海洋科技在21世纪海上丝绸之路建设中的作用

21世纪海上丝绸之路建设在海洋经济活动、海上综合保障等方面对海洋科技领域提出了新命题。在分析我国海洋技术优势领域的基础上,围绕科技创新政策伙伴关系、培育创新品牌、推进海洋经济和产业发展等方面,深入阐述了海洋科技领域在21世纪海上丝绸之路建设中的支撑作用,同时提出具体工作思路。     

Grain size composition and transport of sedimentary organic carbon in the Changjiang River (Yangtze River) Estuary and Hangzhou Bay and their adjacent waters

Surface sediments from the Changjiang River(Yangtze River) Estuary,Hangzhou Bay,and their adjacent waters were analyzed for their grain size distribution,organic carbon(OC) concentration,and stable carbon isotope composition(δ13C).Based on this analysis,about 36 surface sediment samples were selected from various environments and separated into sand(0.250 mm,0.125–0.250 mm,0.063–0.125 mm) and silt(0.025–0.063 mm)fractions by wet-sieving fractionation methods,and further into silt-(0.004–0.025 mm) and clay-sized(0.004mm) fractions by centrifugal fractionation.Sediments of six grain size categories were analyzed for their OC andδ13C contents to explore the grain size composition and transport paths of sedimentary OC in the study area.From fine to coarse fractions,the OC content was 1.18%,0.51%,0.46%,0.42%,0.99%,and 0.48%,respectively,while theδ13C was –21.64‰,–22.03‰,–22.52‰,–22.46‰,–22.36‰,and –22.28‰,respectively.In each size category,the OC contribution was 42.96%,26.06%,9.82%,5.75%,7.09%,and 8.33%,respectively.The OC content in clay and fine silt fractions(0.025 mm) was about 69.02%.High OC concentrations were mainly found in offshore modern sediments in the northeast of the Changjiang River Estuary,in modern sediments in the lower estuary of the Changjiang River and Hangzhou Bay,and in Cyclonic Eddy modern sediments to the southwest of the Cheju Island.Integrating the distribution of terrestrial OC content of each grain size category with the δ13C of the bulk sediment indicated that the terrestrial organic material in the Changjiang River Estuary was transported seaward and dispersed to the Cyclonic Eddy modern sediments to the southwest of the Cheju Island via two pathways:one was a result of the Changjiang River Diluted Water(CDW) northeastward extending branch driven by the North Jiangsu Coastal Current and the Yellow Sea Coastal Current,while the other one was the result of the CDW southward extending branch driven by the Taiwan Warm Current.     

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。     

近2Ma帕里西-维拉海盆沉积物中碎屑组分粒度特征及其物源和古气候意义

对帕里西-维拉海盆PV090102孔深海沉积物中碎屑组分进行了粒度分析。结果表明,沉积物碎屑组分的平均粒径为3.2μm,粒径总体变化范围在0.5~32μm,粒度频率分布呈双峰负偏态特征。利用Weibull分布函数对粒度数据进行拟合,分离出粗、细两个不同的端元组分。细粒端元的粒径分布范围较窄,大多在0.5~16μm,峰值较高,众数粒径约为2μm,其特征与北太平中部风尘一致,推测主要为来源于亚洲大陆的风尘,它的百分含量在60%~90%,是碎屑组分的主要物质来源。粗粒端元的粒径分布范围较宽,约为1.6~32μm,峰较扁平,粒径的众数在10μm左右,主要是来自于周围海脊和岛弧的火山物质。PV090102孔沉积物碎屑组分中不同粒度组分对近2 Ma以来亚洲大陆干旱和大气环流系统增强有很好的响应,同时还记录了0.5 Ma以来西太平洋火山活动增强。这些研究结果表明西北太平洋沉积物的粒度组成有助于重建第四纪以来东亚大陆干旱和大气环流历史。     

西南印度洋真光层海水中固氮细菌多样性

本文通过构建克隆文库和基因测序的方法研究了西南印度洋真光层海水中固氮细菌nifH基因的多样性。从构建的2个nifH基因克隆文库中共获得76条有效序列,其中46条来自CTD13-30 m文库,分属10个OTUs;30条来自CTD13-125 m文库,分属8个OTUs。系统发育分析结果显示,研究站位nifH基因序列主要分布于Cluster I和Cluster III两个分支,其中Cluster I中包含蓝细菌和变形菌两个分支,蓝细菌以Group B为优势类群,并未获得束毛藻和Group A的nifH基因序列。此外还有少数nifH基因序列分布于Cluster II。总体来看,西南印度洋固氮生物基因与大西洋的亲缘关系更近;固氮生物的多样性较为丰富,受环境条件的影响,群落结构与其它热带、亚热带寡营养海域具有明显的不同。     

基于TRMM卫星资料的渤海降水遥感估算研究

降水是全球能量平衡和水分循环中的关键要素,但海洋区域实时、准确的降水观测资料难以获取,因此,遥感卫星资料在海洋降水及全球能量和水分循环研究领域具有十分重要的应用前景。本文基于1998~2012年6个气象站点(岛屿或海岸带)的实测降水资料,评估TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)V7版本3B42、3B43两个降水产品对渤海降水量的估算精度,在此基础上,分析并揭示渤海区域年、季和月降水量的时空特征。结果表明:在日尺度,3B42产品对渤海降水量的估算效果总体较差,而在月、年尺度,3B42、3B43产品与实测降水量比较接近,而且,3B43产品的估算精度稍高;总体上,TRMM表现出低估降水的特点,且当实测月降水量大于300 mm时,这种特征尤为显著;1998~2012年,渤海年降水量表现出明显的年际丰枯变化特征,多年均值为631.6 mm;夏季降水量占年降水总量的62.0%,7月是降水量最丰富的月份;空间上,渤海中南部降水量相对较高,而近岸区域降水量相对较低;受大气环流等因素的影响,夏季降水量重心向西北方向偏移,冬季则向东南方向偏移。     

南渡江河口洪、枯季节水文泥沙变化特征及台风“海鸥”对入海水沙的影响

基于2014年最新的洪、枯季节实测资料,分析了南渡江河口海域水文泥沙的季节性变化特征,借助台风"海鸥"过境期间的河道监测数据,研究了台风天气造成的洪水事件对河流入海水沙通量的影响。研究结果表明:(1)洪、枯季节河口海域的水体层化作用不强,洪季的水温高于枯季,但盐度低于枯季。水温呈现向海递减的趋势,而盐度整体分布较为均匀;(2)河口水体含沙量近岸大于远岸,枯季河口三角洲泥沙向西输运。洪季含沙量明显高于枯季,大量泥沙在台风季节被冲刷入海,而后向海或向西输运扩散;(3)河口海域为不规则全日潮,呈现东西向往复流特征。温度、盐度和浊度均呈现较强的潮汐性变化特征;(4)枯季河道内存在明显的盐水楔,锋面处的垂向梯度很大,在口门向陆大约12—15 km以远的河道水体不再受潮汐影响;(5)台风"海鸥"影响下,南渡江洪峰期间的径流量和含沙量均远远超过多年平均值,反映了南渡江河口地区"台风季节"的特点。     

珠江三角洲ZK201-2孔晚更新世以来微体生物群与古环境

对珠江三角洲中山地区ZK201-2钻孔微体生物群的分布特征及壳体保存状况进行了研究,共发现有孔虫12属23种,介形类16属19种。根据优势属种的分布及部分特殊种的生态环境指示意义,识别出7个有孔虫组合和3个介形虫组合,分别指示了不同的沉积环境。应用上述分析结果,并结合岩性变化特征,恢复了晚更新世晚期以来研究区沉积环境演变过程。晚更新世晚期,在ZK201-2钻孔河床相砂砾沉积之上的细粒沉积物中发现海相腹足类及双壳类生物碎片,判断是受到海水影响的河口湾沉积;末次盛冰期海平面下降,原有海相沉积暴露地表风化形成杂色黏土沉积层;冰后期首先出现河漫滩至滨海河湾相沉积,未发现钙质微体生物化石;约9 cal.kaBP后开始进入潮汐河口湾至前三角洲沉积阶段,沉积速率较快,有孔虫和介形类以壳体保存较好的半咸水-浅海种为主,其丰度、分异度及属种组合变化受海平面变化和河流输砂影响频繁;至全新世中期7 cal.kaBP前后珠江三角洲中部出现最大海侵,有孔虫和介形类丰度、分异度值出现相对高值;全新世晚期海平面逐渐下降,研究区进入低速沉积阶段,依次发育河口沙坝、潮下带至滨海湿地、三角洲平原相沉积,期间发现多期风暴潮沉积,见大量异地分子。     

最近千年来山东半岛西部气候环境变化的石笋δ18O、δ13C记录(Ⅰ)

Ky1石笋采自山东半岛西部的开元洞,沿生长轴方向长度75 mm。在高精度U-230Th测年基础上,通过年纹层连续计数和平均沉积速率内插/外推相结合的定年方法,确定Ky1石笋生长于892-1894AD的1 000年间。在沿石笋生长轴采集的583个样品中,选择303个进行了δ18O、δ13C测试,平均分辨率约为3年。结果显示,最近1 000年来Ky1石笋的δ18O比值变化呈现明显阶段性,显示与小冰期(LIA)和中世纪暖期(MWP)对应的数百年尺度波动。根据δ18O记录,山东半岛在1482AD前后发生与MWP/LIA转换对应的气候突变,1 482 AD前相当于夏季风强烈、降水较多的中世纪暖期,1482AD后则为夏季风微弱、降水较少的小冰期,以1609AD夏季风最弱。Ky1石笋的δ13C比值变化,也由与MWP、LIA相当的两个阶段构成,其间也存在突变关系。比较而言,δ13C变化要比δ18O显著平缓,而且LIA后期以来二者变化明显不同步。最近1 000年来,与MWP/LIA对应的气候突变相当于明朝中期;就各个朝代内部的气候变化趋势而言,不同朝代之间不尽相同;不同朝代之间的更替期均大致与MWP、LIA内部的次级气候突变时期对应。因此,中世纪暖期和小冰期内部的次级气候波动对中国社会发展的影响,可能比千年尺度上最剧烈的MWP/LIA突变本身更显著。另一方面,洞穴所在山地的土地利用程度不断提高,其与气候变化共同影响着洞穴所在山地的植被的C3/C4植物构成及土壤性质,从而影响到石笋δ13C比值。从892-1318AD,土地利用对山地植被构成、土壤特征的影响程度尚不及气候变化;1318-1479AD,已达到或超过小幅度的气候变化;1483-1779AD,达到或超过大幅度的气候变化;1779-1894AD,土地利用程度趋于稳定,气候变化对环境的影响程度则又相对凸显。     

The Sediment Source and Transport Trends around the Abandoned Yellow River Delta,China

Sediment source and transport trends are influenced by various hydrodynamic factors, and thus play important roles in sedimentary evolution and coastal stability. To examine sediment transport trends around the abandoned Yellow River delta promontory and its erosion mechanism, we employ empirical orthogonal function (EOF) analysis to study sedimentary characteristics and transport trends of the abandoned Yellow River delta in northern Jiangsu Province, China. The results showed that: (1) the main sediment source in the abandoned Yellow River delta is the submarine coastal slope and both sides of the abandoned Yellow River Delta; (2) the main hydrodynamics controlling sediment transport is the current that runs along the shore, coupled with waves, especially southward currents; (3) the sediment of the study area was redistributed under hydrodynamics; coarse sediments were eroded and broadly transported to the south. Therefore, it is concluded that the sediment sources and transport have important influence on coastal evolution: the sediment source area shows mass loss of deposits and erosion; deposits in the submarine coastal slope provide the source and were continuously eroded to provide materials to other places as a sediment source.