东中国海黑潮海洋锋的季节变化特征及其成因

利用高分辨率海洋和大气再分析资料研究了东中国海黑潮海洋锋的季节变化特征及其成因。研究表明,东海黑潮海洋锋存在明显的季节变化,从冬季到次年春季逐渐增强,并在春季达到最强,初夏以后强度逐渐减弱,9—10月达到全年最弱。通过诊断混合层热流量方程发现,东海黑潮区一年四季均表现为暖的温度平流,有利于海洋锋的形成和维持,该暖平流也存在季节变化并在春季达到最大,对海洋锋在春季达到最强起了重要作用。海气界面净热通量在秋冬季对海洋锋的形成有促进作用,有利于海洋锋增强,而在春夏季则起抑制作用,促进海洋锋消亡。温度垂直输送全年对海洋锋起一定程度的抑制作用。总之,在海温水平平流和海表净热通量的共同作用下导致海洋锋春季达到最强,而夏秋季海表净热通量和温度垂直输送作用的共同作用致使海洋锋减弱并最后消失。因此,海洋的动力和热力共同作用导致了东海黑潮海洋锋的季节变化,其中海温水平平流和海表净热通量对海洋锋的季节变化起主要作用,而温度垂直输送项对海洋锋的发展起抑制作用,但影响相对较小。     

Population genetic diversity and structure of a dominant tropical seagrass,Cymodocea rotundata,in the Western Pacific region

Cymodocea rotundata is an ecologically important tropical pioneer seagrass species distributed in the Indo‐Pacific region. The population genetic diversity and structure of this species were analysed at 46 sites spanning the Philippines, Ryukyu Islands (northern limit) and Hainan Island, by using microsatellite simple sequence repeat (SSR) markers. Analyses revealed the persistence of C. rotundata likely relies on local population dynamics and fitness influenced by environmental gradients, with sexual reproduction prevalent in the Philippines while the Ryukyu and Hainan populations were predominantly established by clonal spread. Analysis of molecular variance showed significant genetic differentiation (P < 0.001) among three geographic regions: the Philippines, Ryukyu and Hainan. Furthermore, the mean fixation index value was very high (F_ST = 0.36), indicating poor dispersal potential or limited gene flow. Allelic richness and heterozygosity of C. rotundata was comparable in the Philippines and Ryukyu Islands populations. More private alleles were found in the Philippines and excess heterozygotes in the Ryukyu Islands. STRUCTURE analysis revealed that the Ryukyu and Hainan populations were mosaics of admixed alleles of individuals from the Philippines. An assignment test suggested that recruitment occurs from the Northeast Philippines to Ryukyu Islands. These results suggest that the Philippine populations are tropical seagrass hotspots and perhaps the origin of the populations in the Ryukyu and Hainan Islands. This scenario is most likely driven by the Kuroshio Current and island integration events during plate tectonic activities. The Philippine Archipelago is considered of high importance for conservation objectives and management plan of seagrasses. Likewise, the Ryukyu Islands are also important in terms of conserving regional diversity because locally adapted genotypes have important evolutionary potential in the face of environmental change.     

黑潮延伸体上游中尺度涡场的年代际振荡及其相关机制

黑潮延伸体上游区域的中尺度涡场的涡动能和涡特征尺度存在显著地年代际振荡,和黑潮延伸体路径的年代际变化有很好的相关性。当黑潮延伸体路径比较稳定时,其上游区域涡动能比较高,涡特征尺度比较大,反之相反。通过对黑潮延伸体上游区域的中尺度涡场进行集合分析发现:当黑潮延伸体处于稳定状态时,上游涡场几乎是各向均匀地,有轻微的径向伸长;而当黑潮延伸体处于不稳定状态时,上游的中尺度涡场有显著地纬向伸长。对与中尺度涡场的产生相关的线性斜压不稳定和正压不稳定进行了计算分析,结果显示,线性斜压不稳定不是控制中尺度涡场年代际变化的机制,而正压不稳定对中尺度涡场的年代际变化有积极的贡献。不稳定产生的中尺度涡之间存在非线性涡-涡相互作用。     

基于20a卫星高度计数据的黑潮变异特征

黑潮作为一支典型的西边界流,其路径变化特征及其相关的物理现象对于渔业和航海有着不可忽视的影响。本文基于改进的特征线方法,利用1992~2012年的高度计绝对动力地形数据提取了整个黑潮流区逐月的黑潮主轴和边界位置,并对沿轴速度、主流宽度、表层水体输运以及路径标准差等黑潮特征量进行了分析研究。结果表明,黑潮整体的沿轴速度在夏秋季较大,最大值可达0.95 m/s,而在冬季的速度较小;黑潮主流宽度在10、11月份达到最大值;黑潮表层水体输运在夏季最大,春秋两季次之,冬季最小。沿黑潮流路分区域对黑潮特征进行分析,结果表明,越往黑潮下游,其沿轴速度、主流宽度和表层水体输运越大,同时沿轴速度和表层水体输运量最大值出现的时间也越晚,黑潮主轴位置相对于其多年平均的偏离程度越大,且随时间波动也越强烈。     

POM模式在日本南部黑潮路径变异研究中的应用

日本南部黑潮路径变异对北太平洋地区的气候和环境具有显著的影响,对黑潮路径变异的研究具有重要的意义。本文利用POM(Princeton Ocean Model)数值模式模拟了日本南部黑潮的路径变异情况,分析了黑潮大弯曲路径形成的可能机制。研究结果表明,当黑潮处于非大弯曲路径时,相对位势涡度的平均值呈现递减趋势,说明日本南部低位势涡度水在不断积累,这样会使得四国再循环流的强度增强,迫使黑潮保持平直路径,同时,近岸黑潮垂直流速剪切增大,斜压不稳定性的作用也逐渐增大;当黑潮从非大弯曲路径向大弯曲路径过渡时,再循环流强度的减弱会导致黑潮的流速剪切减小。根据海表高度异常场以及海洋上层流场信息发现,近岸黑潮附近的气旋涡会随着再循环流区域反气旋涡的东侧向南运动,最终导致黑潮大弯曲的发生。分析涡流的能量,结果显示,黑潮大弯曲路径的形成与斜压不稳定性密切相关。     

圆回线和矩形回线源瞬变电磁响应差异性计算

在回线源瞬变电磁发展的早期,往往使用圆回线产生的场来近似模拟多边形回线的场。为了对这种近似的影响进行分析,本文以矩形回线为例,对圆回线近似模拟多边形回线的误差进行计算。首先,根据给出的圆回线和矩形回线内外任一点的感生电动势新的计算方法,对两种回线装置内的感生电动势分布进行对比。研究结果表明:在扩散场早期,圆回线和矩形回线场的等值线分布形态存在较大的差别,而在扩散场中晚期,两种回线感生电动势相对误差较小。两种回线感生电动势相对误差的变化特征可以用感应电流烟圈扩散的理论进行解释。通过理论模型的分析可知,圆回线近似矩形回线会对浅层电性结构分析带来较大影响。     

Response of ocean dynamics to multiple equilibria of the Kuroshio path South of Japan

Variability of the Kuroshio path to the south of Japan plays a central role in the local climate change and exerts tremendous influences on the local atmosphere and ocean. In this study, the response of ocean dynamics, in terms of the eddy kinetic energy (EKE), potential vorticity (PV), relative vorticity, and eddy-mean flow interaction, to the Kuroshio path change is discussed. Kuroshio path south of Japan includes the near-shore non-large meander (nNLM), the off-shore non-large meander (oNLM), and the typical large meander (tLM). Analyses reveal that the distribution of EKE, PV, relative vorticity, and energy exchange between the eddy field and the mean flow respectively varies with the Kuroshio path: (1) The tLM has the maximum EKE along the path; (2) The positive and negative PV are located at the onshore and offshore side of Kuroshio axis, respevetively; (3) The distributions of anomalous relative voritcity of nNLM, oNLM, and tLM are consistent with sea surface height anomalies (SSHAs); (4) The tLM has the largest energy exchange between the eddy field and the mean flow in terms of the rate of barotropic energy conversion. On the other hand, the stability analysis of ocean currents suggests that the three Kuroshio paths south of Japan have their own intrinsic properties of the instability.     

不受地理位置限制的地热和太阳能联合发电系统

为解决能源问题,开发可再生能源,利用闭式循环将地热系统和太阳能系统联合起来发电.发电系统可以避免因大规模开发利用地热水资源可能造成的地震、地面沉降、地热水资源衰减、地热水有害成分污染、热污染等环境问题,也可以克服地热发电和太阳能发电受地理位置限制的缺点.地热系统地下部分由两垂深3～5km的井在井底由一5～7km的水平井连接而成,水平井中流体温度可达150℃左右,适合于ORC发电.太阳能系统采用槽式聚光镜集热,集热流体可选水或油,最高温度可达350℃以上.ORC一级循环工质为水,二级循环工质为异丁烷;ORC发电效率,白天最大为20%,晚上最大为12%.系统采用化学储能,储能密度为显热储能和潜热储能的10倍以上.钻井和完井、太阳能热能转换、载热流体、ORC和储能等技术的研究结果证明该系统是可行的.     

地下闭式循环地热交换发电系统简介

为解决能源问题而提出了地下闭式循环地热交换发电系统.该系统地下部分通过全井下套管形成一个封闭系统,克服了传统地热发电和干热岩发电受地质条件制约、对环境造成危害等缺点,是一种新型的不依赖位置、环境友好的地热发电系统.采用大位移技术进行钻井,应用悬链线技术对井身剖面结构进行了优化,提出了地下连接技术要求,应用分支井和膨胀套管技术固井,设计了水泥配方并进行了相关试验,优化了载热流体,计算了有机工质朗肯循环(ORC)的发电效率.     

关于黑潮延伸体海域水体的三维热结构时-空变化特征研究

基于西北太平洋Argo数据资料,利用参数化方法,从Argo温盐剖面数据中提取出一系列特征动力参数,定量分析黑潮延伸体海域水体的三维热结构的时-空变化特征、季节变化特征及其与地形和环流的关系.结果表明:黑潮延伸体海域水体的海表面温度存在着明显的冬春弱,夏秋强的季节变化特征,冬季平均海表面温度为15℃,夏季则达到了27℃;...