基于无人船的大洋中尺度涡观测系统展望

中尺度涡在大洋中普遍存在,研究发现其能量比大尺度海洋环流的能量大一个量级,在海洋物质能量输运和全球气候变化中起着重要的作用。受观测条件限制,目前对中尺度涡的观测主要通过卫星高度计实现,只能从海面高度来推算中尺度涡大小、分布、强度及其伴随的水体和能量输送,而卫星高度计对中尺度涡垂直结构特征认识不足,也导致了对中尺度涡所引起的上层海洋能量、热量输送估计误差偏大。目前对中尺度涡三维结构观测认识不足,展望未来将会出现基于无人船平台的大洋中尺度涡三维结构自动观测系统,该平台将集成自动水下剖面观测功能等先进技术,以便观测中尺度涡的垂直结构特征及其时空变化特征,进而可对中尺度涡带来的物质和能量输送进行系统认识。     

广西近海灾害地质因素及声学反射特征

利用高分辨率地球物理资料及相关历史资料,对北部湾北部的广西近海灾害地质因素进行了地质地球物理解译,识别出海底沙波、海底沙脊、塌陷洼地、冲刷沟槽、浅层气、残积砂体、地层间断、埋藏丘、埋藏古河道等多种灾害地质因素.根据它们出现的频率、规模及声学特征可知:浅层气和埋藏古河道是广西近海最为发育的灾害地质因素,其对海洋工程的施工与建设有较大的危害性.     

西太平洋暖池热盐结构盐度场变异的主模态

基于1950~2011年间的月平均温、盐度资料,以28℃等温线作为西太平洋暖池的定义标准,并取ΔT=-0.4℃,分别计算了暖池区(20°N~15°S,120°E~140°W)各格点混合层、障碍层和深层的平均盐度,构成了暖池热盐结构的盐度场.据此,运用EOF分解法分析了暖池热盐结构盐度距平场主要模态的变化特征及其与ENSO间的关系,并探讨了主要模态的年际变异机理.结果表明,暖池热盐结构盐度场第一模态揭示了盐度场变异的关键区位于暖池中部;该模态具有2~4a的年际变化和准10a的年代际变化,并在1977年前后经历了一次气候跃变(此外,深层盐度场第一模态还在1999年前后发生了一次气候跃变),且在跃变前后与不同类型的ENSO事件有较密切的联系.暖池中部混合层和障碍层盐度的变化比较一致,即在跃变前盐度为偏高期,而在跃变后则变为偏低期.暖池中部深层盐度在1977年以前和1999年之后皆处于偏高期,而在1978~1999年间则处于偏低期.而且,从混合层至深层,盐度的变化幅度逐渐变小.进一步分析表明,暖池中部混合层和障碍层盐度的年际变化主要是由纬向风、南赤道流(SEC)和降水共同引起的,即当东风增强(减弱)时,强(弱)SEC将携带更多(少)的高盐水进入混合层或潜沉至障碍层,同时局地降水的减少(增多),也使得混合层和障碍层的盐度增加(减少);深层盐度的年际变化主要是由SEC和赤道潜流(EUC)导致的,即当SEC增强(减弱)时,将有更多(少)的高盐水进入暖池,而当EUC增强(减弱)时则有更多(少)的低盐水流出暖池,从而使得暖池的深层盐度升高(降低).     

深海细菌太平洋火色杆菌中α-淀粉酶基因amy608的克隆表达及其酶学性质研究

从来自深海沉积物的太平洋火色杆菌(Flammeovirga pacifica)的基因组中发现了一个全长为1 875 bp的α-淀粉酶基因amy608.该基因在数据库中找不到具有同源性的序列,而所编码的Amy608蛋白与已注册蛋白的氨基酸序列相似性最高仅为56%,但具有α-淀粉酶水解活性所必需的保守基序DXEXD.进化树分析表明其属于糖苷水解酶13(GH13)家族第二亚家族.构建了p ColdΙ-amy608表达载体,在大肠杆菌中进行重组Amy608蛋白的异源表达,并采用镍离子亲和层析柱对重组蛋白进行了纯化.酶学性质分析表明,重组酶Amy608的最适作用温度为40℃,在40℃保温4 d后,仍保留70%以上的酶活,显示出良好的中温热稳定性;最适p H值为7.0,p H值范围在6~9时仍保留60%以上的酶活力,表明该酶具有较宽的p H值作用范围.Ca2+、Na+、K+对α-淀粉酶Amy608有激活作用,尤其是Ca2+可使酶活显著提高40%.薄层色谱分析结果显示该酶水解可溶性淀粉的最终产物以葡萄糖为主,表明该酶是一个糖化型淀粉水解内切酶.这些结果表明Amy608为GH13家族第二亚家族中一个新型的α-淀粉酶.     

管状蠕虫Ridgeia piscesae TAK1的克隆及其转基因果蝇制备

Ridgeia piscesae是唯一一种存在于东北太平洋Juan de Fuca Ridge热液区的管状蠕虫,我们成功通过RACE PCR获得Ridgeia piscesae TAK1(Rp TAK1)基因全长c DNA序列.为深入研究TAK1基因在管状蠕虫中的作用,本文通过显微注射获得Rp TAK1转基因果蝇,并在果蝇体内成功过表达Rp TAK1基因.我们发现由Rp TAK1编码的氨基酸序列具有一定保守性,可能暗示其功能上的保守性,同时也暗示TAK1蛋白在物种进化中的保守性.而过表达突变体果蝇的眼睛出现变异,包括眼睛变得粗糙、单眼排列不整齐及整体形状变小,可以看出Rp TAK1基因影响果蝇的机体发育,我们猜测在Rp TAK1基因在管状蠕虫的生长发育过程中也可能起到重要作用.     

深海细菌Pseudomonas sp. IOFA1中甲醛歧化酶FM11的纯化及性质研究

从印度洋深海沉积物中分离出一株能够高效降解甲醛的假单胞菌(Pseudomonas sp.IOFA1),该菌株可在40 min内完全降解100 mg/cm~3的甲醛.通过阴离子交换柱层析对菌株破碎液中的粗酶液进行纯化,得到一条具有甲醛降解活性的单一蛋白条带.经MALDI-TOF/TOF质谱鉴定,该蛋白为甲醛歧化酶蛋白(FM11).序列分析表明FM11与其它物种已知醛脱氢酶的氨基酸序列最高相似性为65%;结构域分析表明FM11含有2个保守的锌结合位点和一个NAD结合位点.酶学性质分析结果显示,FM11的最适反应温度为40℃,在25~50℃范围内能够保留95%以上的酶活力,尤其是在高于70℃的高温环境下仍保有约50%的活力,表现出广泛的温度适应性.FM11具有非常广泛的最适反应pH值范围(pH值为5~9),且在pH值4和pH值10时仍分别保留50%和80%左右的酶活力,表现出广泛的pH适应性.在pH值为5~7的条件下孵育1 h后,FM11仍保有97%以上的酶活,且在pH值为7~10条件下孵育1 h后,仍保留90%以上的酶活,表现出极好的酸性和碱性稳定性.Ca~(2+)、Mg~(2+)在低浓度时(0.5 mmol/dm~3)对FM11有较明显的激活作用.这些研究为我们进一步开发Pseudomonas sp.IOFA1甲醛歧化酶在降解甲醛方面的用途奠定了基础.     

便携式高频地波雷达海流探测长周期工作性能试验

2013年1月29日至3月15日在台湾海峡西南部海域进行了OSMAR-S100便携式高频地波雷达与浮标观测海流数据的长周期对比试验,验证了雷达系统在探测海流方面的准确性、可靠性和稳定性.通过实测海流与雷达矢量流的复相关分析,选定3 m层的海流为对比代表层.试验期间实测流速为0.0~120.0 cm/s,雷达海流有效探测区内的矢量流流速、流向的观测误差较小,能够满足实时监测海洋表层流的需要,高精度区流速、流向的均方根误差分别为9.1 cm/s和24.8°,边缘区的均方根误差为13.3~24.8 cm/s和39.4°~39.6°,与国内外达到业务化运行要求的同类产品实际观测精度相当.     

东濮凹陷石炭-二叠系煤系烃源岩生气演化及潜力分析

东濮凹陷石炭-二叠系煤系烃源岩的生烃演化时空差异性尚存在争议,烃源岩热演化生烃史的定量化研究仍有待进一步深入.利用热模拟实验和盆地模拟技术对烃源岩热演化生烃史进行了系统定量评价.煤系暗色泥岩、煤和碳质泥岩具有相似的生气模式,以R_o为0.5%、1.2%、2.2%、3.15%作为界限,将煤系烃源岩生气作用统一划分为5个阶段,其中主生气期门限R_o为2.2%,对应深度约为5 500 m;东濮凹陷石炭-二叠系源岩经历海西-印支期、喜山早期和喜山晚期三期成熟演化过程,其中古近纪沙一-东营期和新近纪明化镇中期-现今是主要生烃期,烃源岩演化普遍进入成熟-过成熟阶段;三期演化对应生烃贡献比例分别为9.28%、62.07%、28.64%,主力生烃范围集中在洼陷带及中央隆起带中部一带,煤生气贡献量最大、占68%.      

青藏高原中-南部新生代构造演化的热年代学制约

青藏高原新生代以来的隆升过程及特征长期以来广存争议.岩体中不同单矿物所记录的中低温热年代学信息适用于揭示较新年代地质体的隆升过程,可以为之提供有效制约.在青藏高原部分岩浆岩与变质岩露头区原位采集15块样品,利用锆石与磷灰石裂变径迹等热年代学结果为青藏高原中生代末期以来的隆升过程提供约束.其中,所获10块样品的锆石裂变径迹数据年龄范围为182~33 Ma,分别记录了渐新世之前青藏高原内不同块体间相互碰撞及高原内不同地区的构造热事件.特别是沿雅鲁藏布江缝合带分布的3个样品,锆石裂变径迹年龄结果一致显示始新世末期-渐新世早期该带存在一期显著的构造热事件.该构造热事件暗示在约36~33 Ma沿雅江缝合带发生过强烈的陆-陆硬碰撞.所获14块样品的磷灰石裂变径迹年龄范围为70.4~5.0 Ma,综合热史反演结果显示青藏高原南部中新世中晚期以来存在整体性隆升,特别是从上新世开始隆升速率显著加快.磷灰石裂变径迹年龄在空间分布上具有向高原东南部变年轻的趋势,表明青藏高原东南部在上新世以来的构造隆升较其他地区要强烈,暗示印度-亚洲板块碰撞驱动机制对该时期的高原隆升具有控制作用.此外,青藏高原中部在白垩纪末期-始新世可能即已隆升至相当高度,此后至今保持了相当低的剥蚀速率.      

南黄海中部隆起晚白垩世以来地层剥蚀的磷灰石裂变径迹分析

南黄海中部隆起自印支期以来经历显著的构造隆升及剥蚀过程.基于大陆架科学钻探CSDP-2井的钻井岩心,应用磷灰石裂变径迹技术研究了南黄海中部隆起晚白垩世以来的剥蚀过程及响应特征.所获得的8个磷灰石样品的裂变径迹年龄显示出两个年龄组,除单个样品为38±3 Ma外,其余样品都集中在（52±4）~（65±5）Ma范围内,基本反映了同一期构造热事件年龄,并且均远小于样品所处的二叠纪年龄,表明样品完全退火并记录了晚白垩世以来的热历史.样品热史模拟结果表明,基于泥岩镜质体反射率计算的最高古地温处于样品退火带温区范围内,各样品从晚白垩世早期（约100 Ma）以来经历持续的降温过程,在约80~75 Ma开始进入部分退火带.南黄海中部隆起第一期快速冷却降温过程出现在晚白垩世末期,并持续至古新世早期,随后进入古近纪表现为持续相对缓慢的降温过程,降温幅度约30 ℃,渐新世末期到中新世早期存在另一期快速冷却过程.热史模拟结果较好地指示了南黄海中部隆起晚白垩世以来的地层剥蚀响应特征.