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中国科学：地球科学 2022年第8期52卷 1577-1590页

作者：孙天琪徐兆凯常凤鸣李铁刚中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室青岛266061 中国科学院大学北京100049 中国科学院第四纪科学与全球变化卓越创新中心西安710061 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071 自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室青岛266061

当前,南极冰盖的季节性消融与扩张影响着西风带的位置、西风的强度以及澳大利亚西南部的降水和陆表风化剥蚀.中新世是地球气候系统从温室向冰室过渡的重要时期,期间伴随着东南极冰盖的大规模消融与扩张以及最终永久性冰盖的形成,且当时... 详细信息

当前,南极冰盖的季节性消融与扩张影响着西风带的位置、西风的强度以及澳大利亚西南部的降水和陆表风化剥蚀.中新世是地球气候系统从温室向冰室过渡的重要时期,期间伴随着东南极冰盖的大规模消融与扩张以及最终永久性冰盖的形成,且当时的澳大利亚较现今更接近南极地区,进而使其成为研究大气圈、水圈、岩石圈和冰冻圈间耦合关系的理想靶区.基于对国际大洋发现计划369航次U1516站位沉积物碎屑态组分物质堆积速率、粒度、黏土矿物和元素组成的综合性测试分析,我们重建了中新世构造时间尺度上澳大利亚西南部的陆表风化剥蚀与气候演化历史:早、中中新世(22~12.7Ma)时澳大利亚西南部气候干燥,陆表风化作用弱,陆源物质向海洋的输送量小;12.7~8Ma时澳大利亚西南部降水增多,陆表风化作用增强,河流入海量增加.这与前人在附近站位的研究结果非常一致,可能指示着:中中新世气候转型期(约14.8~12.8Ma)东南极冰盖扩张,南半球表层海水温度持续下降,促进了南极周边地区海冰的发育,使得西风带位置北移且西风强度增强,进而为澳大利亚西南部带来更多的降水.另外,我们还发现中新世南亚季风与西风带的演化同步,表明当时的南亚季风系统也可能受到了南半球高纬信号的影响,据此推测永久性东南极冰盖形成(约12.8Ma)之后深海温度的明显下降和经、纬向表层海水温度梯度的扩大在南极信号向低纬传递过程中发挥了重要作用.

关键词：中新世澳大利亚西南部气候演化控制因素国际大洋发现计划

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晚始新世-渐新世东南印度洋沉积物源-汇过程及其古气候指示意义

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地质科技通报 2022年第3期41卷 9-19页

作者：范庆超徐兆凯孙天琪李铁刚常凤鸣中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 中国科学院第四纪科学与全球变化卓越创新中心西安710061 自然资源部第一海洋研究所海洋沉积与环境地质重点实验室山东青岛266071

晚始新世-渐新世期间南大洋及其周边地区的古气候响应研究有助于我们更好地认识地质历史上的重大气候转型机制和预测未来地球系统对于气候突变的响应,然而迄今为止,仍缺乏对该区域周边陆地的古气候响应研究。基于国际大洋发现计划(IODP)... 详细信息

晚始新世-渐新世期间南大洋及其周边地区的古气候响应研究有助于我们更好地认识地质历史上的重大气候转型机制和预测未来地球系统对于气候突变的响应,然而迄今为止,仍缺乏对该区域周边陆地的古气候响应研究。基于国际大洋发现计划(IODP)369航次U1516站位深海沉积物的年龄框架以及常量、微量和稀土元素组成,确定了该沉积物主要来源于澳大利亚西南部大陆,进而重建了构造时间尺度上物源区的化学风化历史。在此基础上,探讨了晚始新世-渐新世气候转折期南大洋周边大陆的古气候演化过程及其对于全球气候变化和区域古地理改变的响应。在始新世-渐新世转折期[34.1,33.6)Ma和[31.3,29.8)Ma期间,物源区的古气候主要受控于邻近区域古地理格局重大变化的影响,具体表现为气候条件趋于干冷和陆表化学风化强度降低的特征。在[33.6,31.3)Ma和[29.8,25.2]Ma期间,物源区的古气候则主要响应全球气候的变化,在前一阶段由干冷向湿热转变,而陆表化学风化强度相应增高;在后一阶段,气候保持在相对稳定的干冷状态,陆表化学风化强度也较弱。

关键词：国际大洋发现计划碎屑沉积物古气候始新世-渐新世东南印度洋化学风化气候转型源-汇过程

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渤海湾西岸全新世以来沉积物地球化学与黏土矿物特征及其对环境和气候的响应

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海洋地质与第四纪地质 2021年第2期41卷 75-87页

作者：杨士雄叶思源何磊袁红明赵广明丁喜桂裴绍峰路晶芳中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室青岛海洋地质研究所青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室青岛266061

通过对渤海湾西岸BXZK11孔沉积物黏土矿物、地球化学元素组分、粒度分析以及AMS14C年代测定并与研究区周边6个具有较好年龄控制的钻孔剖面对比,结合黏土矿物蒙脱石/(伊利石+绿泥石)比值以及元素Al/Si和Al/Na比值对气候变化的响应,探讨... 详细信息

通过对渤海湾西岸BXZK11孔沉积物黏土矿物、地球化学元素组分、粒度分析以及AMS14C年代测定并与研究区周边6个具有较好年龄控制的钻孔剖面对比,结合黏土矿物蒙脱石/(伊利石+绿泥石)比值以及元素Al/Si和Al/Na比值对气候变化的响应,探讨了渤海湾西岸地区全新世以来沉积环境以及气候变化过程。结果表明,末次盛冰期到8830 ***,海平面快速上升,海水临近研究区,沉积物以黄河古河道沉积为主,气候温凉略湿;8830~6255 ***,海侵范围达到最大,研究区主要为潮坪-浅海环境,气候温暖湿润;6255~3650 ***,海平面逐渐降低,沉积环境为前三角洲沉积,沉积物为黄河三角洲的一期超级叶瓣,气候转为温凉稍湿;3650~2780 ***,海平面趋于稳定,三角洲不断进积,为三角洲前缘环境,气候向凉干方向变化;2780 ***至今,古黄河三角洲不断进积,该区变成三角洲平原环境,气候凉干与现今相似。

关键词：黏土矿物地球化学沉积环境全新世渤海湾西岸

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印度洋赤道潜流年际变化特征及其与印度洋偶极子的联系

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海洋与湖沼 2022年第1期53卷 19-32页

作者：李俊灵徐康王卫强谢强中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室广东广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院大学北京100049 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 中国科学院深海科学与工程研究所海南三亚572000 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071

印度洋赤道潜流(equatorial undercurrent,EUC)是赤道流系的重要组成部分,对印度洋物质输运和能量交换有着重要意义。基于SODA3.4.2海洋再分析数据,对印度洋EUC的三维空间结构和年际变化特征进行分析,并揭示其年际变率与印度洋偶极子(In... 详细信息

印度洋赤道潜流(equatorial undercurrent,EUC)是赤道流系的重要组成部分,对印度洋物质输运和能量交换有着重要意义。基于SODA3.4.2海洋再分析数据,对印度洋EUC的三维空间结构和年际变化特征进行分析,并揭示其年际变率与印度洋偶极子(Indian Ocean dipole, IOD)的联系。结果显示,气候态上,印度洋EUC出现在冬末春初(2~4月)和夏末秋初(8~10月)季节,且空间结构关于赤道呈南北对称分布,其半年周期变化是由赤道纬向东风所引起的向东的次表层压强梯度力(pressure gradient force, PGF)所驱动。年际尺度上,印度洋EUC的结构和强度显著受到IOD的调控,即EUC在正IOD期间几乎能够维持一整年,其强度春季增强、夏季减弱,再随着正IOD的成熟而达到最强,同时其流核中心往赤道东南稍稍偏移。动力诊断结果表明,赤道印度洋次表层向东的PGF是表征印度洋EUC年际变化的重要指标,主导了EUC的年际变化。因此,在IOD期间,风-温跃层-海表温度之间的正反馈机制通过影响印度洋次表层PGF进而调制了EUC的年际变化,同时加强(减弱)的EUC也将通过补偿赤道东印度洋的上升流进而维持正(负) IOD的发展。

关键词：印度洋赤道潜流印度洋偶极子年际变化赤道纬向风异常纬向压强梯度力

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多普勒激光雷达多波束测风精度及获取率分析

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光学学报 2021年第10期41卷 1-8页

作者：宋小全龙文睿云龙卢超尹嘉萍中国海洋大学信息科学与工程学院海洋技术系山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 深圳市环境监测中心站广东深圳518049 深圳市国家气候观象台广东深圳518040 青岛镭测创芯科技有限公司山东青岛266101

相干多普勒激光雷达作为观测风场信息的有效探测工具,广泛应用于不同场景的风场以及大气观测。2019年8月,研究人员利用相干多普勒激光雷达在深圳市石岩综合气象观测基地连续开展了13 d的风廓线观测实验。分析了多普勒波束扫描模式下五... 详细信息

相干多普勒激光雷达作为观测风场信息的有效探测工具,广泛应用于不同场景的风场以及大气观测。2019年8月,研究人员利用相干多普勒激光雷达在深圳市石岩综合气象观测基地连续开展了13 d的风廓线观测实验。分析了多普勒波束扫描模式下五波束法、三波束法和二波束法反演结果的异同及这些方法对测风精度和数据获取率的影响。数据比对结果表明,三波束法和二波束法的反演结果与五波束法所得结果有较好的一致性。针对激光雷达实际观测中系统或大气状态如云雾、降水等导致个别波束信噪比较低的问题,需灵活选取波束以反演风场、增加数据获取率,得到的探测高度平均提高量为100~400 m。

关键词：大气光学激光雷达多普勒波束扫描模式精度获取率

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亚洲大陆边缘沉积学研究进展(2011—2020)

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矿物岩石地球化学通报 2021年第2期40卷 319-336页

作者：石学法乔淑卿杨守业李景瑞万世明邹建军熊志方胡利民姚政权董林森王昆山刘升发刘焱光自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266037 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071

近十年来,我国在亚洲大陆边缘沉积学和古海洋学研究中取得了突破性进展。在空间上,对北起拉普捷夫海、南至孟加拉湾的广大海域进行了沉积物调查取样,开展了跨纬度"源-汇"过程研究,建立了陆架第四纪高分辨率地层层序,初步揭示... 详细信息

近十年来,我国在亚洲大陆边缘沉积学和古海洋学研究中取得了突破性进展。在空间上,对北起拉普捷夫海、南至孟加拉湾的广大海域进行了沉积物调查取样,开展了跨纬度"源-汇"过程研究,建立了陆架第四纪高分辨率地层层序,初步揭示了构造运动、海平面变化、亚洲季风、海冰、海流以及人类活动等因素在不同时空尺度上对亚洲大陆边缘"源-汇"过程的基本控制作用。在南海通过国际大洋钻探获取的沉积记录,发现了低纬区水、碳循环直接响应地球轨道变化的证据,提出了低纬过程也能驱动全球气候变化的新认识。通过现场观测,揭示了台风、风暴潮、热带风暴等对陆架沉积和动力过程的影响,阐述了内孤立波、中尺度涡、等深流和浊流等在南海沉积物输运中的作用。对末次冰期以来暖池、黑潮、北太平洋中层水等的演化及其对沉积作用的影响研究也取得了创新性的成果。未来亚洲大陆边缘沉积学的研究应加强现代沉积过程的长期连续观测,重视地质记录中环境演变信号的精确解译,深化数值模拟技术和海洋沉积大数据的挖掘与使用。

关键词： “源-汇”过程古海洋和古气候海底观测亚洲大陆边缘

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印度尼西亚海潮致混合研究现状与展望

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海洋科学进展 2021年第1期39卷 1-8页

作者：魏泽勋徐腾飞王永刚李淑江滕飞自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

印度尼西亚海(简称印尼海)位于热带太平洋和印度洋交汇的海域,是全球最大的内潮生成海域。内潮耗散导致强烈的潮致混合,一方面将温跃层以下的海水卷入上层,降低印尼海海表温度,之后通过海气相互作用产生显著的天气和气候效应;另一方面... 详细信息

印度尼西亚海(简称印尼海)位于热带太平洋和印度洋交汇的海域,是全球最大的内潮生成海域。内潮耗散导致强烈的潮致混合,一方面将温跃层以下的海水卷入上层,降低印尼海海表温度,之后通过海气相互作用产生显著的天气和气候效应;另一方面对穿越印尼海的印度尼西亚贯穿流的物质与能量输运也有着重要影响。自Arlindo计划以来,人们对印尼海潮致混合的认识不断深化,并通过在海洋环流数值模式中考虑印尼海强潮致混合过程,提升了对印尼海和全球大洋环流的模拟效果。但由于缺乏现场观测资料和针对性的潮致混合参数化方案,印尼海潮致混合特征的定量描述及其在海洋环流与气候模式中的表达尚未完全解决。本研究对印尼海潮致混合及其在海洋环流和气候数值模式中的应用的最新研究成果进行了概述和展望,并对未来该海域混合观测方案和潮致混合参数化方案提出了针对性建议。

关键词：印度尼西亚海潮致混合印度尼西亚贯穿流数值模拟

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星载海洋激光雷达叶绿素剖面探测能力估算

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红外与激光工程 2021年第2期50卷 111-119页

作者：朱培志刘秉义孔晓娟杨倩中国海洋大学信息科学与工程学院海洋技术系山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院海洋仪器仪表研究所山东青岛266071

为了评估和分析星载海洋激光雷达探测全球海洋光学参数的性能,依据激光雷达方程和蒙特卡罗模型结果模拟计算激光传输信号,开发了星载海洋激光雷达仿真模拟系统。仿真模拟系统由正向模拟、数据反演与误差分析三部分组成,能够模拟激光发... 详细信息

为了评估和分析星载海洋激光雷达探测全球海洋光学参数的性能,依据激光雷达方程和蒙特卡罗模型结果模拟计算激光传输信号,开发了星载海洋激光雷达仿真模拟系统。仿真模拟系统由正向模拟、数据反演与误差分析三部分组成,能够模拟激光发射、传输和探测的全过程。根据给定的激光雷达参数,模拟了443 nm、486.1 nm和532 nm波长在地中海、印度洋、南大洋与太平洋四个典型海区的探测信号。研究结果表明,443 nm和486 nm波长的探测深度在各个海区均比较接近,并且均比532 nm更深。在给定的激光雷达参数情况下,486.1 nm波长在太平洋和南大洋的探测深度分别为120 m和70 m,在地中海和印度洋的探测深度均为约100 m。叶绿素a浓度在以上海区的探测深度分别约为80 m、50 m和70 m。

关键词：星载海洋激光雷达仿真模拟系统叶绿素a 探测深度

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水下滑翔机中尺度过程空间采样运动仿真

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水下无人系统学报 2022年第4期30卷 474-484,513页

作者：秦悦王冠琳官晟王岩峰丁军航青岛大学自动化学院山东青岛266071 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 山东省工业控制技术重点实验室山东青岛266071

海洋中尺度过程包括涡旋、锋面和内波等现象,是海洋中一类重要的动力过程,在全球气候变化、海洋能量热量和物质输送过程中起着重要作用。对此类过程的观测与研究,在海洋资源勘测、海洋生物探索以及军事等领域也有着较为重要的现实意义... 详细信息

海洋中尺度过程包括涡旋、锋面和内波等现象,是海洋中一类重要的动力过程,在全球气候变化、海洋能量热量和物质输送过程中起着重要作用。对此类过程的观测与研究,在海洋资源勘测、海洋生物探索以及军事等领域也有着较为重要的现实意义。水下滑翔机已成为近年来观测中尺度过程的重要工具之一。文中以海燕-Ⅱ自主式无人水下滑翔机作为研究对象,首先,根据动量和角动量定理建立了其六自由度动力学模型;然后,利用Simulink仿真对该模型进行了验证,由仿真结果可知,所提出的动力学模型能够较好地实现运动仿真;最后,针对几种中尺度过程不同的探测要求,设计了水下滑翔机的运动方案,并进行了空间采样运动的仿真,仿真结果可为日后实际观测应用提供参考和优化参数。

关键词：水下滑翔机中尺度过程海燕-Ⅱ 空间采样运动仿真

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基于潮汐模拟的印尼近海水深数据合成及评价

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海洋科学进展 2021年第2期39卷 210-220页

作者：滕飞李淑江王冠琳徐腾飞自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266061

准确合理的地形水深是影响海洋数值模式模拟和预报的关键。印度尼西亚近海岛屿众多,地形复杂,单一来源的水深数据通常存在较大误差。潮汐数值模拟对地形极为敏感,且其计算量与海洋环流模式相比较小。因此,通过将基于不同水深资料得到的... 详细信息

准确合理的地形水深是影响海洋数值模式模拟和预报的关键。印度尼西亚近海岛屿众多,地形复杂,单一来源的水深数据通常存在较大误差。潮汐数值模拟对地形极为敏感,且其计算量与海洋环流模式相比较小。因此,通过将基于不同水深资料得到的潮汐数值模拟结果与观测对比,能够在一定程度上反映所采用水深数据的准确性。利用FVCOM海洋数值模式建立了覆盖印尼近海的潮波数值模式,采用来自于ETOPO1和ETOPO5(美国地球物理中心发布的地形高程数据,分辨率分别为1′和5′)、卡里马塔海峡和巽他海峡海图水深数据,采用不同的合成方法制作了3套覆盖印尼海及其周边海域的融合水深数据,开展了印尼海及其周边海域的潮波模拟。模拟结果显示,在大洋中ETOPO1水深较为准确,在巽他和卡里马塔海峡、纳土纳海、爪哇海,海图水深更加准确,在阿拉弗拉海131°~135°E,以及卡奔塔利亚湾,使用ETOPO1和ETOPO5合成的水深模拟结果最优。基于这一结果,我们构建了覆盖印尼近海(100°~145°E,17°S~7°N)的融合水深数据,可为提高印尼近海海洋数值模拟精度提供帮助。

关键词：印尼近海水深地形潮波数值模拟

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