2013年夏季南极南设得兰群岛周边海域透光层水团结构

南设得兰群岛位于德雷克海峡南侧, 南经布兰斯菲尔德海峡与南极半岛相望。该区域一直是南大洋海洋学研究的热点区域, 近些年已成为南极磷虾渔业的重要作业区。透光层作为海洋生物活动最为集中的区域, 也是海洋中生产力最为丰富的区域。了解透光层水团的特性及变化, 一方面可为南极半岛海洋学研究提供基础信息, 同时也可为南极磷虾等中上层海洋生物的分布及其致因提供科学支撑。通过分析2013年1月至3月南设得兰群岛周边海域5个断面的透光层温、盐数据, 本研究梳理了该区域的水团属性和分布。结果显示, 南设得兰群岛北侧较深水区水团垂向结构明显, 由上至下依次为南极夏季表层水、冬季水和绕极深层水。位于南设得兰群岛南侧的布兰斯菲尔德海峡内, 威德尔海过渡水特征几乎占据了整个布兰斯菲尔德海峡。但布兰斯菲尔德海峡西南侧水团结构较为复杂, 包括了威德尔海过渡水、别林斯高晋海过渡水和德雷克海峡水等。阐明南设得兰群岛周边复杂的水团结构对于进一步开展南大洋生物-物理相互作用研究具有重要的科学意义。     

南极绕极流研究进展综述

南极绕极流是自西向东横贯太平洋、大西洋和印度洋的全球性环流,也是世界上唯一一支和地球上所有其他洋流都有关联的洋流。尽管对南极绕极流的观测和研究历史相对较短,但是对其特征、变化和机制的研究已取得了许多重要进展,对其在全球变化中的作用的研究也日益深入。南极绕极流成为海洋和大气科学领域的前沿研究内容。以绕极流锋面分布、流速特征、纬向输运、经向输运及其响应的动力机制为重点,总结了过去数十年里对绕极流观测和理论的研究结果,明确了研究中仍然薄弱的环节,并提出了相应的工作建议,以促进我国关于南极绕极流及相关海洋和大气过程的研究。     

东海北部小型底栖动物群落对径流及黑潮暖流入侵的响应

为探究小型底栖动物群落在东海北部及其临近海域的分布规律,及其对环境因子的响应,于2016年9月和12月,对研究海域共计20个站位的小型底栖动物和环境因子进行了取样调查。调查结果显示,研究海域内共鉴定出小型底栖动物类群16个,其中海洋线虫为绝对优势类群,其他优势类群主要包括桡足类、动吻类和多毛类。9月航次小型底栖动物平均丰度为(1 758±759)个/(10 cm²),线虫占95.6%;平均生物量为(1 216.4±464.7)μg/(10 cm²)(干重),线虫占55.26%。12月航次平均丰度为(2 011±1 471)个/(10 cm²),线虫占95.6%;平均生物量为(1 143.0±755.0)μg/(10 cm²)(干重),线虫占67.28%。聚类分析结果显示,小型底栖动物群落主要可以划分为近岸和外海两个组,其中近岸组小型底栖动物丰度显著高于外海站位。但在各断面分布上,绝大多数站位小型底栖动物丰度最高值均出现在60 m等深线附近,并且该水深处站位的温度和盐度数值均表现出黑潮水的特征。黑潮近...     

冬春季黄海温度锋面的多时间尺度变化及主控因素分析

海洋锋面强度变化对陆源物质输运和全球物质循环有重要作用。冬春季节,中国东部陆架区西太平洋边界流分支与沿岸流之间形成了海洋温度锋。为探究冬季风暴和陆架环流双重影响下温度锋面的多时间尺度变化及主控因素,本文以黄海为研究区,分别在年代际尺度和天气尺度,利用信号分解和可解释深度学习方法,研究了低纬度驱动的环流系统和高纬度驱动的冬季风暴对锋面变化的耦合作用。在年代际尺度,通过使用经验正交函数分解和集合经验模态分解的方法,将北黄海的温度变化与黄海暖流强度相联系。研究结果表明,黄海的海表温度经验正交函数（EOF）分解第一模态的空间分布有明显的黄海暖流—沿岸流体系特征;海表温度EOF第一模态时间序列与黄海暖流强度指标的相关性良好,且受低频率厄尔尼诺‒南方涛动信号调控。在天气尺度,对卷积神经网络−长短时记忆网络（CNN-LSTM）模型进行训练并使用可解释性指标进行分析,结果发现无风或弱风条件下,海洋锋面主要由压力梯度力和科里奥利力的地转平衡维持;但在冬季风暴条件下,受开尔文波传播和切变锋破碎的影响,流场的低频波动成为导致锋面强度变化的主因。本文研究结果表明,大数据及机器学习方法是在众多海洋参数间建立联系,并发现一些独特物理海洋过程的重要手段,具有广阔的应用前景。     

全球过去千年典型暖期温度空间格局重建

利用过去两千年全球变化研究网络(PAGES 2k network)最新公布的501条代用记录, 重建了全球过去千年全年平均温度空间格局的演化特征, 对比分析了中世纪暖期及其最暖100年与20世纪现代暖期、中世纪暖期和小冰期最暖30年与20世纪最近30年的年平均温度空间模态异同。结果显示, 在世纪尺度上, 现代暖期与历史上中世纪暖期的温度异常空间格局大致相同, 变化幅度也在大部分区域相当, 但从年代际尺度上, 最近30年的升温比过去千年中世纪暖期和小冰期两个典型时期都明显。值得一提的是北大西洋中高纬度海温变化与上述特征并不相同, 在年代际和世纪尺度上小冰期和中世纪暖期海温均高于20世纪。可能原因是大西洋经圈翻转环流在中世纪暖期、 小冰期和20世纪现代暖期等3个特征时段对太阳辐射、火山活动和温室气体等外强迫的响应不同。     

南冲绳海槽沉积物中淡水硅藻的发现及1000年以来台风降雨的重建

利用主成分分析法对冲绳海槽南部MD05-2908孔近1000年来沉积物硅藻数据进行研究发现, MD05-2908孔各样品在主成分一上的得分情况与该孔淡水硅藻含量、夏季海水表层盐度变化以及台湾近1000年来的降水异常有良好的相关性, 因此, 各样品在主成分一上的得分可作为台湾东北部台风降雨指标, 用来指示台风强降雨事件对南冲绳海槽海洋环境的影响情况。近1000年来台湾东北部台风强降雨事件波动增加, 在1500~1800A.D. 期间达到峰值; 此外, 5次典型的强台风降雨记录, 分别发生于1040A.D.、1310A.D.、1530A.D.、1690A.D. 和1900A.D., 其平均重现周期为215年(160~270年)。利用MD05-2908孔各样品在主成分一上的得分重建的台风记录与广东、台湾等地已有的台风记录有较好的对应关系, 进一步验证了硅藻作为研究工具重建古台风记录的可行性。     

18.5 ka以来冲绳海槽中部沉积物碎屑态来源和古环境变化的常量元素记录

为进一步了解冲绳海槽中部18.5 ka以来柱状沉积物碎屑态的常量元素组成特征及其古环境指示意义,对KX12-3孔进行了151个样品中碎屑态的提取及其常量元素和粒度综合分析。结果表明：主要常量元素含量表现出明显的两段式垂向变化特征,底部的Z1阶段(492~96 cm)形成于末次冰消期及早全新世(18.5~9.6 ka),中国大陆河流(长江、黄河)物质输入是沉积物中陆源碎屑物质的主要来源;而顶部的Z2阶段(96~0 cm)则形成于早全新世以来(＜9.6 ka),沉积物中的陆源碎屑物质仍以中国大陆来源为主,台湾物质输入也有一定贡献。此外,岩心中还记录到了7.3 ka时发生的K-Ah火山事件。常量元素相关性、R型因子及典型常量元素比值分析均表明主要氧化物含量在垂向上的变化主要受控于附近的陆源碎屑物质输入,热液活动和火山物质的影响较小。不同时期陆源碎屑物质对研究区的影响表现出明显的变化规律,并与海平面波动及黑潮的演化具有很好的耦合关系。此外,在5~3.5 ka期间,KX12-3孔的Fe2O3、MgO、Fe/Ti、Mg/Ti值及粒度减小,这应该是由当时黑潮的减弱或“摆动”出冲绳海槽引起的。     

利用Terra和Aqua卫星地表温度探索汶川地震同震热响应

如何从卫星热红外遥感影像中提取出可靠的、能够验证的、与构造活动有关的热信息,是利用热红外信息研究构造现今活动亟待完善的问题之一.从信息提取的角度看,地震前后所对应的物理变化最为强烈,同震热响应可能是利用热信息探索现今构造活动潜在的突破点.本文以MODIS/Terra和MODIS/Aqua两颗卫星的地表温度为基础,探索汶川地震同震热响应.首先,去除了由地形等静态因素和太阳年周期组成的稳定背景;其次,去除大气环流的影响,获得由本地因素产生的原地温度场.最后,在原地温度场中,发现了汶川地震的同震温度响应.经过检验,上述温度响应的空间展布形态与发震断层的活动方式产生的力学效应吻合.从应力变化与温度响应的关系看,本文相当于借助热信息获得了汶川地震同震拉张或卸载区的空间展布情况.     

火星感应磁场模型及其磁力线分布

本文利用火星具有电离层而无内禀磁场的特点以及它与太阳风相互作用的性质,通过适当的假设,建立了火星感应磁场模型.此模型建立如下,利用电流连续的特性: Δ·j=0 (j为感应电流)以及对火星磁层中的电流体系分布的合理假设给出电流,并由毕奥—萨伐尔定理得到火星周围的磁场强度的表达式;利用我们自编的磁力线跟踪程序由求得的磁场强度得到火星周围的磁力线分布.我们发现:利用此火星磁场模型得到的火星周围的磁力线分布与卫星观测的结果以及其他方法得到的结果符合的很好.     

日本海西南陆坡全新世对马暖流演化的沉积学和地球化学记录

对日本海西南陆坡对马暖流主流轴下方高沉积速率沉积物柱状样,进行了沉积学和地球化学系统研究,以探讨全新世以来对马暖流在研究区的形成与演化,并得出了与附近地区古海洋学方法非常相近的结果,从而为今后研究区的对马暖流演化研究提供了沉积学和地球化学指标。据此,该柱状样中所记录的对马暖流演化可划分为5个主要阶段。全新世初期(9.6 kaBP),对马暖流开始进入日本海,其强度较弱,同时,伴随着富营养东海沿岸水的影响,海底环境由还原性向氧化性转变;6.5 kaBP时,对马暖流控制下的日本海南部现代对流模式最终建立起来,东海沿岸水的影响基本消失,随后,对马暖流明显减弱;3.0 kaBP时,对马暖流再次增强并基本达到现在水平,且在随后的3 ka里保持总体稳定,期间在2.0~0.7 kaBP存在一次较弱的减弱过程。