冬、夏季渤黄海表层沉积物粒度特征差异及其成因分析

对渤海、黄海海域冬、夏两季表层沉积物取样,通过激光粒度仪得出粒度参数,进而分析讨论冬季强的沿岸流的作用、黄海暖流、夏季冷水团的影响以及地形、海底地貌特征、物源特征等对表层沉积物分布造成的影响。结果表明,冬、夏两季渤黄海表层沉积物粒度特征总体上相差不大,但部分海域如渤海中北部、渤海中南部、北黄海西北部近渤海海峡北部海域、山东半岛东北部海域、南黄海中部沉积物粒度特征存在明显季节性差异。表层沉积物粒度特征季节性差异与地形地貌、沿岸流、黄海暖流、黄海冷水团及物源密切相关。本研究对于探讨渤黄海不同季节表层沉积物沉积特征的影响机制、了解渤黄海区海洋动力过程的季节差异有积极意义。     

西太平洋暖池研究综述

西太平洋暖池（Western Pacific Warm Pool）是全球海温最高的海域,汇聚了巨大的热能,在地球气候系统中具有非常重要的作用。本文综述了近30年来有关西太平洋暖池的研究进展,包括西太平洋暖池的维持机制、在不同时间尺度西太平洋暖池的变异特征和物理机制,以及西太平洋暖池的观测和数值模拟等领域的研究进展。西太平洋暖池的维持是现有地形下大气过程和海洋过程相互作用导致的,在季节内到世纪尺度均存在很强的变化。其中：季节内变化的驱动机制主要包括与大气季节内振荡(Madden Julian Oscillation)相关的对流和海表面热通量变化,以及海洋波动等海洋动力过程;季节变化主要是太阳辐射的季节变化导致;在年际尺度上,西太平洋暖池作为El Ni?o-Southern Oscillation的一部分而振荡具有显著年际变化;太平洋代际振荡（Pacific Decadal Oscillation）和大西洋代际振荡（Atlantic Multi-decadal Oscillation）驱动着西太平洋暖池的年代际变化;世纪尺度的变化显示全球变暖背景下西太平洋暖池存在扩张趋势。人类对西太平洋暖池的系统观测始于海洋观测卫星的使用,随后历经WCRP/TOGA、TAO/TRITON、TOGA-COARE、WOCE、Argo、SPICE、NPOCE等多个观测计划,极大促进了西太平洋暖池的研究。但截止到第五次耦合模式比对计划（Coupled Model Intercomparison Project 5）,多数气候模式仍未能克服热带模拟偏差,对西太平洋暖池的模拟效果较差,表明在西太平洋暖池动力学的理解和模拟方面仍有较大进步空间。     

赤道西太平洋末次盛冰期以来的浮游有孔虫氧碳稳定同位素记录

对西太平洋暖池核心区MD01—2386柱状样最上部5m进行了高分辨率的浮游有孔虫Globigerinoides ruber和Pulleniatina obliquiloculata的氧、碳稳定同位素分析,结合AMS^14C测年,研究表明其属于末次盛冰期-全新世的沉积。赤道西太平洋海区末次盛冰期以来δ^18O值显著降低,但有几次回返事件。表层浮游有孔虫G．ruber比次表层温跃层属种P．obliquiloculata对于环境变化的响应要快,但后者变化的幅度较大。这两个种的氧、碳同位素差值反映出温跃层深度自末次盛冰期以来逐渐加深,并存在周期性的回返事件,说明西太平洋暖池晚第四纪冰期旋回存在气候不稳定性。     

1980-2000年中国耕作土壤有机碳的动态变化

通过分析我国1980年来耕作土壤有机质的实测数据,对比研究了90年代末和80年代初两个时段土壤有机碳密度的变化特征,并对变化的原因和未来发展趋势进行了探讨。结果表明,总体上我国实测点位(或区域)耕作土壤平均有机碳密度在此期间略有增加。其中,华北黄淮海潮土和褐土区、下辽河平原棕壤农业区和长江以南的水稻土区增幅分别达19%(0.24 kg/m2)、14%(0.29 kg/m2)和16%(0.29 kg/m2);相反,云南砖红壤区、东北和内蒙的黑土和黑钙土区有机碳损失,下降幅度分别达27%(1.01 kg/m2)和3%(0.11 kg/m2)。黄土高原的黑垆土和黄绵土区,山西北部的褐土区、新疆西北部的灌耕土区没有明显变化。两时段有机碳密度的空间分布与气候带总体一致,但20年间有机碳含量变化与80年代初的初始含量呈显著负相关。有机碳含量在低值区增加与近年来农田轮作、施肥和灌溉面积增加等农作措施的改善有关,而高值区的下降则与耕作时间短、强度大和初始含量高有关。根据现有耕作土壤与未耕作状态的碳损失状况估算,如果能在未来30~50年通过合理的农业措施使土壤有机碳损失量恢复50%,则华北、西北、华中南、西南和东北地区分别可能具有约51%、26%、7%、17%和30%的增长空间,指示我国耕作土壤具有较大的碳汇潜力。     

黄海冷水团演变过程及其与邻近水团关系的分析

黄海冷水团是出现在黄海的一种独特的水文现象.文中利用覆盖整个黄海的GDEM三维水温资料,结合近期一些大型调查所获得的有关观测研究结果,首先较系统地分析了黄海冷水团的形成和演变过程,并对冷水团3个冷中心的季节演变提出了一些与前不同的认识.同时,通过对黄海冷水团形成、发展和消亡与该海域温跃层演变关系的分析,进一步揭示了黄海冷水团演变的机理.然后,探讨了黄海冷水团演变过程中与青岛和仁川东南海域冷水团以及东海北部底层冷水的关系.分析表明,在黄海冷水团发展的鼎盛时期,青岛冷水团和仁川东南海域冷水团以及东海北部底层冷水皆包络其中.     

温度骤降对大黄鱼Larimichthys crocea鱼卵与仔鱼的影响

滨海电厂温排水停止排放以及季节更替、寒潮来袭等现象会引起海水温度降低,从而对鱼类等变温生物产生冷冲击效应。本研究通过模拟水温骤降情形,以孵化率、死亡率、畸形率等为指标,探讨了温度骤降对大黄鱼早期发育阶段(鱼卵和仔鱼)的冷冲击作用。研究发现,大黄鱼仔鱼(3日龄)对温度骤降的敏感性略高于鱼卵。在大黄鱼鱼卵和仔鱼的适温范围内,当水温由22 ℃骤降至19 ℃或16 ℃时,鱼卵的孵化率和死亡率无明显变化,而胚胎发育和仔鱼的生长发育均减缓,仔鱼的死亡率提高;水温超出适温范围,由22 ℃骤降至13 ℃或10 ℃时,对鱼卵和仔鱼造成致命的冷冲击伤害,48 h累积死亡率分别为84.6%~100%和72.1%~98.2%。由此推测:当水温骤降超出适温范围后,大黄鱼的早期发育阶段遭受致命的冷冲击伤害,从而影响种群补充和年龄结构。     

冷泉系统甲烷气体渗漏的声学特征及潜在环境效应

The amount of methane leaked from deep sea cold seeps is enormous and potentially affects the global warming,ocean acidification and global carbon cycle. It is of great significance to study the methane bubble movement and dissolution process in the water column and its output to the atmosphere. Methane bubbles produce strong acoustic impedance in water bodies, and bubble strings released from deep sea cold seeps are called "gas flares"which expressed as flame-like strong backscatter in the water column. We characterized the morphology and movement of methane bubbles released into the water using multibeam water column data at two cold seeps. The result shows that methane at site I reached 920 m water depth without passing through the top of the gas hydrate stability zone(GHSZ, 850 m), while methane bubbles at site II passed through the top of the GHSZ(597 m) and entered the non-GHSZ(above 550 m). By applying two methods on the multibeam data, the bubble rising velocity in the water column at sites I and II were estimated to be 9.6 cm/s and 24 cm/s, respectively. Bubble velocity is positively associated with water depth which is inferred to be resulted from decrease of bubble size during methane ascending in the water. Combined with numerical simulation, we concluded that formation of gas hydrate shells plays an important role in helping methane bubbles entering the upper water bodies, while other factors, including water depth, bubble velocity, initial kinetic energy and bubble size, also influence the bubble residence time in the water and the possibility of methane entering the atmosphere. We estimate that methane gas flux at these two sites is 0.4×10~6–87.6×10~6 mol/a which is extremely small compared to the total amount of methane in the ocean body, however, methane leakage might exert significant impact on the ocean acidification considering the widespread distributed cold seeps. In addition, although methane entering the atmosphere is not observed, further research is still needed to understand its potential impact on increasing methane concentration in the surface seawater and gas-water interface methane exchange rate, which consequently increase the greenhouse effect.     

蒸发波导环境下风浪对电磁波传播影响的数值模拟研究

蒸发波导是一种特殊的大气波导,在其中传播的电磁波信号会被陷获在近海大气层中,实现超视距传播。受海表面温度、湿度、风速、微波频率等因素的影响,海洋蒸发波导环境中的微波传播特性起伏变化很大,规律十分复杂。以往的工作主要通过计算这些气象因素对蒸发波导条件下大气折射率剖面的影响来分析它们对路径损失的作用,其结果与实验数据仍有较大差异。本文在一定的蒸发波导条件下,利用一维分形海面模型产生海面“地形”,将其作为抛物方程电磁波传播模型的边界条件进行计算,得到相应的路径损失,并与传统计算方法进行对比,分析了不同蒸发波导高度、不同频率及不同接收天线高度时的数值模拟情况,可为舰艇通信系统或者雷达系统的设计提供相应的依据。     

Macrobenthic infaunal communities associated with deep‐sea hydrocarbon seeps in the northern Gulf of Mexico

There are thousands of seeps in the deep ocean worldwide; however, many questions remain about their contributions to global biodiversity and the surrounding deep‐sea environment. In addition to being globally distributed, seeps provide several benefits to humans such as unique habitats, organisms with novel genes, and carbon regulation. The purpose of this study is to determine whether there are unique seep macrobenthic assemblages, by comparing seep and nonseep environments, different seep habitats, and seeps at different depths and locations. Infaunal community composition, diversity, and abundance were examined between seep and nonseep background environments and among three seep habitats (i.e., microbial mats, tubeworms, and soft‐bottom seeps). Abundances were higher at seep sites compared to background areas. Abundance and diversity also differed among microbial mat, tubeworm, and soft‐bottom seep habitats. Although seeps contained different macrobenthic assemblages than nonseep areas, infaunal communities were also generally unique for each seep. Variability was 75% greater within communities near seeps compared to communities in background areas. Thus, high variability in community structure characterized seep communities rather than specific taxa. The lack of similarity among seep sites supports the idea that there are no specific infauna that can be used as indicators of seepage throughout the northern Gulf of Mexico, at least at higher taxonomic levels.     

西太平洋暖池1990s中期的年代际扩张对夏季登陆中国台风的影响

应用美国联合预警中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)的台风最佳路径资料、美国国家海洋大气局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)的扩展海表面温度资料以及美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和美国国家大气科学研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)的大气环流场资料,研究了20世纪90年代西太平洋暖池(简称暖池)年代际扩张对西北太平洋台风和登陆中国沿岸台风的影响。研究发现,相比于暖池扩张前期(1965—1992),后期(1993—2013)台风生成在西北太平洋中部区域(10°—20°N,135°—145°E)显著减弱,在10°—20°N,145°—160°E区域和南海北部区域则表现出增多的特点。台风移动路径变异特征呈现为移动进入南海和登陆中国东部沿岸的西行和西北行路径减少,登陆日本的转向型路径增多,同时登陆我国海南岛和东南部沿岸的台风增多。进一步探查这种影响的可能原因发现,与暖池扩张密切相关的太平洋年代际变化引起的纬向环流的变异是西北太平洋中部台风生成减少的主要原因;而南海北部台风生成增多则归因于南海区域局地环流特征的变异。同时,南海北部台风生成增多是登陆我国海南岛和东南沿岸台风增多的主要决定因素。