冷水珊瑚丘的启示

沿大西洋东北陆架边缘大群冷水珊瑚丘或礁生态系统的发现,极大地推进了过去十年来对冷水珊瑚丘的分布、表层沉积物、群生的生态系统和环境特征的研究深度,取得了包括扫描测深仪、遥控的海底机动展开操作系统的浅部取心和地震调查成果。水文调查的全球性覆盖是困难的,研究表明冷     

阿根廷滑柔鱼渔场的初步研究

根据2001年12月至2002年4月"辽渔1号"在西南大西洋(57°W—60°W,41°S—47°S)的柔鱼生产调查资料,对作业渔场的渔获量和水温垂直分布特点进行了初步分析,并运用逐步回归法探讨了周产量(t/week)与各水层温度之间的关系。结果表明:(1)周产量在70t以上的作业区域全部在60°02′W—60°40′W,44°59′S—46°04′S范围内(简称南渔场),周产量在70t以下的作业区域绝大多数集中在57°47′W—58°2′W,41°54′S—42°2′S范围内(简称北渔场);(2)南渔场渔获的表层水温在12.2℃~15.1℃,北渔场渔获的表层水温在10.0℃~12.3℃,两渔场在20~70m水体均出现了强度不等的温跃层;(3)整个作业区域,周产量与水温存在线性相关,相关系数R=0.8515,其中南渔场相关系数R=0.9985,北渔场相关系数R=0.9313。     

舟山渔场及其邻近海域水团的季节特征

根据2001年夏季和2002年冬季两次现场调查所收集的CTD和营养盐资料,利用模糊聚类分析法,对舟山渔场及其邻近海域水团的季节特征进行了分析.结果表明,舟山渔场及其邻近海域水团的配置、分布范围、温盐特性和营养盐含量都有明显的季节特征.其中,冬季在全海域共有3个水团(江浙沿岸水、台湾暖流表层水和黄海混合水),而夏季则存在4个水团(江浙沿岸水、台湾暖流表层水、台湾暖流深层水和黄海混合水);冬季,江浙沿岸水的分布范围较小,温度偏低,盐度略高,营养盐偏高,而夏季,其分布范围较大,温度偏高,盐度偏低,营养盐偏低;冬季,台湾暖流表层水北伸最强,厚度最厚,温度最低,盐度最高,硅酸盐和硝酸盐偏高,而夏季,则北伸最弱,厚度最薄,温度最高,盐度最低,硅酸盐和硝酸盐偏低;台湾暖流深层水是一个季节性水团,它含有较丰富的营养盐;黄海混合水的分布范围和营养盐含量也都呈现出明显的季节特征.     

NOAA系列卫星高能粒子数据一致性统计分析

顶部电离层是低轨道卫星的运行空间,是能量粒子沉降的重要区域,认识这个空间的能量粒子分布特征对研究各种空间天气事件、地震、火山以及其他人类活动引起的扰动具有重要的现实意义.本文利用位于顶部电离层的5颗NOAA系列卫星数据,统计研究了100~300 keV的电子和80~2500 keV的质子的全球分布特征.研究发现：高能电子和质子主要分布在两极辐射带和南大西洋异常区,两极辐射带观测到的高能电子通量比南大西洋异常区高几倍到一个数量级,而质子则相反;高能电子在两极辐射带地区通量分布具有不对称性,主要表现为在北辐射带西经75°到东经90°存在低值区,相对应的是粒子主要聚集在其磁共轭区,且其边界和南大西洋异常区相交;高能质子两极辐射带对称分布,在南半球东经0°至东经50°存在高值区.利用概率密度统计分析发现,各颗卫星在南大西洋异常区和两极辐射带的高能电子和高能质子通量总体上均呈正态分布.在南大西洋异常区,NOAA-15观测到的高能电子通量比其他卫星的低,NOAA-16观测的高能电子通量比其他卫星的高,各卫星的高能质子观测结果基本相同.在两极辐射带,各卫星观测的高能电子通量结果基本相同,NOAA-18和NOAA-19观测的质子通量最高,NOAA-16和NOAA-17次之,NOAA-15最低,其中NOAA-19比NOAA-15观测到的质子通量要高一个数量级左右.在磁暴期间顶部电离层高能电子的变化表明地磁指数Dst和空间粒子通量变化具有时间同步性.本文的研究成果将为我国下一代电磁卫星设计提供基础依据.

     

太平洋年代际振荡、大西洋年代际振荡和全球变暖对北美地区降水的相对贡献

本文研究了1934～2018年期间太平洋年代际振荡（Interdecadal Pacific Oscillation,IPO）、大西洋年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO）以及全球变暖（Global Warming,GW）对北美地区陆地降水年代际变化的相对贡献。首先通过对冬（12至次年2月）、夏季（6～8月）北美地区的陆地降水与中低纬地区的海表面温度进行奇异值分解分析,得到对北美陆地冬季降水相对贡献较大的主要海温模态为IPO（42.33%）和AMO（23.21%）,夏季则为AMO（32.66%）和IPO（21.60%）。其次利用线性回归模型,分析三种信号分别对北美冬、夏季陆地降水的相对贡献及对北美陆地不同区域降水的相对重要性,结果表明AMO对夏季北美陆地降水变化的贡献最大,IPO次之,冬季则相反,GW对冬夏季北美陆地降水都有一定的贡献。夏季期间阿拉斯加地区AMO的贡献最大,约占65.8%,加拿大地区GW的贡献最大,约占44.5%,美国本土及墨西哥地区三者贡献基本一致;冬季期间阿拉斯加和加拿大地区GW的贡献最大,分别为62.3%和44.7%,美国本土和墨西哥地区IPO的贡献最大,分别为47.9%和71.5%。进一步利用信息流方法,验证了IPO、AMO、GW对降水的敏感性区域。最后运用全球大气环流模式ECHAM 4.6进一步确定了太平洋和大西洋海温异常对北美地区陆地降水变化的影响途径,结果表明印度洋海表面温度异常在AMO和IPO对北美陆地降水变化的作用中至关重要。     

热带大西洋海温异常季节内演变对中国江南地区夏季持续性高温事件影响的初步研究

中国江南地区是高温热浪灾害的高影响区.以往的一些研究发现了不同海域海温异常在年际或年代际尺度上的变化对中国南方夏季平均温度异常的影响效应.但是,关于这些关键海域海温季节内尺度变化对江南地区高温事件发生和维持影响的研究尚不多见.为此,本文利用中国站点观测、美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再...     

泛北冰洋浮游生态系统 对入流水和海冰变化的响应

泛北冰洋海区存在水温升高、入流水增加、海冰面积和厚度减少等不同于其他大洋的环境变化,其浮游生态系统对全球变暖的响应逐渐受到重视.入流水为北冰洋陆架海和海盆带来的大西洋和太平洋的浮游生物种类无法成功繁殖建立本地种群.随着入流水流量的增加,外来浮游生物种类的分布区域向北扩展,促进了浮游生物跨洋输送.由于大西洋入流水流量较大...     

Modeling Arctic Ocean heat transport and warming episodes in the 20th century caused by the intruding Atlantic Water

This study investigates the Arctic Ocean warming episodes in the 20th century using both a high-resolution coupled global climate model and historical observations. The model, with no flux adjustment, reproduces well the Atlantic Water core temperature （AWCT） in the Arctic Ocean and shows that four largest decadalscale warming episodes occurred in the 1930s, 70s, 80s, and 90s, in agreement with the hydrographic observational data. The difference is that there was no pre-warming prior to the 1930s episode, while there were two pre-warming episodes in the 1970s and 80s prior to the 1990s, leading the 1990s into the largest and prolonged warming in the 20th century. Over the last century, the simulated heat transport via Fram Strait and the Barents Sea was estimated to be, on average, 31.32 TW and 14.82 TW, respectively, while the Bering Strait also provides 15.94 TW heat into the west- ern Arctic Ocean. Heat transport into the Arctic Ocean by the Atlantic Water via Fram Strait and the Barents Sea correlates significantly with AWCT （ C = 0.75 ） at 0- lag. The modeled North Atlantic Oscillation （NAO） index has a significant correlation with the heat transport （ C = 0.37 ）. The observed AWCT has a significant correlation with both the modeled AWCT （ C =0.49） and the heat transport （ C =0.41 ）. However, the modeled NAO index does not significantly correlate with either the observed AWCT （ C = 0.03 ） or modeled AWCT （ C = 0.16 ） at a zero-lag, indicating that the Arctic climate system is far more complex than expected.     

中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”,发展了第三代海浪数值模式;提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了“棉兰老潜流”,揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了“南海内波潜标观测网”,实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流“边缘不稳定”的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。     

印尼贯穿流源区马鲁古海与哈马黑拉海水团来源的季节和年际变化

So far, large uncertainties of the Indonesian throughflow(ITF) reside in the eastern Indonesian seas, such as the Maluku Sea and the Halmahera Sea. In this study, the water sources of the Maluku Sea and the Halmahera Sea are diagnosed at seasonal and interannual timescales and at different vertical layers, using the state-of-the-art simulations of the Ocean General Circulation Model(OGCM) for Earth Simulator(OFES). Asian monsoon leaves clear seasonal footprints on the eastern Indonesian seas. Consequently, the subsurface waters(around 24.5σ_θ and at ～150 m) in both the Maluku Sea and the Halmahera Sea stem from the South Pacific(SP) during winter monsoon, but during summer monsoon the Maluku Sea is from the North Pacific(NP), and the Halmahera Sea is a mixture of waters originating from the NP and the SP. The monsoon impact decreases with depth, so that in the Maluku Sea, the intermediate water(around 26.8σ_θ and at ～480 m) is always from the northern Banda Sea and the Halmahera Sea water is mainly from the SP in winter and the Banda Sea in summer. The deep waters(around27.2σ_θ and at ～1 040 m) in both seas are from the SP, with weak seasonal variability. At the interannual timescale,the subsurface water in the Maluku Sea originates from the NP/SP during El Ni?o/La Ni?a, while the subsurface water in the Halmahera Sea always originates from the SP. Similar to the seasonal variability, the intermediate water in Maluku Sea mainly comes from the Banda Sea and the Halmahera Sea always originates from the SP. The deep waters in both seas are from the SP. Our findings are helpful for drawing a comprehensive picture of the water properties in the Indonesian seas and will contribute to a better understanding of the ocean-atmosphere interaction over the maritime continent.