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海洋科学进展 2016年第3期34卷 347-357页

作者：刘洪伟张启龙段永亮徐永生中国科学院海洋研究所山东青岛266071 国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室浙江杭州310012 中国科学院海洋环流与波动重点实验室山东青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室山东青岛266237 国家海洋局第一海洋研究所海洋与气候研究中心山东青岛266061

北太平洋经向翻转环流(NPMOC)是北太平洋所有经向翻转环流圈的总称。其中,热带环流圈(TC)、副热带环流圈(STC)和深层热带环流圈(DTC)位于北太平洋热带-副热带海域,是该海域经向物质和能量交换的重要通道。基于NEMO模式分别对TC、STC和DT... 详细信息

北太平洋经向翻转环流(NPMOC)是北太平洋所有经向翻转环流圈的总称。其中,热带环流圈(TC)、副热带环流圈(STC)和深层热带环流圈(DTC)位于北太平洋热带-副热带海域,是该海域经向物质和能量交换的重要通道。基于NEMO模式分别对TC、STC和DTC经向流量的季节变化特征和机理进行了模拟研究,驱动场增强和减弱情况下的敏感性试验表明,风应力是TC和STC南、北向输送以及DTC南向输送季节变化的主要影响因素,而热通量和淡水通量的影响较小;风应力和热盐通量季节变化情况下的敏感性试验表明,TC和STC的南、北向输送以及DTC的南向输送主要是由风应力的季节振荡引起的,而热通量和淡水通量的影响较小。

关键词：北太平洋经向翻转环流季节变化 NEMO模式

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调水调沙对黄河三角洲切变锋及冲淡水扩散的影响

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海洋科学进展 2019年第4期37卷 551-564页

作者：王柯萌孙永福宋玉鹏徐丛亮董立峰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海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 黄河河口海岸科学研究所山东东营257000

基于Delft3D构建了包含利津以下河段的黄河口三维水动力数值模型,通过2011年调水调沙期间的大面站观测资料对模型进行了验证,结果表明模型可以很好地描述研究区的流场特征和盐度分布。通过3个工况,分析调水调沙对切变锋位置、强度、历... 详细信息

基于Delft3D构建了包含利津以下河段的黄河口三维水动力数值模型,通过2011年调水调沙期间的大面站观测资料对模型进行了验证,结果表明模型可以很好地描述研究区的流场特征和盐度分布。通过3个工况,分析调水调沙对切变锋位置、强度、历时的影响,总结出地形成因和径流成因的两类切变锋。表层低盐中心位于入海口东北外海,与径流入海后形成的顺时针环流一致。底层淡水受地形成因切变锋面抑制,主要被限制在口门右侧的河口前缘,并沿岸线向ES—S扩散,形成底层低盐中心。高径流时表层冲淡水向北侧扩散更远且偏转半径更大;低径流时盐水楔位于河道内,外海盐度波动较弱。平流作用与水体净输移有关,提供了绝大部分的淡水通量;潮泵作用在近岸更为强烈,反映了口门两侧不同位置、层位截然相反的盐度-潮流相位关系。

关键词：黄河口调水调沙切变锋冲淡水数值模型

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浪致混合对亚热带冬季海洋混合强度的影响

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海洋学报 2020年第5期42卷 22-30页

作者：陈思宇乔方利黄传江宋振亚中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 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 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

上层海洋在全球气候系统中起着至关重要的作用。对上层海洋层结及混合的模拟偏差一直是海洋和气候数值模式发展中悬而未决的问题。本文首先评估了CMIP5中45个模式对上层海洋层结模拟的偏差,确认了冬季亚热带地区海洋模式垂向混合偏强。... 详细信息

上层海洋在全球气候系统中起着至关重要的作用。对上层海洋层结及混合的模拟偏差一直是海洋和气候数值模式发展中悬而未决的问题。本文首先评估了CMIP5中45个模式对上层海洋层结模拟的偏差,确认了冬季亚热带地区海洋模式垂向混合偏强。随后,基于自然资源部第一海洋研究所地球系统模式(FIO-ESM v1.0),分别开展了1986-2005年期间包含和关闭海浪垂向混合情况下的数值实验,分析浪致混合对亚热带冬季海洋混合强度模拟的影响及机制。发现浪致混合使得气候模式中亚热带海域冬季的海洋层结增强,增强的层结使上层海洋更加稳定。首次揭示了增加浪致混合反而降低了海洋总体的垂向混合率:浪致混合使北半球冬季亚热带海域混合率从无浪实验的227 cm^2/s降低到有浪实验的178 cm^2/s,降低了21.6%;南半球冬季亚热带海域混合率从无浪实验的189 cm^2/s降低到有浪实验的165 cm^2/s,降低了12.7%。进一步分析发现,浪致混合主要是通过增加冬季亚热带海域上层海洋的热含量从而强化了海洋的层结,最终改善了气候模式对上层海洋混合的模拟。

关键词：混合强度浪致混合数值模式冬季亚热带

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波浪滑翔器水下牵引机抗扰动性能研究

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水下无人系统学报 2020年第4期28卷 376-381页

作者：桑宏强关海鹏孙秀军天津工业大学机械工程学院天津300387 河北工业大学机械工程学院天津300130 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室山东青岛266237

针对波浪滑翔器因自身的弱机动性原因而导致的在受到洋流干扰时无法良好保持其原有航向的缺点,以及单纯采用控制系统来提高其抗流干扰性能,带来的因系统频繁操舵导致的平台功耗增加以及操纵系统磨损的不足,文中以"海哨兵"波... 详细信息

针对波浪滑翔器因自身的弱机动性原因而导致的在受到洋流干扰时无法良好保持其原有航向的缺点,以及单纯采用控制系统来提高其抗流干扰性能,带来的因系统频繁操舵导致的平台功耗增加以及操纵系统磨损的不足,文中以"海哨兵"波浪滑翔器为研究对象,从结构层面通过计算流体力学(CFD)技术分析不同牵引机展弦比、翼间距、翼板展弦比和不同洋流方向下的水下牵引机在洋流干扰下的航行轨迹,来进一步分析水下牵引机抗流干扰的结构特点,得到了水下牵引机相关结构参数与抗扰动性能之间的关系。文中的研究可为水下牵引机结构优化设计提供依据及参考。

关键词：波浪滑翔器水下牵引机抗扰动性能计算流体力学洋流干扰

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区域气候模式对长江中下游梅雨的数值模拟:积云对流参数化方案和水平分辨率的影响

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大气科学 2024年第6期48卷 2178-2200页

作者：李昊谦王璐陈林孙明葛子安程一峰张荣华南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 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 南京信息工程大学海洋科学学院南京210044

本文研究了区域气候模式RegCM4.7对长江中下游梅雨期降水的模拟技巧,聚焦不同积云对流参数化方案、水平分辨率、微物理方案和陆面模式对梅雨降水模拟的影响及可能原因。基于区域模式中积云对流参数化方案、水平分辨率、微物理方案和陆... 详细信息

本文研究了区域气候模式RegCM4.7对长江中下游梅雨期降水的模拟技巧,聚焦不同积云对流参数化方案、水平分辨率、微物理方案和陆面模式对梅雨降水模拟的影响及可能原因。基于区域模式中积云对流参数化方案、水平分辨率、微物理方案和陆面模式的不同配置组合,本研究共开展了96组成员试验,分析了不同模式配置方案下2020年超强梅雨个例以及1990~2020多年长江中下游梅雨期降水的模拟性能。结果发现:RegCM4.7模式在长江中下游梅雨期降水模拟方面具有一定技巧,其中积云对流参数化方案的选取对模拟结果影响较大,Tiedtke方案对梅雨降水的模拟技巧相对较高,而Grell方案相对较低。分析发现Tiedtke方案能够更合理地再现对流降水以及对流降水与层状云降水的比率,这可能是导致该方案对梅雨降水整体模拟效果较好的原因。进一步地,水平分辨率对梅雨期降水模拟的影响与地形因素有关,低水平分辨率(60 km)试验在复杂地形区域表现出显著的降水湿偏差,随着水平分辨率的提高,复杂地形带来的降水湿偏差可以明显减小。研究发现,在低分辨率试验中,中尺度对流系统(MCS)降水被长时间地锢囚在山区陡峭地形处,这将导致长时间尺度上的平均降水表现出湿偏差;而高分辨率试验能够更好地刻画复杂地形区域MCS从午后生成并逐渐向东传播的日变化特征,进而合理地再现梅雨期平均降水。最后,RegCM4.7中的微物理方案和陆面模式的选取对降水的模拟影响不大。综上,一系列数值试验结果表明区域气候模式RegCM4.7对包括2020年超强梅雨个例在内的长江中下游梅雨期降水具有较好的模拟技巧,相较而言,当RegCM4.7模式采用Tiedtke积云对流参数化时梅雨降水整体模拟技巧相对最佳,若更关注复杂地形区域的降水可考虑采用高水平分辨率配置。

关键词：梅雨模拟 RegCM4区域模式积云对流参数化方案模式分辨率 2020超强梅雨

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江苏滨海湿地芦苇和互花米草光合特性对模拟增温的响应

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生态学报 2022年第19期42卷 7760-7772页

作者：江星浩谢柳娟叶思源周攀裴理鑫陈皓赵俐红山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 青岛海洋地质研究所中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室青岛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 江苏省测绘工程院南京210003

滨海湿地生态系统具有较高的初级生产力,是地球生态系统主要的碳库之一。然而,气候变暖和外来物种入侵通过改变植物光合特征性能使这一碳库的稳定性存在诸多的不确定性。利用在江苏盐城芦苇湿地和互花米草湿地建设的两个增温观测站,采... 详细信息

滨海湿地生态系统具有较高的初级生产力,是地球生态系统主要的碳库之一。然而,气候变暖和外来物种入侵通过改变植物光合特征性能使这一碳库的稳定性存在诸多的不确定性。利用在江苏盐城芦苇湿地和互花米草湿地建设的两个增温观测站,采用便携式光合荧光测量系统研究了本土植物芦苇(Phragmites australis)和入侵物种互花米草(Spartina alterniflora)光合特性对模拟增温的响应特征和机制。光合作用日调查变化曲线显示,增温使芦苇的净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、蒸腾速率(T_(r))和水分利用效率(WUE)都发生了显著的下降,但互花米草的各同名参数却表现出相反的变化特征,表明增温使互花米草的生理机能增强,促进了光合作用;根据P_(n)和胞间CO_(2)浓度(C_(i))的变化趋势推断互花米草和芦苇光合速率变化均为非气孔限制因素驱动。利用直角双曲线修正模型拟合的光响应曲线结果显示,芦苇增温组的光响应曲线位于对照组下方,互花米草增温组的光响应曲线位于对照组上方;增温降低了所研究植物的光补偿点(LCP),表明增温可提高两种植物利用弱光的能力;增温增加了互花米草光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)间值域范围,从而揭示了增温可有效提高互花米草利用光合有效辐射的能力;增温降低了芦苇的暗呼吸速率(R_(d)),芦苇受到增温的胁迫,在减缓新陈代谢的同时也减弱了光合作用,而互花米草表现出相反特征。由此推测增温条件下入侵植物互花米草同化大气CO_(2)的能力(即碳汇能力)优于本土植物芦苇,这也是互花米草成为入侵物种的主要原因之一。

关键词：增温芦苇互花米草光合特性碳汇

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河流和暖平流对中国东部近海逆温层影响的数值研究

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海洋科学 2020年第3期44卷 1-14页

作者：郝佳佳中国科学院海洋研究所海洋环流与波动重点实验室山东青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋动力过程与气候变化实验室山东青岛266235 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071

为定量化研究影响中国东部近海逆温层产生和发展过程的主要因素,基于Princeton Ocean Model(POM),通过进行河流和暖流的增减试验,对逆温层的季节变化及其影响因素进行了分析。模拟结果显示,受海表失热影响,逆温层主要出现在9月至翌年3月... 详细信息

为定量化研究影响中国东部近海逆温层产生和发展过程的主要因素,基于Princeton Ocean Model(POM),通过进行河流和暖流的增减试验,对逆温层的季节变化及其影响因素进行了分析。模拟结果显示,受海表失热影响,逆温层主要出现在9月至翌年3月份,山东半岛北部及东部近海、闽浙沿海为三个主要逆温层发生区域,其中山东半岛北部近海逆温层范围和强度最大。当无河流输入时,整个研究海域无逆温层出现,而河流加倍或减半对逆温层的影响主要体现在长江口邻近海域,出现概率分别增高22%和降低15%。当暖流加倍或减半时,长江口邻近海域逆温层出现概率大幅增高23%和降低69%,山东半岛东部近海次之,分别增高34%和降低25%。当关闭暖流时,长江口外海逆温层消失,山东半岛东部近海逆温层出现概率降低约70%,且变浅76%。以上表明,河流淡水是中国东部近海逆温层形成的必要条件,在保持必要河流淡水输入条件下,暖流的变化对中国东部近海逆温层形成的影响比河流变化大,其中对长江口外海影响最大,山东半岛东部近海次之。暖流流量的增减可引起100 m以浅陆架区的海表面高度异常,影响跨40 m等深线海水交换和温盐锋面的形成,造成逆温层大范围的转移和变化。

关键词：长江冲淡水台湾暖流黑潮逆温层 POM

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末次冰盛期以来鄂霍次克海北部陆架的海冰变化

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海洋学报 2023年第5期45卷 1-13页

作者：姜雪蛟王昆山董智邹建军刘季花李贞 Sergey Gorbarenko Alexander Bosin 石学法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266237 俄罗斯科学院远东分院太平洋海洋研究所滨海边疆区符拉迪沃斯托克690041

本文通过高分辨率粒度分析,研究了鄂霍次克海北部陆架LV87-54-1岩芯记录的海冰活动历史。利用AnalySize程序对粒度数据进行端元分析,提取了3个端元,并将EM3作为海冰指标。EM3含量结果表明,末次冰盛期以来鄂霍次克海北部陆架以活动性海... 详细信息

本文通过高分辨率粒度分析,研究了鄂霍次克海北部陆架LV87-54-1岩芯记录的海冰活动历史。利用AnalySize程序对粒度数据进行端元分析,提取了3个端元,并将EM3作为海冰指标。EM3含量结果表明,末次冰盛期以来鄂霍次克海北部陆架以活动性海冰覆盖为主。末次冰盛期和海因里希冰阶1期(HS 1)时EM3含量最高,指示海冰活动强烈。冰期时北半球中高纬度气候变冷与北极涛动负相位是导致海冰大规模扩张的主要控制机制,东亚夏季风减弱与黑龙江入海径流量的减少促使鄂霍次克海生成更多的海冰。自波令-阿勒罗德间冰阶开始以来,鄂霍次克海北部陆架海冰生成急剧减少,在新仙女木时期海冰曾出现微弱峰值,随后又快速下降。自全新世以来,受北半球中高纬度气候变暖、秋季太阳辐射量升高、北极涛动正相位和东亚夏季风的增强共同影响,EM3含量一直稳定在较低水平,鄂霍次克海海冰的生成受到明显抑制。

关键词：冰筏碎屑粒度分析端元分析海冰变化鄂霍次克海

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莱州湾中上层小型鱼类早期资源量动态及其外在驱动因素

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中国水产科学 2022年第3期29卷 446-468页

作者：卞晓东万瑞景单秀娟金显仕中国水产科学研究院黄海水产研究所农业农村部海洋渔业可持续发展重点实验室山东省渔业资源与生态环境重点实验室山东青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室山东青岛266200

自20世纪80年代以来,中上层小型鱼类鱼卵或仔稚鱼是渤海莱州湾各调查时期主要产卵季节鱼类早期资源主体成分。基于历史调查资料并结合补充调查构建莱州湾鱼卵、仔稚鱼及其生境因子调查数据集,通过数理统计分析从数据集中提取中上层小型... 详细信息

自20世纪80年代以来,中上层小型鱼类鱼卵或仔稚鱼是渤海莱州湾各调查时期主要产卵季节鱼类早期资源主体成分。基于历史调查资料并结合补充调查构建莱州湾鱼卵、仔稚鱼及其生境因子调查数据集,通过数理统计分析从数据集中提取中上层小型鱼类早期生活史生境要素信息;采用Arc GIS软件绘制各种不同年代产卵(育幼)场分布图;运用时间序列和典范对应分析阐明其早期资源生态密度(EDN-ELH)与太平洋年代际变率(PDO)、多变量ENSO事件指数(MEI)、黄河月入海径流量(MRYR)和渤海捕捞强度(FEBH)等因子关联性。结果显示,莱州湾中上层小型鱼类产卵活动集中于年内升温期,产卵适温盐范围相对较广;产卵(育幼)场时空分布受外海高盐水和黄河冲淡水势力相互消长影响并具种的异质性,鳀(Engraulis japonicus Temminck et Schlege1,1846)除外,各种鱼类低盐河口近岸产卵特性明显,同种仔稚鱼较其鱼卵呈明显近岸分布趋势。莱州湾中上层小型鱼类EDN-ELH及其产卵(育幼)场分布处年际和年代际波动中。相较20世纪80年代,鳀、斑鰶[Konosirus punctatus(Temminck et Schlegel,1846)]和青鳞小沙丁鱼[Sardinella zunasi(Bleeker,1854)]EDN-ELH显著降低,赤鼻棱鳀[Thryssa kammalensis(Bleeker,1849)]显著升高,黄鲫[Setipinna tenuifilis(Valenciennes,1848)]和沙氏下鱵[(Hyporhamphus sajori(Temminck et Schlege1,1846))]保持相对稳定。PDO和MEI指数“暖位相”期鳀和沙氏下鱵EDN-ELH较高,“冷位相”期赤鼻棱鳀、黄鲫、青鳞小沙丁鱼和斑鰶EDN-ELH较高。MRYR对各种鱼类(黄鲫和赤鼻棱鳀除外)EDN-ELH变动影响显著(P<0.05),与鳀、斑鰶和青鳞小沙丁鱼EDN-ELH负相关,与沙氏下鱵正相关。捕捞对鳀和斑鰶EDN-ELH影响尤为明显,究其原因主要是“休渔期”外对其产卵群体高强度捕捞。本研究通过阐释莱州湾中上层小型鱼类早期补充量动态及种群“上行控制”和“下行控制”因素,旨在深入探究渤海中上层小型鱼类应对全球气候变化响应的关键机制。

关键词：莱州湾中上层小型鱼类早期资源密度鱼卵仔鱼长期变化黄河月入海径流量

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中全新世以来南黄海中部沉积过程——基于岩心粒度和有机质指标

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海洋学报 2019年第11期41卷 75-88页

作者：皮仲李铁刚类彦立中国科学院海洋研究所山东青岛266071 自然资源部第一海洋研究所海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室山东青岛266061 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛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山东青岛266061

海陆交互作用下的南黄海沉积环境复杂,其沉积机制一直是古海洋研究的重点和难点。本文以取自南黄海中部泥质区的Z1岩心为载体,对196个样品的粒度和整体有机质指标(TOC、TN、TOC/TN和δ13Corg)进行了详细分析,并对5个层位进行AMS14C年龄... 详细信息

海陆交互作用下的南黄海沉积环境复杂,其沉积机制一直是古海洋研究的重点和难点。本文以取自南黄海中部泥质区的Z1岩心为载体,对196个样品的粒度和整体有机质指标(TOC、TN、TOC/TN和δ13Corg)进行了详细分析,并对5个层位进行AMS14C年龄测定,分辨率高达11 a/cm。研究结果显示,6.1 ka BP以来南黄海中部沉积过程可分为3个阶段:(1)6.1~5.2 ka BP,沉积物粒度较粗,以残留砂和陆源粗粒物质为主,有机质含量较低且主要为陆源输入,本阶段多受东亚季风强盛的影响,动荡海洋环境下有机质保存效率低,大量陆源输入冲淡作用显著;(2)5.2~3.9 ka BP,沉积物粒度变细且波动较大,有机质呈增加趋势且以海源为主,主要受东亚冬季风减弱的影响,海源有机质含量增加,与黄海暖流影响增强有关;(3)3.9~0 ka BP,沉积物粒度最细且相对稳定,有机质含量继续增加,直至1.9 ka BP趋于稳定,主要受现代环流系统和东亚冬季风影响。结果表明,南黄海粒度和整体有机质指标变化过程复杂,显示中全新世以来南黄海中部泥质区沉积环境演化的复杂性。本研究获得了南黄海高分辨率的沉积环境演化记录,不仅为沉积机制研究提供更多数据支撑,还可为区域古气候和古海洋演化提供关键的指示证据。

关键词：古海洋黄海暖流黄海冷水团粒度有机质

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