南海东北部上层沉积物有机碳的沉积特征

南海北部拥有陆架?陆坡体系中最不稳定的峡谷群沉积环境,不仅是海洋有机碳沉积区域,更是陆架和深海之间物质传输的通道。于2019年和2020年分别采集一统峡谷和东沙群岛海域陆坡的上层沉积物样品（0～30 cm）,研究其有机碳含量和红外光谱吸收强度的垂直分布特征,探讨陆坡环境有机碳的迁移和沉积规律。结果表明,一统峡谷上层沉积物中有机碳含量由坡上、坡中至坡下逐渐降低,依次为1.14%～2.02%、1.01%～1.46%和0.60%～2.15%;东沙群岛海域陆坡上层沉积物中有机碳含量为0.52%～1.35%;4个站位有机碳的垂直变化不具有相似性。研究区域上层沉积物中有机物的红外光谱吸收呈现500～1500 /cm、2300～2500 /cm和3400～4000 /cm 3个集中出峰区;一统峡谷坡上沉积物中有机物红外光谱吸收特征与坡下相近,吸收强度均随深度增加而降低,坡中沉积物中有机物红外光谱吸收强度随深度变化不显著;东沙群岛海域沉积物中有机官能团的红外吸收率在中间层次出现突然增加的现象。研究区域峡谷沉积物中有机物主要由相邻峡谷坡上通过滑坡碎屑流直接运移到坡下,在坡中难以稳定存留;坡中沉积物中有机物被不断扰动而上下混合,其组成的垂直分布较为均匀。     

226Ra和228Ra对南海北部陆坡水团的示踪作用

镭同位素是研究海洋水体运动及混合过程理想的示踪物质。本文基于2017年3月春季南海北部陆坡海域调查,分析了水体中226Ra和228Ra的活度分布特征。研究结果表明:表层海水中226Ra和228Ra活度范围分别为6.4～10.7 dpm/100 L和4.6～26.0 dpm/100 L。表层海水中228Ra/226Ra放射性活度比、温度以及盐度变化表明调查区域表层水主要由南海海水和黑潮分支海水两种水团组成,结合双端元混合模型估算采样区域二者所占比重范围分别为0.13～1.05和?0.05～0.87。226Ra和228Ra在垂向上活度范围分别为5.9～29.7 dpm/100 L和2.6～6.5 dpm/100 L,通过镭同位素的垂向分布结合稳态假设和226Ra和228Ra的双箱模型估算了南海北部陆坡1500 m层以下海水的滞留时间范围为14～61 a。     

珠江口和南海北部海水中的总溶解无机As

利用氢化物发生-原子荧光光谱法（HG-AFS）分别对2014年10月和2015年6月珠江口、南海北部总溶解无机As（TDIAs,[TDIAs]＝[As5+]+[As3+]）的含量进行了测定,以探讨TDIAs在珠江口和南海北部的分布及其影响因素。夏季和秋季珠江口TDIAs的含量不存在显著性季节差异（t检验,置信度为95%）。夏、秋季珠江口TDIAs均呈现不保守混合行为,尤其在河海混合初期清除现象较明显,其清除百分数均在30%左右。珠江口向南海TDIAs的年输送通量约为（4.0~4.6）×105 kg。珠江口邻近海域表层TDIAs浓度较高,南海北部陆坡底层由于受到黑潮次表层水影响TDIAs浓度有所升高。夏、秋季南海北部陆坡TDIAs浓度不存在显著性季节差异。夏季南海北部主要受水团混合影响,表现出保守混合行为。珠江口和南海北部TDIAs浓度与世界其他河流以及大洋相比均处于自然水平。     

东沙群岛附近海域风候特征分析

目的利用近22年的CCMP(Cross-Calibrated,Multi-Platform)风场资料,对东沙群岛海域的风候特征进行深入研究,为军地海洋建设提供科学依据。方法利用具有高精度的CCMP风场资料,统计分析近22年期间东沙群岛附近海域的风候特征。结果东沙群岛附近海域的海表风速呈"W"状双峰型月变化。峰值出现在11、12和1月期间,海表风速在9 m/s左右,次峰值位于6月,海表风速在6 m/s左右,东沙海域的年平均风速为6.5 m/s。东沙海域的海表风速表现出"U"型日变化特征。东沙附近海域的风速主要分布于3~5级,即3.4~10.7 m/s之间,1月的大风频率明显高于7月。1月和10月,东沙附近海域的风向以NE向为主,7月受西南季风影响显著,风向以S-SW向为主,4月风向则以ENE和SSE向为主。从全年来看,风向以偏东北向为主,S-SW向居其次。在近22年期间,东沙海域的海表风速整体上以0.0424 m/(s·a)的速度显著性逐年线性递增。结论运用高精度的CCMP风场资料,通过统计分析方法得到了东沙群岛海域的风候特征,对军地海战场环境建设具有科学支持作用。     

春季南海溶存N_2O的分布特征和海气交换通量

2005年4月28日至5月11日在南海北部进行了调查,测定了南海不同深度海水中溶解N2O的浓度.结果表明,表层海水中的N2O浓度范围在5.17～14.9 nmol/L,饱和度范围为90.4%～236.3%,除个别站位外,表层水体中N2O均处于过饱和状态,是大气中N2O的净源.在研究海域陆架-陆坡站位和海盆区站位N2O的垂直分布有一共同特点:透光层海水中N2O垂直混合较为均匀.利用Liss和Merlivat公式(LM86)以及Wanninkhof公式(W92)分别计算了南海N2O海-气交换通量,结果为-0.57～32.93 μmol/m2·d和-1.1～53.51 μmol/m2*d,此外,我们还估算了南海对大气N2O的贡献为0.15～0.24 Tg/a,要远高于开阔大洋.     

El Niño影响下春季南海北部表层水体CO2分压变化

采用走航连续观测系统分别在2011年5月和2015年5月对南海北部表层水体温度、盐度、溶解氧、叶绿素a和pCO_2进行了现场观测.在El Nio影响下,2015年5月华南地区及广东省降雨量偏多,大量冲淡水入海,南海北部冲淡水区域海表盐度显著降低,2015年5月冲淡水区域海表盐度平均值为(28.05±6.18),低于2011年5月的海表盐度平均值(29.65±2.58),同时实测冲淡水区域海表温度平均升高约2.10℃.冲淡水携带的营养物质和适度升高的海表温度共同促进了冲淡水区域浮游植物的繁殖.浮游植物光合作用不断地将海水中的游离CO2转化为有机碳,同时释放出氧气,使得水体pCO_2降低,2015年5月冲淡水区域pCO_2平均值为(286±95)μatm,低于2011年5月的pCO_2平均值(300±42)μatm.2015年5月实测获得离岸海域pCO_2平均值为(421±9)μatm,高于2011年5月pCO_2平均值(386±13)μatm,二者差值为35μatm,海表温度是离岸海域pCO_2的主要影响因子,2015年5月El Nio期间离岸海域SST升高1.96℃.El Nio影响下冲淡水区域的碳汇作用增加,离岸海域的碳源作用增强,冲淡水区域碳汇增加与离岸海域碳源增强基本抵消,2015年5月南海北部整体仍是CO_2弱汇区,约为-0.40 mmol·m~(-2)·d~(-1),与2011年5月通量值-0.58 mmol·m~(-2)·d~(-1)差别不明显.     

上新世青藏高原北部隆升事件的模拟检验（英文）

关于上新世阶段青藏高原北部是否存在显著隆升事件这一问题目前依然存在较大的争议。本研究尝试利用沙尘气候模拟方法对上新世高原隆升的可能性做一评估。北太平洋风尘记录显示亚洲内陆干旱化在三到四百万年存在非常显著的增强,这可能是由于全球气候变冷和/或青藏高原隆升引起的。基于此,我们利用一个耦合了沙尘模块的气候模式,通过一系列敏感性试验测试大气沙尘沉积通量对于上新世以来主要气候强迫,包括冰盖变化,海表温度,大气二氧化碳浓度和青藏高原北部地形的响应。可能引起粉尘通量变化的大气环流和沙尘源区面积两个因素的改变在试验中都被考虑。模拟结果表明,冰盖扩张、海表温度下降和大气二氧化碳浓度下降这些全球变冷因素仅能解释中上新世和末次盛冰期北太地区粉尘沉积通量改变量的约三分之二,而剩下的三分之一需要归因于青藏高原北部的隆升。高原北部的隆升可以显著恶化内陆干旱状况从而提升大气粉尘浓度,支持了上新世高原北部存在明显隆升事件这一观点。     

南海北部陆架海域枪乌贼中的六六六和DDT

初步探讨用鱿鱼作指示生物,监测离岸海域六六六(BHC)和滴滴涕(DDT)的污染。结果显示,南海北部陆架海域枪乌贼中BHC和DDT含量远低于国内外残留限量值,BHC含量为(0．0278-0．200)×10-9(湿重,下同),平均为0．101×10-9,在剑尖枪乌贼和中国枪乌贼中略高于杜氏枪乌贼中,稍显珠江口海域>粤西海域>粤东海域>台湾浅滩的区域分布; DDT含量为(0．193-4．74)×10-9,平均为0．941×10-9,在剑尖枪乌贼和杜氏枪乌贼中略高于中国枪乌贼,略呈珠江口>粤西≈粤东>台湾浅滩的分布。γ-BHC／ΣBHC比值为0％-69．8％,平均为18．6％,远低于其在商品BHC中的比值;DDE／ΣDDT比值为0％-67．7％,平均为28．4％,在个别近岸站的比值很低。推测南海北部陆架海域近年没有BHC类污染物输入,但局部可能有DDT类污染物输入。     

南海北部细菌丰度和细菌生产力分布及其与环境因子相关性

以2014年8月南海北部海水样品为研究对象,利用平板计数法和流式细胞仪计数法对南海北部表层和垂直海域可培养细菌和细菌总数分布状况进行研究,对细菌生产力进行测定,并结合环境因子进行相关性分析。结果表明:珠江口到南海北部海域,水平方向可培养细菌总数变化范围是3.70×102~1.42×103 CFU/mL,细菌总数变化范围是5.12×105~1.61×106 cells/mL,细菌生产力的变化范围是0.03~0.40 mg/m3/h;垂直方向上可培养细菌变化范围是1.08×103~9.00×103 CFU/mL,细菌生产力变化范围是0.01~0.08 mg/m3/h,其中表层海水中的细菌生产力明显高于底层。与环境因子相关性分析表明,水平方向上,影响南海北部表层海水细菌总数和细菌生产力的主要因素是温度、盐度、硝酸盐（NO₃-N）、硅酸盐（SiO₃-Si）、亚硝酸盐（NO₂-N）和磷酸盐（PO₄-P）（P < 0.05）;垂直方向上,影响南海北部可培养细菌总数的主要因素是NO₂-N（P < 0.05）,影响细菌生产力的主要影响因素是温度和盐度（P < 0.05）。可见,南海北部表层海水中细菌总数高于可培养细菌总数2~3个数量级,表明该海域表层海水存在大量不可培养细菌;细菌的生命活动在海水表层相较底层更为活跃。     

中国东部春季一次强冷锋活动空气污染输送过程分析

利用CMAQ(4.7.1)和HYSPLIT后向轨迹模式,结合长岛和洪泽湖站点污染物观测数据,对2011年3月31日—4月3日影响我国东北部地区的一次典型强冷锋天气空气污染过程进行模拟分析,验证表明模式能较好地模拟此次强冷锋过程. 由结果可知,此次强冷锋前后污染物浓度呈先升后降又上升的现象. 在冷锋移动过程中,锋前出现一条高浓度污染带,锋面将污染物抬升至800～500 hPa的高度,使污染物在对流层中层快速向西太平洋传输;冷锋对当地污染物的去除不仅有水平方向的推动作用,还会使污染物向高空输送. 锋面过后污染物浓度急剧降低,冷锋对长岛站点SO₂、O₃、NO_x、PM_2.5的清除率分别为90.87%、34.10%、50.56%、72.69%,对洪泽湖站点则分别为82.53%、50.45%、65.11%、36.80%. 锋面过去1~2 d后,高压控制天气形势下污染物再次开始积累、浓度回升. 冷锋前后污染物形成一个“积累—锋前抬升—高空平流输送—锋后大风清除—积累”的循环.      

全球SST的季节特征及长期变化趋势分析

利用来自NCEP/NCAR的Sea Surface Temperature(SST)资料,对全球海域近150 a SST的季节特征和逐年变化趋势进行分析。结果表明:(1)全球大部分海域SST呈显著的逐年线性递增趋势,同时也表现出很大的区域性差异,线性递增趋势较强的海域主要集中在:北太平洋中部海域(0.003~0.006℃/a)、赤道中东太平洋(0.004~0.006℃/a)、南大西洋大部分海域(0.006~0.01℃/a)、南印度洋西部海域(0.006~0.009℃/a),仅在冰岛西南部海域、两极部分海域呈显著的递减趋势,与全球变暖的大背景相吻合;(2)全球部分海域的SST变化趋势由冬季占主导,部分海域的SST变化趋势由夏季占主导;(3)全球海域存在三大永久性暖池,且具有2.78~3.13 a、3.45 a、5.26~5.88 a的共同周期及100 a的长周期震荡。     

FY-3C/VIRR数据中国周边海域区域SST反演算法开发

已有的验证结果显示风云三号C星（Fengyun-3C,FY-3C）搭载的可见光红外辐射仪（visible and infrared radiometer,VIRR）反演的业务化海洋表面温度（sea surface temperature,SST）产品存在较大偏差。根据FY-3C/VIRR的热红外通道设置,分别选择非线性SST算法（non-linear SST,NLSST）和三通道非线性算法（triple window NLSST,TNLSST）开发适用于中国周边海域的白天和夜间区域SST反演算法。通过对卫星热红外波段的亮温和现场数据进行晴空海洋匹配样本数据构建,利用回归拟合方法获得NLSST和TNLSST的算法系数。采用独立样本数据对区域算法进行验证,白天数据的偏差和标准差分别为0.082 ℃和0.633 ℃,夜间为?0.007 ℃和0.557 ℃。以OISST（optimum interpolation SST）为参考值,将区域算法反演的SST与国家卫星气象中心的业务产品进行对比,结果显示区域算法将白天SST的偏差和标准偏差从0.047 ℃和0.743 ℃减小到0.031 ℃和0.641 ℃,夜间从0.184 ℃和0.708 ℃减小到0.034 ℃和0.556 ℃。     

河北海域海面温度遥感反演业务化算法

对MODIS数据海面温度反演传统劈窗算法进行修正,建立了适用于河北海域的海面温度反演模型。模型的系数是通过河北近海海域海面温度的实测数据与准同步的MODIS数据回归获得。利用实测数据对模型精度进行验证。结果表明,模型反演值与实测值一元线性回归R2为0.984,平均误差为0.4℃,平均相对误差为2.3%,均方根误差为0.5℃,满足业务化监测要求。最后将该反演模型应用到了2012~2014年河北海域海面温度遥感监测,分析统计年际变化趋势。该模型能够较真实地反映河北海域海面温度的分布变化状况。     

多参数指示南极普里兹湾浮游植物的时空变化

以南极普里兹湾沉积物为研究对象,运用气相色谱技术,研究了生物标志物菜子甾醇、甲藻甾醇、长链烯酮对应指示的硅藻、甲藻、颗石藻等浮游植物的生产量和种群结构的历史变化,结合2001—2011年实测和遥感水体ρ(Chla)(Chla为叶绿素a)及SST(海水表层温度)数据,探讨了该湾浮游植物生产量时空变化特征及其影响因素. 结果表明:过去100多年间南极普里兹湾浮游植物总生产量(212.04~759.10 ng/g)〔以w(菜子甾醇)+w(甲藻甾醇)+w(长链烯酮)计〕和w(硅藻)所占比例(62.28%~87.13%)〔以w(菜子甾醇)所占比例计〕均呈上升趋势,而w(甲藻)所占比例(10.09%~27.98%)〔以w(甲藻甾醇)所占比例计〕和w(颗石藻)所占比例(1.97%~9.74%)〔以w(长链烯酮)所占比例计〕则呈下降趋势. 全球变暖背景下浮游植物种群变动通过改变南大洋对CO₂的吸收进而影响全球碳循环. 水体ρ(Chla)与沉积生物标志物指示的浮游植物总生产量均具有湾内高、湾外低的空间分布特征. 湾内ρ(Chla)与SST的年际变化趋势相似,二者以2002—2003年和2009—2010年相对较高,SST分别为-0.30和0.01 ℃,ρ(Chla)分别为1.69和2.31 mg/m3;以2001—2002年和2010—2011年相对较低,SST分别为-1.19和-0.95 ℃,ρ(Chla)分别为1.08和0.79 mg/m3,表明该湾SST变化可较明显地影响浮游植物的生长.      

北太平洋柔鱼渔场时空分布与海洋环境要素的研究

根据2010 年7~9月和2011年7~10月“舟渔1301#” 2个航次的北太平洋柔鱼渔场海上调查资料,利用渔获生产数据?海况天气数据以及同期的卫星遥感获取的海表面温度(SST) ?海表盐度(SSS)及叶绿素a (Chl-a)浓度和海流等数据,分析柔鱼的中心渔场分布与海洋环境的变动关系.研究结果显示:整个调查期间渔获频次在SST和Chl-a因子上均呈正态分布,渔场高产的最适SST范围为18~20℃, 最适SSS范围为33.60‰~34.80‰, 最适Chl-a浓度范围为0.08~0.24mg/m3,其中SST与柔鱼渔场之间有较好的匹配关系,中心渔场通常位于18~20℃的等温线附近,且位置一般出现在冷水团和暖水团交汇区的冷水团一侧;中心渔场位于亲潮和黑潮交汇混合区的向北一侧,离交汇地带的距离较近,而且随着时间的推移,渔汛期间中心渔场的位置逐步往其向西北方向移动.总体上多个环境因子皆可作为确定潜在中心渔场的指标,但以海表水温为最佳,另外辅助寒?暖流的交汇情况以及Chl-a浓度?天气海况等因素来综合分析,判断渔场的中心位置会更准确.     

秦皇岛海域微微藻褐潮遥感监测方法初探

微微藻褐潮在我国是一种新出现的海洋生态灾害。本文针对秦皇岛海域微微藻褐潮高发区,探讨利用卫星遥感技术监测微微藻褐潮的可行性。首先利用MODIS数据反演秦皇岛海域叶绿素a（Chl a）浓度和海面温度（SST）判别水色异常区域,然后通过HJ-1号卫星真彩色影像中褐潮水体与非褐潮水体之间的水色差异,综合判读褐潮,最后以2014年5月秦皇岛海域的卫星遥感数据为实验数据进行实例研究。结果表明,当Chl a≥2.5 mg/m3和15℃≤SST≤25℃时为海水水色异常阈值,并且褐潮水体在HJ-1号卫星真彩色影像中呈明显的黄绿色,该综合判别法用于微微藻褐潮监测是可行的,这为进一步开展微微藻褐潮业务化监测奠定了基础。     

Numerical analysis of the role of sea breeze fronts on air quality in coastal and inland polluted areas

The role of moving sea breeze fronts on air quality in coastal and inland polluted areas was investigated by the numerical simulation of the transport/chemistry of air pollutants, using detailed structures of eddy diffusivity, temperature and flow fields associated with the moving sea breeze fronts. The eddy diffusivity field used was the output of a two-equation turbulence model (i.e. the k-ϵ model) and reasonably well expressed dynamical nature of turbulence in sea breeze, at its front and in an inland mixed layer (Kitada et al., 1987, Proc. Envir. Sani. Eng. Res.23, 103–113). The transport/chemistry of pollutants was calculated using a comprehensive Eulerian model, which adopts more than twenty chemical species advected (Kitada et al., 1983, Proc. 3rd. Int. Symp. on Numer. Methods in Engng, pp. 223–233; Carmichael et al., 1986, Atmospheric Environment20, 173–188).Several cases of numerical simulations were performed, being characterized by the locations of emission sources (i.e. coastal or inland), and the temporal activities of those. Results showed the following. In the coastal-source cases, (1) a circulation behind the sea breeze front was responsible for maintaining high concentration zone of photochemical product, just behind the front; (2) the local maximum of the product's concentration appeared at the upper part of the circulation (i.e. around a height of 500 m), where the temperature profile was stably stratified; (3) the concentration profile was vertically-uniform in the lower part of the circulation, where the thermal internal boundary layer extended over; in the inland-source cases, (4) updraft at the front swept away pollutants into the upper layer. Thus the vertical profile of the pollutant, having a peak at a higher level of 900–1000 m above ground, was formed; (5) this polluted zone at the higher layer remained for several hours after the front passed over. Finally, these indicate that the passage of the sea breeze front can result in complex layering of pollutants.     

中国南海海洋国土开发与管控研究展望

南海是中国最大的边缘海,也是目前海洋国土管控问题最多的区域。首先从海洋国土的概念、内涵和属性分析入手,归纳海洋国土开发与管控的特殊性和复杂性;同时溯及南海国土资源的开发历程,确定当前存在的主要国土空间安全问题。以此为基础,梳理南海国土开发与管控的相关议题,将其分为资源—生态维度和人文—制度维度两大问题群,并结合当前研究动态,对相关议题进行评述和讨论。本文认为：南海国土开发与管控的核心议题主要集中在三个方面,即南海开发与管控的基础理论研究、南海区域开发及规划的应用政策研究以及南海国土开发与管控问题的多尺度实证研究。希冀本文对厘清中国海洋国土开发与管控的研究课题,进一步完善中国海洋国土管控机制起到积极的参考作用。     

Fossil proxies of near-shore sea surface temperatures and seasonality from the late Neogene Antarctic shelf

We evaluate the available palaeontological and geochemical proxy data from bivalves, bryozoans, silicoflagellates, diatoms and cetaceans for sea surface temperature (SST) regimes around the nearshore Antarctic coast during the late Neogene. These fossils can be found in a number of shallow marine sedimentary settings from three regions of the Antarctic continent, the northern Antarctic Peninsula, the Prydz Bay region and the western Ross Sea. Many of the proxies suggest maximum spring–summer SSTs that are warmer than present by up to 5 °C, which would result in reduced seasonal sea ice. The evidence suggests that the summers on the Antarctic shelf during the late Neogene experienced most of the warming, while winter SSTs were little changed from present. Feedbacks from changes in summer sea ice cover may have driven much of the late Neogene ocean warming seen in stratigraphic records. Synthesized late Neogene and earliest Quaternary Antarctic shelf proxy data are compared to the multi-model SST estimates of the Pliocene Model Intercomparison Project (PlioMIP) Experiment 2. Despite the fragmentary geographical and temporal context for the SST data, comparisons between the SST warming in each of the three regions represented in the marine palaeontological record of the Antarctic shelf and the PlioMIP climate simulations show a good concordance.     

川渝地区夏季降水与赤道印度洋海温的诊断分析

利用川渝地区1960-2006年逐月降水量资料和美国NOAA Research/ESRL逐月再分析海表温度(SST)资料,采用经验正交函数分解(EOF)、点相关、合成分析和奇异值分解(SVD)等方法,详细探讨了川渝地区夏季降水量与赤道印度洋海温的关系。结果表明:川渝夏季降水量EOF分解得出的第一模态占总方差的27.8%,降水量的空间分布为全区一致型;川渝地区夏季降水量与赤道印度洋海温区域(10°N~16°S,57~77°E)(下称关键区)存在显著相关。合成分析指出关键区海温异常偏暖(冷),对应川渝地区夏季降水量比常年同期偏多(少)。通过SVD分解发现,川渝地区夏季降水量与关键区海温呈显著相关,具体表现为印度洋关键区海温与川西高原和盆地东部夏季降水量呈同位相变化,与盆地中部降水量呈反位相变化。