Delving into three-dimensional structure of the West Luzon Eddy in a regional ocean model

The three-dimensional structure and associated dynamics of the prominent cold (cyclonic) West Luzon Eddy (WLE) were investigated by a high-resolution regional ocean model. The WLE was horizontally and vertically heterogeneous, exhibiting asymmetric structures in the circulation, vorticity, vertical motion and energy distributions within the eddy. The asymmetry was mainly attributed to the existence of an eddy dipole formed by a coexisting warm (anti-cyclonic) eddy to the south of the WLE. Analysis of the momentum balance revealed that the coexistence of two eddies intensified barotropic pressure gradients in the southern WLE to locally enhance the eastward jet. The positive (negative) vorticity of the jet strengthened (weakened) the eddy in the southern sector (periphery), which, together with the formation of a subsurface density front, intensified (suppressed) the corresponding upward motion and cooling. The baroclinic pressure gradients opposed the dominant barotropic components and spun down the eddy at greater depths with stronger weakening in the southern sector near the front. Asymmetric energy distributions showed that larger mean kinetic energy (MKE) and eddy available potential energy (EAPE) were stored in the southern sector of the WLE. While the larger MKE was directly linked with the stronger barotropic currents, the larger EAPE in the southern WLE was formed by baroclinic energy conversions due to a strong density gradient at the front.     

Effects of ocean acidification and high temperatures on the bryozoan Myriapora truncata at natural CO2 vents

There are serious concerns that ocean acidification will combine with the effects of global warming to cause major shifts in marine ecosystems, but there is a lack of field data on the combined ecological effects of these changes due to the difficulty of creating large‐scale, long‐term exposures to elevated CO₂ and temperature. Here we report the first coastal transplant experiment designed to investigate the effects of naturally acidified seawater on the rates of net calcification and dissolution of the branched calcitic bryozoan Myriapora truncata (Pallas, 1766). Colonies were transplanted to normal (pH 8.1), high (mean pH 7.66, minimum value 7.33) and extremely high CO₂ conditions (mean pH 7.43, minimum value 6.83) at gas vents off Ischia Island (Tyrrhenian Sea, Italy). The net calcification rates of live colonies and the dissolution rates of dead colonies were estimated by weighing after 45 days (May–June 2008) and after 128 days (July–October) to examine the hypothesis that high CO₂ levels affect bryozoan growth and survival differently during moderate and warm water conditions. In the first observation period, seawater temperatures ranged from 19 to 24 °C; dead M. truncata colonies dissolved at high CO₂ levels (pH 7.66), whereas live specimens maintained the same net calcification rate as those growing at normal pH. In extremely high CO₂ conditions (mean pH 7.43), the live bryozoans calcified significantly less than those at normal pH. Therefore, established colonies of M. truncata seem well able to withstand the levels of ocean acidification predicted in the next 200 years, possibly because the soft tissues protect the skeleton from an external decrease in pH. However, during the second period of observation a prolonged period of high seawater temperatures (25–28 °C) halted calcification both in controls and at high CO₂, and all transplants died when high temperatures were combined with extremely high CO₂ levels. Clearly, attempts to predict the future response of organisms to ocean acidification need to consider the effects of concurrent changes such as the Mediterranean trend for increased summer temperatures in surface waters. Although M. truncata was resilient to short‐term exposure to high levels of ocean acidification at normal temperatures, our field transplants showed that its ability to calcify at higher temperatures was compromised, adding it to the growing list of species now potentially threatened by global warming.     

冬季黄海暖流西偏机理数值探讨

利用海洋数值模式(MITgcm)模拟了冬季黄海流场并对冬季黄海暖流西偏的机理进行了探讨。冬季黄海流场模拟试验表明,黄海暖流由济州岛以西约32.5°N,125°E附近进入黄海,然后沿着黄海深槽西侧70 m等深线附近向北偏西运动;海面高度调整对黄海暖流路径具有重要影响,沿着黄海暖流路径的海面高度梯度比周围海区大,由海面高度梯度产生的地转流引起的北向体积输运占总的北向体积输运的78%。狭长海湾地形控制试验表明,单纯的黄海地形分布不足以引起黄海暖流西偏。黄海典型断面试验与渤海、黄海、东海地形控制试验说明,黄海暖流进入黄海的地理位置对流场分布有重要影响,黄海暖流进入黄海的位置恰好位于深槽西侧地形坡度较大区域,在位涡守恒的约束下黄海暖流受地形捕获沿70 m等深线附近向北偏西运动;试验还表明,黄海暖流进入黄海的位置与东海北部环流和地形分布有关,在冬季风的作用下东海北部环流的一部分沿着地形陡坡进入黄海形成黄海暖流。由此认为,黄海、东海环流在其特殊地形的约束下对冬季风的响应和调整,是引起黄海暖流西偏的主要原因。     

渤海地区全新世孢粉序列及古环境演化

通过对取自黄河口外泥质区的BH-264孔的沉积孢粉进行分析,对渤海地区全新世古植被和古环境演化历史进行了恢复。在早全新世(距今9.5~7.6 ka)渤海地区气候温暖湿润,在陆缘海滨地带出现大量沼泽湿地,上面生长着莎草和香蒲等植被,在周围的山地、丘陵和平原地区植被以松属和落叶栎属为主,并伴生着桦木属、榆科、桑科等树种;在中全新世(距今7.6~5.8 ka)温度的升高和海平面上升,使BH-264孔沉积孢粉中松属占主导地位,不利于远距离传播的草本植物花粉含量降为全新世最低值;在距今5.8 ka以后东亚夏季风减弱和降雨量减少导致渤海西部陆源海滨地带植被以旱生草本藜科、蒿属和菊属为主,黄河三角洲的形成缩短了研究区的离岸距离,使这些草本植物花粉易于传播到BH-264孔中沉积。     

更新世以来南海表层水温变化及其古气候意义

南海南部2Ma以来古温度记录显示该海域更新世以来海水表层温度的不断降低,并且以冰期降低为特征,间冰期温度变化不大。南海南北经向表层海水温差的大小,反映了东亚冬季风的强弱变化,2 Ma以来的温差变化说明东亚冬季风在中更新世之前的持续强化,中更新世之后不断减弱,而在晚第四纪时又再次转为增强,同时叠加在长期变化趋势之上的是轨道时间尺度上冰期增强间冰期减弱的循环波动。青藏高原构造作用可能对中更新世时期东亚冬季风强化产生重要影响,而更新世以来东亚冬季风变化的整体趋势及轨道尺度变化主要受全球冰量变化和低纬ENSO影响。     

东海太平洋褶柔鱼角质颚的形态学分析

依据2010年9月及2011年5月、9月东海渔业资源底拖网调查采集的139尾(雌性66尾,雄性73尾)太平洋褶柔鱼(Todarodes pacificus)样本的胴长、体重和角质颚各部分的长度数据,分析了东海太平洋褶柔鱼角质颚的形态学特征。结果表明:(1)太平洋褶柔鱼角质颚上、下颚的喙长(RL)、头盖长(HL)、脊突长(CL)、翼长(WL)、翼宽(WW)等长度差异较大;(2)伴随RL的增长,HL、CL、WL、WW呈现极显著的异速生长特征(P<0.001);(3)各长度指标随胴长、体重的增长呈显著的线性增长趋势;(4)RL/CL、HL/CL的比值非常稳定,随胴长、体重的变化很小,可作为东海太平洋褶柔鱼角质颚形态特征的稳定指标。     

南黄海盆地古潜山分类及构造特征

南黄海是下扬子的主体,奠基于晋宁期变质基底之上,构造演化历经南华纪—早、中三叠世海相地层发育期、晚白垩世—古近纪箕状断陷发育期和新近纪—第四纪坳陷发育期,为一典型地台-断陷-坳陷多层结构的复合盆地。盆地历经多次构造运动改造,古潜山发育,类型多样。在总结前人对古潜山研究的基础上,结合南黄海新近采集的二维地震剖面,对该地区古潜山类型进行了系统划分,并对典型古潜山的构造特征及生储盖匹配关系进行了初步描述。根据成因划分为剥蚀型潜山、拉张型潜山、挤压型潜山和复合型潜山四大类,每一类又可根据形态划分出剥蚀残丘型潜山、拉张翘倾断块型潜山、拉张断阶型潜山、拉张断垒型潜山、挤压褶皱型潜山、拱张褶皱型潜山和褶皱—断块复合型潜山等类型。南黄海盆地古潜山的发育具有分带性,按盆地中潜山的构造位置,分为凸起潜山带、陡坡潜山带、洼陷潜山带和缓坡潜山带,每一构造带发育了不同类型潜山。研究表明南黄海古生界和中生界古潜山数量众多,规模较大,是南黄海地区实现油气突破的一种重要油气藏类型。     

南海北部表层颗粒有机碳的季节和年际变化遥感分析

海洋颗粒有机碳（POC）是海洋固碳的一个关键参数。为了研究南海北部陆架及海盆表层POC浓度的时空分布特征以及变化趋势,本文利用2009-2011年4个季节的实测数据,对NASA发布的MODIS/AQUA卫星月平均POC遥感产品,进行了验证和校正;并利用校正后的遥感数据分析了2003-2014年POC的时空分布特征和变化趋势。发现POC遥感产品与南海北部实测数据具有较好的线性关系（R2=0.72）,但存在系统性偏高,需利用实测数据对遥感数据进行区域性校正。分析校正后的遥感数据发现,南海北部陆架POC浓度较高,平均为（33.34±8.02）mg/m3;吕宋海峡西南海域浓度较低,平均为（29.25±6.20）mg/m3;中央海盆区浓度最低,平均为（27.02±4.84）mg/m3。春夏季POC浓度较低,最低值一般出现在5月,冬季（12月至翌年1月）POC浓度达到最高。利用2003-2014年的长时间序列遥感叶绿素（Chl a）和海表温度（SST）、混合层深度（MLD）模式数据,以及实测数据对南海北部POC浓度的影响机制进行了分析。发现POC与Chl a在秋冬呈现较好的相关关系（R2=0.51）,但在春夏季较离散,表明秋冬季生物作用对POC影响较大。2003-2014年期间,POC与Chl a、MLD及SST存在明显的年际变化,但并没有显著的上升或下降趋势。     

南海海面高度变化及其与太平洋上涛动信号的关系

本文使用循环平稳经验正交函数(CSEOF)方法分析了南海海面高度(SCS-SSH)的时空变化模态,并对它们与太平洋海盆尺度振荡的关系进行了探讨分析。结果表明,SCS-SSH的第一个CSEOF模态是季节变化模态,其变化强度受到一个与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)有关的低频信号的调制,即在厄尔尼诺期间季节变化的幅度减弱(最大可降低30%,1997/98)而在拉尼娜期间季节变化增强。SCS-SSH的第二个CSEOF模态是年际-年代际尺度的低频变化模态,其空间模态的月与月之间的差异微弱,而时间模态和太平洋年代际振荡(PDO)指数高度相关。然后,我们使用独立成分分析(ICA)方法提取了太平洋中的五个主要振荡成分,并检验了它们对SCS-SSH变化的各自影响。分析表明,纯粹的ENSO模态(类似于太平洋东部型ENSO)对SCS-SSH的低频变化的影响比较微弱,而ENSO的红化模态(类似于太平洋中部型ENSO)对SCS-SSH的低频变化具有明显影响。由于ENSO的红化模态是PDO信号的一个主要成分,这一结果解释了为什么在影响SCS-SSH的低频变化上PDO比ENSO更重要。径向鞍型振荡模态、黑潮延伸体处的增温模态、以及赤道的降温模态也由ICA方法提取出来,但它们对SCS-SSH低频变异的影响微弱。进一步的分析表明,太平洋的涛动信号可能以不同的方式来影响南海海面高度变化和海表温度变化。     

黄海在有无潮作用下对“布拉万”不同响应的数值模拟研究

黄海是典型的强潮驱动的陆架浅海。为了研究黄海对台风的响应特点,本文利用区域海洋模式(Regional Ocean Modeling Systems,ROMS)分别模拟了在有潮和无潮作用下黄海对台风"布拉万"的响应过程。结果表明,不管潮存在与否,"布拉万"经过黄海后都引起了海表面降温和流速的近惯性振荡响应,这种响应主要分布于黄海中部较深区域,带通滤波提取的近惯性流速具有垂向第一模态特征。同时,研究发现强背景潮流能显著地影响黄海对"布拉万"的响应过程。主要结论如下:一方面,由于潮的存在,近岸垂向混合均匀的较暖水体与远岸较冷水体之间会形成潮混合温度锋面,"布拉万"过后,暖水发生了明显的离岸扩张,尽管路径右侧的混合层降温更显著,但是左侧即黄海西岸的暖水扩张更明显;另一方面,潮的存在减弱了布拉万产生的近惯性振荡响应,半日潮流在黄海仍然占据主导地位。在混合层中潮流的作用减弱了"布拉万"产生的近惯性能量,但也使其更易穿过跃层传入黄海内部。