中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”,发展了第三代海浪数值模式;提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了“棉兰老潜流”,揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了“南海内波潜标观测网”,实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流“边缘不稳定”的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。     

印尼贯穿流源区马鲁古海与哈马黑拉海水团来源的季节和年际变化

So far, large uncertainties of the Indonesian throughflow(ITF) reside in the eastern Indonesian seas, such as the Maluku Sea and the Halmahera Sea. In this study, the water sources of the Maluku Sea and the Halmahera Sea are diagnosed at seasonal and interannual timescales and at different vertical layers, using the state-of-the-art simulations of the Ocean General Circulation Model(OGCM) for Earth Simulator(OFES). Asian monsoon leaves clear seasonal footprints on the eastern Indonesian seas. Consequently, the subsurface waters(around 24.5σ_θ and at ～150 m) in both the Maluku Sea and the Halmahera Sea stem from the South Pacific(SP) during winter monsoon, but during summer monsoon the Maluku Sea is from the North Pacific(NP), and the Halmahera Sea is a mixture of waters originating from the NP and the SP. The monsoon impact decreases with depth, so that in the Maluku Sea, the intermediate water(around 26.8σ_θ and at ～480 m) is always from the northern Banda Sea and the Halmahera Sea water is mainly from the SP in winter and the Banda Sea in summer. The deep waters(around27.2σ_θ and at ～1 040 m) in both seas are from the SP, with weak seasonal variability. At the interannual timescale,the subsurface water in the Maluku Sea originates from the NP/SP during El Ni?o/La Ni?a, while the subsurface water in the Halmahera Sea always originates from the SP. Similar to the seasonal variability, the intermediate water in Maluku Sea mainly comes from the Banda Sea and the Halmahera Sea always originates from the SP. The deep waters in both seas are from the SP. Our findings are helpful for drawing a comprehensive picture of the water properties in the Indonesian seas and will contribute to a better understanding of the ocean-atmosphere interaction over the maritime continent.     

2015年台风“彩虹”过境后下山冷急流引起的南海北部海域异常海面降温

This study deals with a unusual cooling event after Typhoon Mujigea passed over the northern South China Sea(SCS) in October 2015. We analyze the satellite sea surface temperature(SST) time series from October 3 to 18,2015 and find that the cooling process in the coastal ocean had two different stages. The first stage occurred immediately after typhoon passage on October 3, and reached a maximum SST drop of –2℃ on October 7 as the usual cold wake after typhoon. The second stage or the unusual extended cooling event occurred after 7d of the typhoon passage, and lasted for 5d from October 10 to 15. The maximum SST cooling was –4℃ and occurred after 12d of typhoon passage. The mechanism analysis results indicate that after landing and moving northwestward to the Yunnan-Guizhou Plateau(YGP), Typhoon Mujigea(2015) met the westerly wind front on October 5. The lowpressure and positive-vorticity disturbances to the front triggered meridional air flow and low-pressure trough,thus induced a katabatic cold jet downward from the Qinghai-Tibet Plateau(QTP) passing through the YGP to the northwestern SCS. The second cooling reached the maximum SST drop 4d later after the maximum air temperature drop of –9℃ on October 11. The simultaneous air temperature and SST observations at three coastal stations reveal that it is this katabatic cold jet intrusion to lead the unusual SST cooling event.     

地理国情监测与国土三调的异同点初探

从组织原则、资料收集、技术手段等方面阐述了地理国情监测与国土三调的相同点;同时从主要目标、主要任务、分类和定义等方面展开对比分析,表明了两项工作的科学性,并展望了自然资源调查监测的下一步工作。     

地幔不均一性与地幔循环的多维表征和原因思考

地幔早先经核- 幔- 壳分异形成,后受不同尺度对流和循环的影响,因而具有不均一性特征。近三十年来,地幔化学通过研究大洋玄武岩发现了多样地幔端元和非放射性同位素证据并证明了地幔不均一性,逐渐建全了地幔地球化学体系。然而,地幔不均一性如何对应于时空尺度的地幔循环,以及地球演化如何影响地幔不均一性等,仍不清楚。此外,地球物理研究显示,岩石圈厚度差异、中下地幔的波速异常体以及俯冲板片形态的观测为纵横向对流系统提供了空间不均一性证据支持。联合地球化学和地球物理手段对研究地幔不均一性至关重要,用好透视地幔成分与结构的“双目镜”已成为共识。本文从地幔不均一性结合地球化学场、地球物理的不同表现形式,以及现今及历史时期的洋陆格局的对比,多维度联系地幔循环和演化,思考了超大陆旋回与地幔不均一化的内在逻辑。强调了从全球演化角度看地幔不均一性的重要性和提出多手段联合建立地幔循环驱动模型的展望。     

基墨里造山与松潘-甘孜锂矿链成因的探讨

晚三叠世—早侏罗世,基墨里大陆和泛华夏陆块与欧亚大陆的碰撞,形成了4000 km 长的基墨里造山带。位于三大陆之间、现今青藏高原北部的松潘 甘孜地体的造山属性的确定,对于探索松潘 甘孜锂矿链的成因有重要意义。松潘 甘孜地体西部和北部的早侏罗世陆相火山岩、底砾岩和煤系地层(~201 Ma)不整合在晚三叠世褶皱地层及花岗岩体之上,为晚三叠世—早侏罗世的基墨里造山时限提供了直接证据。松潘 甘孜地体中的甲基卡、可尔因、扎乌龙和白龙山 大红柳滩等稀有金属矿集区具有共同特征：赋存在由核部高分异S型花岗岩和幔部中晚三叠世浊积岩组成的片麻岩穹隆构造中、经历了巴罗 巴肯变质作用、含锂伟晶岩脉侵位在花岗岩体上部的伸展空间。通过对松潘 甘孜地体区域地质调查和对矿集区的变质、变形、岩浆和成矿作用及同位素年代学研究,提出该地体经历晚三叠世—早中侏罗世的基墨里造山过程：① 230~220 Ma：地壳缩短和加厚阶段,以盖层大规模强烈褶皱、逆冲带,盖层与基底之间向南的滑脱变形为特征,伴随深熔和巴罗式变质作用;② 220~190 Ma：地壳减压折返阶段,大量花岗岩侵位在中晚三叠世浊积岩中、形成片麻岩穹隆并伴随巴肯式变质作用。由于花岗质岩浆的高度分异及岩浆不混溶作用,导致侵位在片麻岩穹隆顶部伸展空间的伟晶岩稀有金属富集成矿。此外,伟晶岩型锂矿科学钻探(JSD)揭示了甲基卡矿集区多层次穹状花岗岩席控制含锂伟晶岩脉的成矿机制,推测大规模中下地壳基底深熔驱动岩浆上升,岩浆体沿上地壳中的构造面推叠形成岩席。     

三峡库区首获航空遥感数据

日前,中国国土资源航空物探遥感中心成功获取了三峡库区首批高精度航空遥感数据,标志着长江中上游（江津-宜昌段）1：5万航空遥感地质调查项目库区航空遥感调查工作全面展开。三峡地区属中低纬度亚热带气候区,常年以阴雨天居多,日照少,雾气重。为在最短时间内获取库区4万km^2高分辨率航空遥感影像,航遥中心积极与空军协调,     

GPS在1：1000数字化地形图测绘中的应用

GPS技术与传统测量技术相比较,在测量中缩短了外业观测时间,提高了外业工作效率。以河南某工业区测绘为例,介绍了GPS定位技术在1：1000数字化地形图测绘中应用的方法和步骤。GPS定位技术是测量技术发展的一个新突破,有广阔的发展前景。     

硒对华贵栉孔扇贝碱性磷酸酶的酶动力学及理化性质研究

探讨了微量硒(Se~(4+))对华贵栉孔扇贝(Chlamys nobilis(Reeve))碱性磷酸酶(AKP)的作用。以催化动力学原理研究了不同缓冲系统中微量硒时AKP的影响。结果表明,Se~(4+)对谈酶的作用与酶所处的环境有关。在0.05 mol/L Na_2CO_3-NaHCO_3(pH 9.0)缓冲溶液中Se~(4+)浓度小于12.5 mmol/L时呈现出激活作用;Se~(4+)浓度大于12.5 mmol/L时呈现出非竞争性的抑制作用,其抑制常数为6.81×10~(-2)mol/L。在0.05 mol/L Tris-HCl缓冲系统(pH 9.0)中,微量Se~(4+)对AKP具有强烈竞争性抑制作用,其抑制常数为3.79×10~(-1)mol/L。经紫外吸收光谱、荧光发射光谱和圆二色谱的实验表明,微量Se~(4+)与AKP作用后,该酶的构象已发生了变化。研究发现海水环境中若含有微量Se~(4+)(SeO_3~(2-)),可以促进扇贝AKP的水解。利于贝类的生长发育和外壳的形成,并有益于贝类的繁殖。     

福建省滨海度假旅游优化发展探讨

滨海度假旅游是世界度假旅游的主流类型,伴随着海洋开发时代的到来,以及我国度假旅游发展的条件成熟,滨海度假旅游将成为近期旅游发展的热点.文章在分析福建省发展滨海度假旅游的有利条件和发展现状的基础上,提出了福建省滨海度假旅游优化发展的若干对策,以期使福建省的滨海度假旅游发展形成合力.