Formation and transport of intermediate water masses in a model of the Pacific Ocean

A basin-wide ocean general circulation model of the Pacific Ocean was used to investigate how the interior restoration in the Okhotsk Sea and the isopycnal diffusion affect the circulation and intermediate water masses. Four numerical experiments were conducted, including a run with the same isopycnal and thickness diffusivity of 1.0×103 m2/s, a run employing the interior restoration of temperature and salinity in the Okhotsk Sea with a time scale of 3 months, a run that is the same as the first run except for the enhanced isopycnal mixing, and a final run with the combination of the restoration in the Okhotsk Sea and large isopycnal diffusivity. Simulated results show that the intermediate water masses reproduced in the first run are relatively weak. An increase in isopycnal diffusivity can improve the simulation of both Antarctic and North Pacific intermediate waters, mainly increasing the transport in the interior ocean, but inhibiting the outflow from the Okhotsk Sea. The interior restoration generates the reverse current from the observation in the Okhotsk Sea, whereas the simulation of the temperature and salinity is improved in the high latitude region of the Northern Hemisphere because of the reasonable source of the North Pacific Intermediate Water. A comparison of vertical profiles of temperature and salinity along 50°N between the simulation and observations demonstrates that the vertical mixing in the source region of intermediate water masses is very important.     

2012 年春季南海南部不同水团上层海水中悬浮体分布特征及其物源分析

为了解南海南部海域不同水团对悬浮体分布特征的影响,于2012年4~5月在南海南部海域的80个测站分层采集了悬浮体水样,并现场测量各站位200 m以浅水体剖面上的悬浮体浓度、粒径、水体浊度、叶绿素a浓度以及温度、盐度等数据。分别选取受中南半岛沿岸混合水、南部陆架水、苏禄海与本地海水的混合水、南沙中央表层水等4个水团影响的多个典型站位数据,分析各水团悬浮体组分和分布特征。结果表明,南海南部海域悬浮体含量很少,浓度较小,均值为2.96μL/L;悬浮体主要组分为生源大颗粒,其粒径多在100μm以上,另有少量无机矿物碎屑,其粒径大部分小于32μm。巽他陆架北缘浅水区受南部陆架水控制,并且受到局地上升流的影响,陆源物质和生源物质含量均较多,导致其悬浮体浓度在4个水团中最高。苏禄海与本地海水混合水中悬浮体分布主要受浮游植物的影响。中南半岛沿岸混合水中悬浮体含较多陆源物质。南沙中央表层水受陆源物质影响很小,悬浮体主要由生源物质组成,且其浓度较小。     

福建中部近海浮游动物生态特征与水团的关系

根据2009―2010年在福建中部近海24°55’―25°13’N、119°11’―119°32’E水域冬、春、夏3个季节的调查资料,分析该水域浮游动物的种类组成、区系特征、优势种和多样性指数,讨论了这些生态特征的季节变化及其与台湾海峡三季水团变化的关系。结果表明,三季共鉴定浮游动物96种,其中冬季24种,春季48种,夏季72种。从适温性上看,浮游动物以亚热带种为主,并从冬季到夏季,呈现出亚热带种比例升高,暖温带种比例降低的趋势。从适盐性上看,浮游动物在冬、春季以近海种为主,在夏季以外海种为主。从冬季到夏季,外海种比例逐渐升高,近海种的比例逐渐降低。浮游动物的优势种在冬、春两季各有3种,在夏季有7种。冬、春两季的优势种以暖温带近海种为主,如中华哲水蚤Calanus sinicus、小拟哲水蚤Paracalanus parvus、近缘大眼剑水蚤Corycaeusaffinis等。夏季的优势种以亚热带种为主,如亚强真哲水蚤Eucalanus subcrassus、汉森莹虾Lucifer hanseni、凶形箭虫Sagitta ferox等。三季的多样度以夏季最高,冬季次之,春季最低。上述生态特性的季节变化规律与台湾海峡的季节性水团变化密切相关。台湾海峡内冬、春季以低温低盐性质的沿岸流为主,夏季受高温高盐性质的海峡暖流水控制,水团的转换使调查水域的温盐度由冬季到夏季不断升高,从而进一步影响到浮游动物的生态特征。     

长江口及其邻近海域悬浮体地球化学组成及其影响因素

基于2010年10月国家自然科学基金委东海调查公共航次所获得的数据和悬浮体样品,使用ICP-AES、ICP-MS仪器对悬浮体中的主、微量元素含量进行了测定,对悬浮体中元素组成、空间分布及其影响因素进行了研究,结果表明:长江口及邻近海域悬浮体中主量元素铝、镁、铁、钙等含量为1%~30%,含量以铝为主;微量元素镉、铬、钴、铜、锰、镍、铅、钒等含量为n×10-6~n×10-9,以锰最高;铝与铁、锰以及大部分的微量元素都有良好的相关性,指示这些主量元素以陆源输入为主和微量元素被细颗粒物质吸附为主的特征。水团对长江口及邻近海域颗粒态地球化学组分的空间分布具有重要的影响,其中铝、铁及铬、钴、铜、锰、镍、钒等元素受水团的制约更加显著。     

厄尔尼诺对闽南—台湾浅滩变性水团的影响

笔者曾探讨闽南——台湾浅滩渔场上升流演变及其与渔业的关系。指出,非厄尔尼诺年,夏季在该渔场存在多处上升流,渔业丰收;反之,在厄尔尼诺年,夏季仅存在单一上升流,渔业歉收。厄尔尼诺现象既然会引起上升流结构如此变化,它与变性水团之间究竟存在什么样关系呢?我们根据1975～1976年闽南—台湾浅滩温盐调查资料,并参照一些有关历史资料,对上述问题进行初步分析研究。     

2003年夏季东南印度洋上层海洋的水文特征

本文利用 2 0 0 3年 2月我国第 1 9次南极考察队在南极普里兹湾到澳大利亚弗里曼特尔南印度洋断面上获得的XBT和XCTD数据 ,分析了该断面上层的水团分布和锋面的特征 ,并讨论了极锋以南表层的淡水输入和热量输入与海冰、降水及平流之间的关系。南极夏季表层水(AASSW)、亚南极表层水 (SASW)、亚热带表层水 (STSW)分布于温盐跃层之上的混合层中 ,由南向北依次分布。AASSW之下是向北延伸的温度最小值层 ,即冬季水 (WW) ,其下则是涌升的上层南极饶及深层水 (UCDW)。南侵的高温高盐的亚热带表层水 (STSW)之下是温度和盐度相对均匀的亚南极模式水 (SAMW)。本航次发现 ,在 63.5°S ,79.7°E的 60 0m以深有低盐水体 (相对其周围水体 )存在 ,核心盐度 34.5 8,位于 80 0- 90 0m水深之间。这是历次考察在该断面所不曾观测到的现象。断面上的锋面从南向北依次为南极陆坡锋 (ASF)、极锋 (PF)、亚南极锋 (SAF)和亚热带锋 (STF)。ASF位于 65°S以南的 1 0 0m以深 ,等温线和等盐线向南倾斜 ;PF位于 5 4°S ,90 .4°E ;SAF位于 45 .3°- 47.5°S ,1 0 2 .5°- 1 0 4 .4°E之间 ,深达整个测量深度 ,温度具有两个高梯度核心 ;首次在该断面观测到双STF结构 ,位于 41 .9°- 42 .6°S,1 0 6.7°- 1 0 7.3°E和 37.7°- 38     

冲绳海槽中南部18 ka以来的底栖有孔虫与底层水演化

根据冲绳海槽中部E017孔底栖有孔虫的定量分析, 结合浮游有孔虫氧碳同位素、AMS14C测年和前人在冲绳海槽南部的研究资料, 对18 cal. ka BP以来冲绳海槽中南部的底层水团演化进行了初步研究. 结果表明冲绳海槽中南部底栖有孔虫在9.2 cal. ka BP以前的冰期-冰消期以Bulimina aculeata (d’Orbigny), Uvigerina peregrina (Cushman), Hispid Uvigerina和Uvigerina dirupta (Todd)等为主. 在9.2 cal. ka BP以来的冰后期以Epistominella exigua (Brady), Pullenia bulloides (d’Orbigny), Cibicidoides hyalina (Hofker), Sphaeroidina bulloides (d’Orbigny)和Globocassidulina subglobosa (Brady)等为主. 底栖有孔虫堆积速率(BFAR)与生产力定量估算值及底栖有孔虫群落组成等一致反映冲绳海槽中南部冰期-冰消期表层古生产力和有机质通量高于冰后期, 并且在冰期-冰消期表层古生产力由海槽南部向中部逐渐增加, 可能与陆源营养物质的接收量差异有关. 脉冲式有机质输入的指示种E. exigua在9.2 cal. kaBP以后的大量出现可能反映冰后期河流季节性脉冲式注入较冰期-冰消期明显增强, 而且海槽中部接受河流季节性注入的强度可能大于南部. 底层水含氧量与流通状况的典型标志种分布特征显示冲绳海槽中南部冰期-冰消期的底层水流通状况较冰后期弱, 反映冰期西北太平洋中深层水演化没有对冲绳海槽中南部底层水团性质产生影响. 此外, 胶结壳底栖有孔虫的丰度变化和碳酸盐溶解作用表明18 cal. ka BP以来冲绳海槽的碳酸盐溶解作用逐渐增强, 其中9.2 cal. ka BP至今碳酸盐溶解作用急剧增加, 并于最近3 cal. ka BP左右形成现代的浅溶跃面.     

确定河流纵向离散系数的快速SA法

将模拟退火算法应用求解分析河流水团示踪试验数据,确定河流纵向离散系数的函数优化问题.针对一般模拟退火算法收敛性能差的缺陷,采取了改变模型扰动、接受概率、降温方式以及增加附加约束条件和增加记忆功能等综合措施对算法进行了改进.实例分析结果表明,改进后的模拟退火算法确定河流纵向离散系数的优化问题不仅可行,而且求解精度较高,更重要的是收敛速度比其它算法快的多,这在一些高维复杂的优化问题中很值得推广.