黑潮入侵东海陆架途径及其影响研究进展

基于中国科学院战略性先导科技专项(A类)"热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响"的项目二"黑潮及其变异对中国近海生态系统的影响"的航次调查资料、历史资料和数值模拟结果,对黑潮入侵东海的途径、机理和影响研究取得了重要进展,主要认识和成果如下。在长江口邻近海域的赤潮高发区,多学科研究结果证实存在黑潮入侵东海陆架近岸的底部分支,该分支是黑潮影响近海生态过程的主要途径。进一步的研究发现该底部分支存在季节变化:通常情况下,在春季开始出现,在夏季7月份达到最强,可以入侵到近岸50m等深线位置,向北可到达30.5°N附近,然后在秋、冬季其入侵主轴位置逐渐远离岸线向外海偏移,不会入侵到50m等深线以西的近岸区域,该底部分支出现和赤潮发生具有一定的同步性。数值模拟和观测结果表明黑潮入侵底部分支还存在年际变化。基于地球动力学理论,提出了地形β-spiral理论,并为模拟结果和观测资料所验证,该理论可以很好的解释为什么黑潮入侵分支会存在,并且该理论预测出凡是黑潮路径与等深线不平行的地方都会发生入侵流的垂向偏转,底层流的方向和地形梯度的角度决定了入侵主要发生在底层还是表层,且该理论在世界大洋具有普适性。此外,研究还表明,黑潮入侵底部分支可以把具有高磷酸盐、高盐、溶解氧含量相对较低等特征的黑潮次表层水及热带藻种等物质输送到长江口邻近海域,从而对东海陆架生态系统产生重要影响。     

Upper layer waters and their northward extension from Prydz Bay in summer

In this paper, CTD observational data obtained during the 15th Chinese National Antarctic Research Expedition (CHINARE-15) in the Southern Ocean are used to analyse and study water mass distribution in the Prydz Bay and its adjacent seas. The area, depth, and the thermohaline characteristics are identified for the Prydz Bay summer coastal surface water, the Prydz Bay winter water, the Prydz Bay shelf water, and the circumpolar deep water. Based on the above discussion, the northward extention of the Prydz Bay shelf water are found. Then the thermodynamic and the dynamic characteristics are further discussed, dealing with the inversion layer depth of the water temperature, the locations of the minima of the vertical temperature distribution and the temperature vertical gradient in the water column, the baraclinicity, and the effect of Coriolis deflection force.     

911Plus CTD系统中溶解氧观测资料的校正方法探讨

对3次海上调查的CTD溶解氧观测资料与现场同步实验室测定的溶解氧资料进行了对比分析，反映了CTD仪器溶解氧传感器从开始使用到溶解氧膜失效整个过程观测数据漂移的变化趋势。证明溶解氧传感器中溶解氧膜6～9个月的使用有效期限，并给出了如何用现场实验室测定的溶解氧数据(Labox)对CTD观测的溶解氧数据(CTDox)进行溶解氧偏差(Diffox)校正的方法。为今后海洋调查中取得真实可信的溶解氧资料提供技术指导。     

普里兹湾海域的夏季上层水及其北向运动

本文利用中国第 1 5次南极科学考察普里兹湾及邻近水域观测的 CTD资料 ,研究并分析了普里兹湾及其邻近洋域上层的水团分布。确定了普里兹湾夏季近岸水 ,普里兹湾夏季表层水 ,普里兹湾陆架水和南极绕极深层水的范围、深度和温盐特性。在此基础上 ,进一步发现了普里兹湾陆架水的北向扩展。讨论了其北向扩展的热力学和动力学特征。这些特征涉及到逆温层的厚度、垂向温度和温度梯度最小值的存在 ,以及陆架水北向运动的斜压性和科氏力的作用     

垂向一维悬浮物浓度模式

在只考虑悬浮物的垂向输运过程和海底处的沉降与再悬浮过程的前提下,建立了一个一维的垂向粒子追踪模式,并用该模式模拟了2000年黄河口海域的一组资料,得到了与实测较为符合的结果。同时,对该模式中涉及的参数值进行了调整,进而据此探讨了参数值的变化对垂向悬浮物输运的影响规律,故该模式可为三维悬浮物输运模式中参数值的选取提供依据。     

东海东南陆架外缘冬、夏季实测海流FFT分析

使用FFT法首次将东海陆架冬、夏季2次定点ADCP测流资料在频率域内分解成3个部分：不随时间变化的定常海流、周期为6～25h的潮流和剩余流,再将潮流分解为垂向均匀的全流(也称正压潮流)和剩余的斜压潮流。结果表明：夏季测站定常海流、潮流和剩余流能量分别占总能量的5．3％,93．9％和0．9％,而冬季测站分别占10．8％,80．9％和8．4％。夏、冬季测站的斜压潮流与正压潮流能量之比分别为20．7％和4．1％。     

吕宋海峡黑潮西侧3个气旋涡的三维结构与演变特征

黑潮入侵南海会诱生中尺度涡,对南海与西太平洋物质能量交换起着重要作用。前人对黑潮诱生反气旋涡研究较多,而对气旋涡研究较少,对其三维结构和生消过程也不清楚。利用卫星高度计数据和再分析数据,选取2018～2019年间南海东北部的3个气旋涡(cycloniceddy,CE)CE1、CE2和CE3,研究了其三维结构与演变特征,并初步讨论了其生成机制。研究结果表明:3个气旋涡生成于吕宋海峡西南部黑潮主轴左侧,半径约为47～87km,生成后都向西移动,最长距离可达255km,远小于该区域中尺度涡平均移动距离。气旋涡的最大旋转速度约为0.4～0.6m/s,垂向深度可达1 200～1 600 m。3个气旋涡中心水体上涌,温度异常均为负值,在垂向上呈单核结构,冷核的位置在50～600m处,冷异常最大可达-2°C;中心盐度异常垂向上呈现“正-负-正”的三核结构,分别位于0～100 m、200～400 m和500 m以下深度,低盐异常最大可达-0.26。黑潮锋面的正压不稳定性是气旋涡生成的主要因素,能量从黑潮动能向涡动能转移,是气旋涡生成所需能量的主要来源。     

南黄海绿潮暴发与硝酸盐及水文环境因子的关系

为了解浒苔绿潮的发展态势、马尾藻分布区与漂移状况,本文基于2016—2017年浒苔暴发季(春末夏初)在黄海绿潮潜在起源区获取的多航次及参考2015年布放定点潜标的环境因子资料,通过高频的精细化硝酸盐监测,对影响黄海浒苔绿潮的起源和发生发展过程中的重要环境要素进行了分析。结果表明:不同年份,黄海浒苔绿潮具有相似的发生发展过程,两个年度的黄海表层硝酸盐分布趋势有差异;年际变化上, 2017年绿潮规模较上一年度显著偏小,该年度出现的黄海赤潮、金潮对绿潮规模有一定抑制作用。     

逆式回声测量仪在全球海洋中应用及前景展望

系统总结了逆式回声测量仪（IES）的发展历史,重点介绍了其目前在世界范围内的应用情况,并阐述了CPIES（集成流速和压力传感器的IES）在我国吕宋海峡周边布放的意义及对未来应用的展望。结果表明采取不同的排列方式布放的IES阵列所获取的数据通过结合地转经验模态GEM（gravest empirical mode）以及最优插值方法能够获得观测海区的温度、盐度和流场的三维空间分布特征。基于CPIES的应用,可深入地研究多尺度的海洋动力过程,如内波、内潮和中尺度涡等,对后续大洋环流理论发展、中尺度涡产生和消亡机理、海洋中不同尺度能量串级等具有重要意义。     

一种低功耗海洋定位信标的研制与应用

研制了一种低功耗的定位信标,用于长期服役于水下的海洋仪器回收出水后的定位搜寻工作。信标基于GPS射频组件开发,与仪器固定在一起,待整体浮出水面后,会启动位置信号发送程序,通过电信网络,将该信标的实时位置发送至终端。经测试表明,信标性能可靠,可为海洋仪器的安全工作和顺利回收提供保障。