印度尼西亚海域潮波的数值研究

基于ROMS模式构建了模拟区域为(15.52°S-7.13°N,110.39°~134.15°E)水平分辨率为2′的潮波数值模式,分别模拟了印尼海域M2、S2、K1、O1四个主要分潮。模拟结果与29个卫星高度计交叠点上的调和常数进行比较,符合较好。M2分潮的振幅均方根差为3.4cm,迟角均方根差为5.9°;S2分潮的振幅均方根差为1.7cm,迟角均方根差为6.3°;K1分潮振幅均方根差为1.1cm,迟角均方根差为5.8°;O1分潮振幅均方根差为1.2cm,迟角均方根差为4.4°。M2、S2、K1、O1分潮向量均方根差分别为3.8cm、2.4cm、1.9cm和1.3cm,模拟结果的相对偏差在10%左右。根据计算结果分析了印尼海域的潮汐特征及潮能传播规律,结果显示:爪哇海以外的印尼海域主要为不规则半日潮区;全日潮潮能主要由太平洋传入印尼海域,而半日潮潮能则是从印度洋传入印尼海域。     

长江口潮滩沉积物－水界面无机氮交换通量

对长江口滨岸潮滩7个典型断面三态氮的界面交换通量进行了三年多的季节性连续观测,结果表明无机氮的界面交换行为存在复杂的空间分异和季节变化。NO^-₃-N和NH⁺₄-N的界面交换通量正负变化范围较大,分别介于-32.82~24.13 mmol.m^-2.d^-1和-18.45~10.65mmol.m^-2.d^-1之间;而NOsup>-₂-N的界面交换通量很小,仅为-1.15~2.82 mmol.m^-2.d^-1。NO^-₃-N的界面交换具有明显的上下游季节性时空分异特征,而NH⁺₄-N的界面交换则表现为南北岸季节性时空分异现象。盐度是控制长江口滨岸潮滩NH⁺₄-N界面交换行为的主要因素,而沉积物粒度、水体 NO^-₃-N浓度、沉积物有机质含量、水温和溶解氧含量则以不同的组合方式,共同制约着 NO^-₃-N在潮滩界面交换的时空分异格局。     

黄河三角洲造陆速率对夏季风强度变化和人类活动的响应

以夏季风强度指数和年均气温作为反映气候变化的指数,以人类净引水量和流域水土保持面积作为反映人类活动变化的指标,并以黄河流域为例,研究了三角洲造陆对气候变化和人类活动的响应.研究表明,夏季风强度指数的变化可分为三个阶段:(1)在1951~1963年夏季风强度指数呈持续增强的变化趋势;(2)在1963~1965年夏季风强度指数呈突变式减弱;(3)在1966~2000年夏季风强度指数保持在较低的水平上,且呈缓慢减弱的趋势.年降水量变化与夏季风强度指数有同步关系.从1950到1970年的年均温度在波动中略呈降低趋势,然而从1970年开始年均温度在波动中具有持续上升的趋势.气候变化会导致入海泥沙通量的变化,并可能进一步导致三角洲造陆速率的变化.黄河三角洲造陆速率、入海泥沙通量在1952~1964年均呈增大的趋势,1964年后则呈减小的趋势,在总体上与夏季风强度指数的变化趋势相同.除了气候变化以外,流域水土保持和引水对三角洲造陆也有影响.多元回归分析表明,三角洲造陆速率随夏季风强度指数的减弱而减小,随年气温的升高而减小,随梯田林草面积的增加而减小,随年净引水量的增加而减小,同时还表明,夏季风强度指数、年均气温、水土保持措施面积和人类净引水量对三角洲造陆速率变化的贡献率分别为34.94%,3.80%,53.82%和7.44%.表示气候变化的两个变量的贡献率之和为38.7%,说明气候变化对黄河三角洲造陆过程的影响是不容忽视的.     

溶解无机态营养盐在渤海沉积物-海水界面交换通量研究

了解无机态营养严在渤海沉积物-海水界面交换速率、通量基控制因素,于2002-08-06~08-24,应用船基沉积物培养方法,现场测定了硅酸盐(SiO3-Si)、磷酸盐(PO4-P)和溶解无机氮(DIN)在沉积物-海水界面上的交换速率(νN)和交换通量(FN)。结果显示,νSiO3-Si变化范围为2 220~4 317μmol.m-2.d-1,平均为3 466μmol.m-2.d-1,νPO4-P为0.4~77μmol.m-2.d-1,平均为39μmol.m-2.d-1,νDIN为667~2 167μmol.m-2.d-1,平均为1 308μmol.m-2.d-1,其中NH4-N和NO3-N的贡献分别为48%和47%左右。进一步分析表明,νSiO3-Si主要由溶解和扩散2个过程控制,前者决定于沉积物黏土矿物含量和含水率,后者决定于营养盐浓度和温度。νPO4-P主要由在以黏土为主的细颗粒和氢氧化铁上的吸附-解吸和扩散过程控制,前者分别决定于沉积物粒度和上覆水中DO浓度,而后者决定于间隙水与上覆水之间的浓度差。结果表明,FSiO3为2.59×1013mmol,FPO4为2.95×1011mmol,FDIN/SE为8.62×1012mmol。这样,为维持夏季渤海初级生产力,沉积物交换过程可提供大约65%的SiO3-Si、12%的PO4-P和22%的DIN,远远高于以河流径流为主的陆源排放。     

西北冰洋表-底层碳动力学耦合作用的同位素(13C,234Th)指示

The coupling of upper ocean-benthic carbon dynamics in the ice-free western Arctic Ocean(the Chukchi Sea and the Canada Basin) was evaluated during the late July–early September 2003 using natural stable(13C) and radioactive(238U-234Th) isotope tracers. POC export flux estimated from 234Th/238 U disequilibria and dissolved CO2 concentration([CO2(aq)]) pointed out that the strengthened biological pump in the Chukchi Shelf have significantly lowered [CO2(aq)] and altered the magnitude of isotopic(12C/13C) fractionation during carbon fixation in the surface ocean. Further, d13 C signatures of surface sediments(d13Csed) are positively correlated to those of weighted d13 CPOC in upper ocean(d13Csed =13.64+1.56×d13CPOC, r2=0.73, p0.01), suggesting that the POC isotopic signals from upper ocean have been recorded in the sediments, partly due to the rapid export of particles as evidenced by low residence times of the highly particle-reactive 234 Th from the upper water column. It is suggested that there probably exists an upper ocean-benthic coupling of carbon dynamics, which likely assures the sedimentary d13 C record an indicator of paleo-CO2 in the western Arctic Ocean.     

秋季东海和南黄海表层海水CO_2体系各参数分布及海-气界面通量

根据2007年11月在东海和南黄海海域表层海水测得的TCO2和TA数据,计算了表层海水pCO2,结合现场环境对表层海水CO2体系各参数的分布进行了讨论,探讨了pCO2与海水温度及叶绿素的相关性,利用Wanninkhof(1992)提出的通量模式并采用加权平均法估算了整个调查海域的海-气CO2的净通量。结果表明:观测海域表层海水CO2系统各参量的分布呈明显的不均匀性,在水团的混合处往往是各参量的高值或低值中心。由相关性分析可知,pCO2的分布主要受海水温度的影响,生物活动的影响较弱。受秋季较大风速的影响,调查海域表现为强的CO2源,秋季可向大气释放CO2约为556×104tC。     

西太平洋暖池区海—气通量计算分析

用J.Launiaimen和T.Vihma提出的近地面层湍流通量计算方法,对我国在1992年11月至1993年2月TOGA—COARE—IOP实验中所获资料计算处理。得出所在站位的海一气间显效、潜热及动量通量。指出西大平洋暖池海区游热通量与显效通量之比为10.14:1;风速大于8m/s后各通量随风速的变化率明显增加;动量与热量的块体通量系数Cd和Ce,h随风速变化有相似的规律;Monin—Obukhov大气稳定度参数Z/L与△T/U_(10)之间有较好的统计关系。     

南极海冰快速下降历史事件的时空特征分析

卫星记录以来,南极海冰范围发生5次快速下降事件,研究这5次事件的时空特征,对进一步认识海冰快速下降事件的物理机制具有重要意义。基于海冰范围和海冰密集度的卫星数据,从时间和空间两个维度总结5次南极海冰快速下降事件的特征,再结合大气和海洋各项环境因素的再分析数据,探讨海冰快速下降的影响因素及其驱动过程。结果显示:南极海冰快速下降的空间分布存在季节性差异, 2021年8～12月以及2016年8～12月的春季南极海冰快速下降由别林斯高晋海、威德尔海、印度洋和西太平洋区域的海冰减少所主导; 2010年12月至2011年4月以及1985年12月至1986年4月的夏季南极海冰快速下降由威德尔海、罗斯海沿岸和西太平洋区域的海冰减少所主导;2008年4～8月的冬季南极海冰快速下降则由别林斯高晋海和西太平洋的部分区域的海冰减少所主导。探究影响海冰的环境因素发现,海表面温度和海表面净热通量对海冰减少的热力效应影响具有区域性差异。此外,南极海冰快速下降受阿蒙森低压的影响,相应的海表面风异常既通过经向热输运的热力效应导致海冰减少,也通过风的动力效应驱动海冰漂移使得海冰密集度降低。     

海洋表层温度对台风"蔷薇"路径和强度预测精度的影响

基于中尺度大气模式WRF(Weather Research and Forecasting Model),首先对2007年3次船舶辐射通量观测进行模拟,以检验WRF对长波和短波辐射通量的模拟能力,结果表明使用中国近海海洋环境数值预报系统环流模式POM(Princeton Ocean Model)模拟的高时空分辨率的海洋表层温度能够显著改进短波辐射通量的模拟,而对长波辐射通量模拟的改进不明显。然后,将业务化运行的中国近海海洋环境数值预报系统后报的逐时海洋表面温度(SST)作为WRF底边界条件,对2008年15号强台风"蔷薇"(Jangmi)过程进行了数值后报试验。结果表明,与使用NCEP/NCAR的SST试验后报的台风中心位置偏差相比,使用高时空分辨率的SST能够较为显著地改善"蔷薇"的路径模拟,台风中心位置模拟偏差减少11%,尤其在台风减弱阶段,台风中心位置模拟偏差减少37%。台风强度在台风发展的不同阶段对下垫面SST的变化敏感性不同。台风路径附近的海表面温度下降会导致海洋向大气输送的热量减少从而减弱台风强度。     

CO<Subscript>2</Subscript> Flux Measurements over the Sea Surface by Eddy Correlation and Aerodynamic Techniques

The measurements of the vertical transport of CO₂ were carried out over the Sea of Japan using the specially designed pier of Kyoto University on September 20 to 22, 2000. CO₂ fluxes were measured by the eddy correlation and aerodynamic techniques. Both techniques showed comparable CO₂ fluxes during sea breeze conditions: −0.001 to −0.08 mg m⁻²s⁻¹ with the mean of −0.05 mg m⁻²s⁻¹. This means that the measuring site satisfies the fetch requirement for meteorological observations under sea breeze conditions. Moreover, the eddy diffusivity coefficient used in the aerodynamic technique is found to be consistent with the coefficient used in the eddy correlation technique. The present result leads us to conclude that the aerodynamic technique may be applicable to underway CO₂ flux measurements over the ocean and may be used in place of the bulk technique. The important point is the need to maintain a measuring accuracy of CO₂ concentration difference of the order of 0.1 ppmv on the research vessels or the buoys.