Detailed measurements of thickness and grain size of a widespread onshore tsunami deposit in Phang‐nga Province,southwestern Thailand

Measurements of thickness and grain size along flow‐parallel transects across onshore deposits of the 2004 Indian Ocean tsunami revealed macroscopic horizontal variations and provided new insights into tsunami sedimentation. The tsunami caused severe erosion of beaches, river mouths, and the shallow seafloor along the coast of southwestern Thailand and supplied sufficient sediment to deposit a kilometer‐wide blanket of sand on the land surface. The tsunami deposits generally fine landward with some fluctuations caused by local entrainment and settlement of sediments. Sediments of medium and fine sand are restricted to a few hundreds of meters inland from their source, whereas finer grained sediments were suspended longer and deposited 1 km or more inland. Although the thickness of the tsunami deposits is strongly influenced by local topography, they generally thin landward. In areas of low‐relief topography, the rate of landward thinning is exponential and reflects the dominance of sediment supply to nearshore areas over that to areas farther inland.     

热带东北印度洋海域毛颚类的群落结构特征

毛颚类(Chaetognaths)是海洋浮游动物中的一个特殊类群,其种类和数量分布对探索海流和水团变化以及海洋食物链中能量传递具有重要意义。文章根据2011年4~5月在印度洋东北海域(80°E~98.5°E,5°S~6°N)29个站的调查资料,分析了毛颚类种类组成、丰度分布和群落结构特征。共鉴定毛颚类14种,以暖水大洋广布种为主,其中肥胖箭虫Sagitta enflata、太平洋箭虫Sagitta pacifica、飞龙翼箭虫Pterosagitta draco和凶形箭虫Sagitta ferox是调查海域的优势种。依据调查站位设置及环境特征,将调查海域分东部断面、赤道断面和西部断面。种数变化范围为5~14种,种数分布不均匀,东部断面每站一般低于10种,而赤道断面及西部断面的种数相对较丰富。毛颚类平均丰度为5.35(±2.82)ind·m-3,分布亦不均匀,西部断面的丰度比赤道和东部断面均高。群落结构分析表明,调查海域毛颚类可分3个组群(相似度水平50%),组群I包括11种,是调查海域的主要种类,分布较广,而另外两个组群仅3种,主要出现在东部和西部断面的少数调查站;调查站之间的相似度较高,特别是西部断面站位之间的相似度70%。西部断面受沿岸水和涌升水的影响,出现较高的物种多样性和丰度。     

2011年3月日本福岛核电站核泄漏在海洋中的传输

使用全球版本的迈阿密等密度海洋环流模式对2011年3月日本福岛核电站泄漏在海洋中的传输以及扩散进行了数值模拟。数值模式中核废料(示踪物)排放情景采取等通量连续排放,排放时间从3月25日开始,分别持续20 d以及1 a,两种情形分别积分20 a。为了减少海洋环流年际变化带来的数值模拟的的不确定性,20 a的模式积分分别用2010年、1991-2011年、1971-1991年以及1951-1971年4个不同时段的NCEP/NCAR逐日再分析资料作为大气强迫场,因此每种排放情形包含4个数值试验。模拟结果的分析表明,不同核废料排放情景及其在不同时段大气资料对海洋模式的驱动下,模拟的示踪物总体的传输扩散路径(包括表层以及次表层)、传输速率以及垂直扩展的范围没有显著的差异。集合平均数值模拟的结果显示:在两种排放情景下,日本福岛核泄漏在海洋的传输路径受北太平洋副热带涡旋洋流系统主导,其传输路径首先主要向东,到达东太平洋后,再向南向西扩散至西太平洋,可能在10~15 a左右影响到我国东部沿海海域,且海洋次表层的传输信号比表层信号早5 a左右。通过进一步分析模式积分过程中最大示踪物浓度随时间变化发现,在积分第20 a(2031年3月),海洋表层和次表层浓度的最高值分别只有模式积分第一年浓度的0.1%和1%。在积分的20 a里,排放的核废料主要滞留在北太平洋海域(超过86%±1.5%的核废料在积分结束时,滞留在北太平洋),而在积分的前10 a(2021年之前),几乎所有的核废料滞留在北太平洋;在核废料的垂直分布上,主要集中在海洋表层至600 m的深度,在积分的20 a时间里,没有核废料信号扩散至1 000 m以下的深度。数值模拟的结果也表明核废料浓度减弱的强度以及演变的时间特征主要受洋流系统的影响,与排放源的排放时间长短关系不大。值得指出的是,更加准确地评估一个真实的核泄漏事故对海洋环境所造成的可能影响,还需要考虑大气中的放射性物质的沉降以及海洋生态对核物质的响应。     

大洋岩石圈拆沉与大陆下地壳拆沉：不同的机制及意义——兼评“下地壳＋岩石圈地幔拆沉模式”

拆沉作用（delamination）是地球科学中一个重要的科学问题。本文认为,大洋岩石圈拆沉和大陆下地壳拆沉是不一样的：（1）拆沉的物质不同。大洋岩石圈拆沉的物质包括大洋地壳、岩石圈地幔甚至一部分软流圈地幔,它们共同进入地幔深部;而大陆下地壳拆沉仅仅限制在下地壳,不包括岩石圈地幔。（2）拆沉的动力不同。大洋岩石圈拆沉是由板块俯冲引起的,是地幔对流的产物,因此是一种快速的主动的拆沉;而下地壳拆沉是由于下地壳加厚使下地壳密度增加引起的,还要求其下刚性的岩石圈地幔转变成塑性的软流圈地幔才有可能发生。因此下地壳拆沉要克服许多阻力才能实现,使拆沉成为一个漫长的过程,是慢速的和被动的拆沉。（3）拆沉的过程不同,大洋岩石圈拆沉是由板块俯冲触发的,俯冲导致碰撞,大洋岩石圈从根部断裂,拆沉进入地幔。大陆下地壳拆沉由地壳加厚开始,使下地壳转变为榴辉岩相;随后,岩石圈地幔减薄,直至全部转化为软流圈地幔;下地壳发生部分熔融,形成大规模的（埃达克质）岩浆,使下地壳榴辉岩的密度大于下伏的地幔,从而引发拆沉。大陆下地壳拆沉不大可能是整体进行的,可能是一块一块地被蚕食,被拆沉的。（4）拆沉后的效液压不同,大洋岩石圈地幔拆沉,使热的软流罪状地幔上涌,从而引发了一系列地质效应;如岩浆活动,地壳抬升,构造松弛以及随后的造山带垮塌等。而下地壳拆沉只引起地壳减薄,高原和山脉垮塌,并不伴有大规模的岩浆活动和地壳抬升等过程。（5）拆沉与岩浆活动的关系不同,主动拆沉导致大规模岩浆活动,而被拆沉是在大规模岩浆活动的基础上开始的。此外,文中还对“下地壳＋岩石圈地幔拆沉”模式提出了质疑,认为该模式有许多难以理解的问题和太多推测的成分,而且与现在保存的地质事实不符。     

Influence of positive and negative Indian Ocean Dipoles on ENSO via the Indonesian Throughflow: Results from sensitivity experiments

The role of the Indonesian Throughflow(ITF) in the influence of the Indian Ocean Dipole(IOD) on ENSO is investigated using version 2 of the Parallel Ocean Program(POP2) ocean general circulation model. We demonstrate the results through sensitivity experiments on both positive and negative IOD events from observations and coupled general circulation model simulations. By shutting down the atmospheric bridge while maintaining the tropical oceanic channel, the IOD forcing is shown to influence the ENSO event in the following year, and the role of the ITF is emphasized. During positive IOD events,negative sea surface height anomalies(SSHAs) occur in the eastern Indian Ocean, indicating the existence of upwelling.These upwelling anomalies pass through the Indonesian seas and enter the western tropical Pacific, resulting in cold anomalies there. These cold temperature anomalies further propagate to the eastern equatorial Pacific, and ultimately induce a La Nia-like mode in the following year. In contrast, during negative IOD events, positive SSHAs are established in the eastern Indian Ocean, leading to downwelling anomalies that can also propagate into the subsurface of the western Pacific Ocean and travel further eastward. These downwelling anomalies induce negative ITF transport anomalies, and an El Nio-like mode in the tropical eastern Pacific Ocean that persists into the following year. The effects of negative and positive IOD events on ENSO via the ITF are symmetric. Finally, we also estimate the contribution of IOD forcing in explaining the Pacific variability associated with ENSO via ITF.     

物理海洋观测研究的进展与挑战

从当今物理海洋所面临的若干前沿科学问题出发,重点探讨了物理海洋观测研究所面临的任务与挑战,包括大洋边界流系统、海洋湍流及跨等密度面混合以及海洋热含量和淡水平衡等.在已有的基础上,对我国在深海研究领域特别是物理海洋观测方面提出了几点针对性的建议.     

印度洋偶极子对大气环流和气候的影响

赤道印度洋SST的分析研究证实了偶极子型振荡的存在,它在9-11月较强而在1-4月较弱。若以海温西高东低为偶极子振荡正位相,以海温东高西低为负位相,则一般是正位相时振荡要强于负位相。印度洋偶极子也存在年际（主要周期为4－5年）和年代际（主要周期为25-30年）变化。分析研究表明,印度洋偶极子对亚洲季风活动有明显影响,因为亚洲地区对流层低层的风场,南亚高压和西太平洋副高强度都与印度洋偶极子有关。另外,印度洋偶极子还对北美和南印度洋（包括澳大利亚和南美）地区的大气环流和气流有影响。     

西北太平洋柔鱼冬春生群体栖息地的变化研究

柔鱼（Ommastrephes bartramii）是短生命周期鱼种,其适宜栖息地范围受海洋水温条件的显著影响。本文根据2006-2015年7-11月中国鱿钓技术组提供的西北太平洋柔鱼冬生群体的捕捞数据以及海表温度（SST）数据,利用捕捞努力量与SST的频率分布关系,估算柔鱼各月适宜温度范围（PFSST）,对1985-2015年柔鱼PFSST进行估算,同时分析柔鱼PFSST的年代际变化规律,并评估不同强度厄尔尼诺和拉尼娜事件对柔鱼栖息地的影响。研究表明,2006-2015年柔鱼各月适宜的SST具有明显变化,7-11月对应适宜的SST范围分别为16~19℃、17~21℃、15~19℃、14~16℃和12~13℃。单位捕捞努力量渔获量大小随PFSST变动而发生相应变化,两者具有显著正相关关系,这说明了柔鱼渔场范围内适宜温度面积增加,对应柔鱼资源丰度上升。1985-2015年柔鱼PFSST呈现显著的月间和年际变化,7-11月PFSST具有先增加后递减的变化规律,且7-9月PFSST年际波动相似,10和11月PFSST年际变化相似。同时,柔鱼PFSST与渔场内SST具有显著正相关关系。柔鱼渔场内PFSST受厄尔尼诺和拉尼娜事件调控,其面积随气候事件的强度发生变化,具体表现为:弱拉尼娜事件和正常气候条件下,柔鱼渔场范围内水温最高,适宜栖息面积显著增长;中等强度和高强度拉尼娜条件下,柔鱼渔场内平均水温较高,但适宜栖息面积较前两者显著减小;弱强度、中等强度和超高强度厄尔尼诺条件下,柔鱼渔场内水温均较低,但弱强度和超高强度厄尔尼诺条件下柔鱼适宜栖息面积均大于中等强度厄尔尼诺条件。     

Fine-resolution simulation of surface current and sea ice in the Arctic Mediterranean Seas

A fine-resolution model is developed for ocean circulation simulation in the National Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics (LASG), Chinese Academy of Sciences, and is applied to simulate surface current and sea ice variations in the Arctic Mediterranean Seas. A dynamic sea ice model in elastic-viscous-plastic rheology and a thermodynamic sea ice model are employed. A 200-year simulation is performed and a dimatological average of a 10-year period (141st-150th) is presented with focus on sea ice concentration and surface current variations in the Arctic Mediterranean Seas. The model is able to simulate well the East Greenland Current, Beaufort Gyre and the Transpolar Drift, but the simulated West Spitsbergen Current is small and weak. In the March climatology, the sea ice coverage can be simulated well except for a bit more ice in east of Spitsbergen Island. The result is also good for the September scenario except for less ice concentration east of Greenland and greater ice concentration near the ice margin. The extra ice east of Spitsbergen Island is caused by sea ice current convergence forced by atmospheric wind stress.