候变化的影响最新进展进行了评述。认为NPIW形成及通风演化对全球气候变化响应十分敏感。而且高纬气候信号通过这一“海洋通道”传递到北太平洋低纬海域。另一方面,东亚夏季风通过影响黑龙江进入鄂霍次克海的径流量,从而对NPIW的形成和水团组成产生影响。在千年尺度,NPIW通风过程与大西洋经向翻转流(AMOC)呈反相位变化,这与AMOC千年尺度震荡所引发的北太洋海表温、盐变化相关。与NPIW相关的物理过程和生物过程可能是触发冰期大气CO2浓度变化的一个重要机制。     

区域尺度生态系统水分利用效率的时空变异特征研究进展

水分利用效率(WUE)是深入理解生态系统水—碳循环耦合关系的重要指标,揭示区域尺度生态系统WUE的时空变异特征及其控制机制,有助于评价和预测全球变化对生态系统水、碳过程的影响。综述了目前区域尺度生态系统WUE的研究进展,结果表明:①目前关于生态系统WUE影响因素的研究多基于站点尺度,区域尺度的研究相对缺乏;②关于不同生态系统WUE的大小及时间变化特征已有较明确的结论,而基于生态模型方法获取的生态系统WUE的空间分布格局尚需进一步验证;③已有研究表明气候变化和土地利用/覆被变化(LUCC)均会显著改变生态系统生产力或蒸散,然而,较少研究关注两者导致的生态系统WUE的改变。因此,区域尺度生态系统WUE时空变异的控制因子及其对气候变化和LUCC的响应可能是未来全球变化研究的热点问题之一。     

银川盆地水体氢氧稳定同位素特征分析

中国西北部银川盆地干旱少雨,大量的黄河水用于灌溉,灌溉入渗水对地下水循环的参与程度、参与深度研究是进一步解决灌区水环境问题和确定地下水污染来源的关键,需要深入研究。笔者通过氢氧稳定同位素特征分析和氚同位素年龄分析,构建了银川盆地不同水体同位素特征分布关系。结果表明:银川盆地降水和流经的黄河水的氢氧稳定同位素丰度均值都分布在全球雨水线上,降水和黄河水符合全球大气降水来源;深层地下水、浅层地下水及由地下水排泄汇集的排水沟水的氢氧稳定同位素都分布在地下水拟合线上(δD=8.24δ18O+1.08)。这条地下水拟合线与全球雨水线近似平行分布。两线之间的差异指向2种不同水循环的主导过程,即蒸发-混合主导过程和水岩交互-混合主导过程。两种解释对应的灌溉循环量分别占地下水排泄量的44.07%和89.76%,初步认为水岩交互-混合是地下水拟合线分布于全球雨水线下方的主导过程。     

3万年以来挪威海南部冰岛-苏格兰溢流变化及其对海冰活动的响应

北欧海南部沉积物所记录的末次冰盛期以来千年尺度快速气候事件下的溢流水变化特征,对研究历史上热盐环流与气候的相互作用机制有着重要意义.本文基于冰岛东北部陆架IS-1B岩芯(65°36.357′N, 8°59.045′W)上部130 cm的沉积物粒度组成、颜色反射率和高分辨率XRF元素地球化学扫描测试数据,结合有孔虫AMS 14C测年数据和邻近海区站位沉积资料,利用因子分析等方法,重建了研究区3万年(HS 3期)以来的沉积记录,并重点研究了冰岛-苏格兰溢流水(ISOW)的历史变化特征及其对海冰活动的响应.研究结果显示, ISOW在末次冰盛期初期、 HS1末期到 B/A 暖期和全新世时期强度较高,在HS 3期末期、末次冰盛期中后期到HS 1初期和YD时期强度较弱,其中粒度和地球化学证据都指示ISOW在末次冰盛期和YD时期受北冰洋底层水入侵和海平面下降的影响可能发生了多次停滞.总体来说,挪威海南部ISOW强度的变化与表层海水温度有较强的相关性,表现为冰期减弱,间冰期增强的变化趋势.挪威海北部海冰的覆盖范围自HS 3末期至末次冰盛期开始逐渐南移,并在HS 2初期越过冰岛-苏格兰海脊,在冰岛海盆北部形成常年的冰覆盖. HS 1期中后期到B/A暖期,海冰影响范围开始逐渐下降,但在 B/A 暖期末期到YD时期海冰活动便快速恢复,直至进入全新世后,挪威海南部海冰活动强度才逐渐下降,一直保持相对稳定的季节性海冰活动状态.     

硼及其同位素对水体污染物的示踪研究

硼的易溶性和硼化合物的广泛使用 ,以及污水处理过程中除硼的困难 ,最终导致地表地下水体富集硼及有关污染物。海滨地下水受到海水入侵 ,硼含量及 ρ(B) / ρ(Cl)比值发生明显变化。混合、吸附、水岩等作用使得硼同位素发生分馏 ,显著区别于区域背景值。因此 ,结合其它同位素、水化学等信息 ,硼及其同位素作为良好示踪剂为研究水圈中物质的地球化学循环过程提供了新的手段。文中总结了部分天然水体的硼含量和硼同位素组成特征 ,综述了近年来用硼同位素示踪水体的污染物来源、程度和范围等方面新的研究成果。     

新书介绍：生态水文过程观测方法

正生态水文学(Ecohydrology)是生态学和水文学的新兴交叉学科,研究陆地表层系统生态格局与生态过程变化的水文学机理,揭示陆生环境和水生环境植物与水的相互作用关系,了解与水循环过程相关的生态环境变化原因与调控机理。生态水文学关注在不同时空尺度上和一系列环境条件下的生态水文过程,系统性研究气候—土壤—植被动态过程中的水文机制。目前水资源短缺已经成为全球     

基于水化学与地球物理法的莱州湾南岸海(咸)水入侵勘查

依据109组水化学数据和31条地球物理探测剖面资料,结合钻孔地层岩性、电测井曲线等资料,对莱州湾南岸海(咸)水入侵界线进行了勘查,结果表明:水化学与地球物理结合的勘查方法对海(咸)水入侵探测效果良好;目前,海(咸)水入侵界线位于台头镇-田柳镇-侯镇-固堤镇-柳疃镇一线;准三维地球物理组合剖面能较好反映咸淡水体在空间上的分布特征,是今后海(咸)水入侵勘查的一种重要方法。     

下刚果盆地中新统重力流沉积演化及控制因素

针对下刚果盆地中新统重力流沉积演化及其控制因素认识不够明确的问题,利用下刚果盆地X区块丰富的三维地震、测井及岩心资料,在建立中新统层序格架的基础上,精细识别了重力流沉积单元类型,系统揭示了重力流沉积演化特征并探讨了其控制因素。区内中新统可划分为SQ1(下中新统)、SQ2(中中新统下段)、SQ3(中中新统上段)及SQ4(上中新统)等4个三级层序,主要发育块体搬运、重力流水道(包括侵蚀过路水道、受限侵蚀水道、弱受限侵蚀—加积水道)、天然堤及朵叶体等沉积单元。SQ1早期,重力流沉积多在拉张区呈NW—SE向分布,主导沉积单元为朵叶体。SQ2早期,重力流沉积分布较广(呈NW—SE向),主导发育弱受限侵蚀—加积水道。SQ3早期,重力流沉积在研究区北部呈NWW—SEE向发育且以受限侵蚀水道为主。SQ4早期,重力流沉积全区发育(E—W走向),主导发育侵蚀过路水道。SQ1～SQ4,重力流沉积总体北迁、进积。刚果河携带大量物源向深水搬运(气候变冷、构造隆升及海平面下降所致)是重力流沉积大规模进积的第一要素,陆缘结构(掀斜陆架和宽缓陆坡)及陆坡坡度变化(断层及盐构造所致)控制了沉积分散过程和砂体横向分布。该...     

水体稳定同位素在青藏高原大气环流研究中的应用

水体稳定同位素作为贯穿水循环的介质,是研究大气环流过程和传输路径的有效手段。介绍了水体稳定同位素技术在青藏高原大气环流研究中的应用,聚焦典型站点降水、河水和冰芯等水体稳定同位素的季节和空间变化特征,揭示了大气环流对地表水稳定同位素高程效应的显著影响,以及大气降水对地表水的主导;引入降水稳定同位素标准判断亚洲夏季风爆发时间;通过冰芯稳定同位素揭示了厄尔尼诺—南方涛动对整个青藏高原水循环的影响及其响应机制的区域差异。在未来的研究中,将加强跟地球系统模型的结合,关注水体稳定同位素在不同时间尺度的控制因子、突变过程以及激发机制,进而量化古气候替代指标中的稳定同位素变化、从较长的时间尺度上重建影响青藏高原的水汽来源的演变历史。同时关注过量氘等具有水汽来源诊断能力的参数,研究其与大尺度环流参数的相关性,从海表温度、蒸发等陆—气相互作用分析并将高原环流过程与全球环流过程紧密结合综合分析。     

孟加拉扇更新统加积型深水水道规模和演化

近年来,深水油气勘探发现的储量在全球新增储量中的占比逐年增加,2010年以来其占比已超过50%,深水已经成为未来油气勘探的重点领域。作为深水油气勘探主要储层之一的深水水道,同样成为深水油气勘探的重点研究对象。以高分辨率（40 Hz）三维地震资料为基础,对研究区内的加积型水道—天然堤复合体进行了精细刻画,着重刻画了水道—天然堤复合体内部不同期次水道的中心线,重点分析了深水水道的发育和演化特征。该水道天然堤复合体整体宽25～30 km,单期水道宽度约300 m,推测厚度约10 m。深水水道的演化整体表现为有序的发育过程,初期水道较顺直,弯曲度较低,后期弯曲度逐渐升高,晚期水道的平面形态较为稳定,变化较小。深水水道在演化过程中不仅向左右两侧迁移,同时也具有向下游方向迁移的特征;前人认为深水水道向下游迁移的现象非常罕见,但是研究表明在某些情况下,这种现象可能并不罕见。     

深水重力流水道沉积研究进展

深水水道是深水区常见的地貌单元,既是深水重力流沉积物的搬运通道,又是其主要沉积场所。对重力流水道沉积研究已有60余年的历史,成果极为丰富。本文简要回顾了深水水道沉积研究历程及最新研究成果,总结了主要水道类型沉积特征及形成机理。重力流水道可分为复合型水道、垂向加积型水道、迁移型水道和分支小水道。复合型水道形成与重力流演化过程密切相关,其内部发育轴部沉积、碎屑流/滑塌沉积、水道—堤岸沉积体系及迁移型水道。弯曲型迁移水道多为重力流自生环流而成,顺直型迁移水道为等深流与重力流共同作用而成。重力流水道研究的发展方向主要有3个方面,即:(1)积极开展多手段和方法综合研究;(2)深入系统对比研究其形成机制及主控因素;(3)加强储集层分布规律研究。     

四川鲜水河-安宁河断裂带温泉氢氧稳定同位素特征

温泉地下水同位素特征对确定断裂带地下水来源、循环过程和断裂带活动性至关重要.为了确定青藏高原东缘温泉的地下水同位素特征和流体来源,本研究采集了鲜水河-安宁河断裂带上温泉水、冷泉水、河流和积雪融水等样品,进行了氢氧稳定同位素和水化学组分测定,并进行了同位素特征的对比研究.分析结果表明,温泉水体δ18O变化范围为-19.0...     

鄂尔多斯盆地西缘上石炭统羊虎沟组岩相类型及沉积模式

鄂尔多斯盆地西缘石炭系羊虎沟组沉积厚度变化大，岩相组合多样，沉积演化序列不明确，沉积模式复杂。在对羊虎沟组12条野外剖面、28口钻井岩心详细观察的基础上，结合岩石薄片、粒度分析、化石遗迹、古流向分析、地球化学特征以及测井资料分析，系统开展了羊虎沟组岩相及岩相组合特征研究，讨论了羊虎沟组沉积相及沉积演化过程。研究表明：鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组沉积期发育18种岩相类型、8种岩相组合类型，分别反映了三角洲平原分流河道、潮控三角洲前缘水下分流河道、河口湾—潮坪(潮道、潮汐沙坝)、潮坪(沙坪、混合坪—泥坪)、障壁岛—潟湖及陆棚沉积特征。羊虎沟组南北向展布的中央古隆起横亘在鄂尔多斯盆地西部，分割了祁连海和华北海，盆地西部总体处于祁连海域。羊虎沟组沉积期总体为海陆过渡沉积环境，经历了水体变深又变浅的过程：羊三段沉积期，鄂尔多斯盆地中东部仍为剥蚀古隆起，仅西缘局部地区接受沉积，研究区北部水体较浅，乌达—阿拉善左旗发育潮控三角洲—潮坪—障壁岛沉积，中南部水体相对较深，主要发育障壁岛—陆棚沉积；羊二段沉积期，受中央古隆起影响，东西海域尚未沟通，但沉积范围及水体深度较早期明显增加，潮汐作用较强，河流作用受限...     

新书介绍:生态水文过程观测方法

正生态水文学(Ecohydrology)是生态学和水文学的新兴交叉学科,研究陆地表层系统生态格局与生态过程变化的水文学机理,揭示陆生环境和水生环境植物与水的相互作用关系,了解与水循环过程相关的生态环境变化原因与调控机理。生态水文学关注在不同时空尺度上和一系列环境条件下的生态水文过程,系统性研究气候—土壤—植被动态过程中的水文机制。目前水资源短缺已经成为全球性问题,对生态水文过程的认知是评估全球变化对水安全和生态系统功能影响的基础,这不仅是联合     

近岸沉积物再悬浮期间所释放溶解有机物的荧光特征

对采自厦门湾九龙江人海河口的4个沉积物样品进行了室内再悬浮模拟实验,利用荧光激发-发射矩阵光谱(EEMs)研究了再悬浮过程中从沉积物中释放出的有色溶解有机物(CDOM)的荧光特征,同时通过与相应站位沉积物间隙水和底层水的对比分析,探讨了河口近岸海域的沉积物再悬浮作用作为水体中溶解有机物来源之一的可能性.结果表明,对给定站位,CDOM相对荧光强度和溶解有机碳(DOC)含量分布变化非常一致,均为间隙水最高,再悬浮次之,底层水最低;站位之间,底层水和再悬浮水样中CDOM相对荧光强度随盐度的降低而增加,从海端向河端增加的趋势明显.EEMs分析表明,各样品中均存在类腐殖质荧光与类蛋白质荧光团,且模拟实验也表明再悬浮作用可释放类腐殖质与类蛋白质荧光物质到底层水中,表明底质再悬浮将是近岸水体中CDOM的一个重要来源.与相应的底层水相比,间隙水的荧光峰(如峰A/C)的位置发生红移.再悬浮样品中EEMs的荧光团同时表现出相应底层水和间隙水的特征,但是荧光峰(峰A和峰C)的最大激发和发射波长更接近底层水中相应荧光团,与间隙水相比,则发生谱峰位置的蓝移.近海端样品中荧光峰M明显,随着盐度的降低,底层水和再悬浮水样的γ(M/C)值逐渐降低,且海源的峰M由海端向河端逐渐消失,表明峰M属于海洋自生来源.本研究区域DOM的荧光指数在1.61～1.93之间,表明近海端样品DOM主要为生物来源,而近河端样品DOM主要为陆源输入,或者为陆源与生物活动共同作用的结果.     

台风期间波浪和局地风对磨刀门水道盐淡水混合的影响机制

珠江磨刀门水道地处亚热带季风气候区,直面南海,容易受到热带风暴的袭击。选取台风"纳沙",采用SCHISM模型建立磨刀门水道三维水流盐度数值模型,通过数值试验对比,结合势能异常分析法,探究了台风期间波浪和局地风对磨刀门水道混合与层化的影响。结果显示:由于近岸及河道内水深较浅,波高整体较小,波浪对水体层化过程影响不大,对流速分布有一定的调整作用,使其分布更为均匀,并在一定程度上加强水体掺混,利于外海高浓度盐水向河口和海岸扩散。而台风期间强劲的局地风对垂向水体状态以及势能异常变化率各项均有显著作用,影响着盐淡水的层化混合过程。