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FIO-CPS v2.0对2021年冬季ENSO的预测

海洋科学进展 2022年第2期40卷 165-174页

作者：宋亚娟宋振亚魏萌舒启鲍颖乔方利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266071

2020年冬季(2020年12月至2021年2月),赤道中东太平洋海表温度持续下降,形成了一次拉尼娜事件。2021年春季,海表温度回升,转为中性状态。最新观测发现,2021年秋季以来海表温度再次降低,冬季是否会再次形成拉尼娜事件,其对我国冬季的气候... 详细信息

2020年冬季(2020年12月至2021年2月),赤道中东太平洋海表温度持续下降,形成了一次拉尼娜事件。2021年春季,海表温度回升,转为中性状态。最新观测发现,2021年秋季以来海表温度再次降低,冬季是否会再次形成拉尼娜事件,其对我国冬季的气候有何影响?本文利用自然资源部第一海洋研究所发展的短期气候预测系统FIO-CPS v2.0,以2021年10月1日为起报时间,对冬季气候进行了预测。结果表明,赤道中东太平洋冷异常将在11月达到鼎盛,形成一次弱拉尼娜事件,2022年1月将转为中性状态。在连续2年出现拉尼娜现象的气候背景下,2021年11月,除青藏高原、西南地区、东南沿海及台湾气温偏高外,我国大部分地区气温将偏低。12月之后,我国北方气温偏高而南方气温偏低的概率较大。此外,降水预测结果显示,初冬,南方降水偏多,而华北、东北部分地区降水偏少。2022年1月南方降水将偏少,而华北和东北降水将偏多。不同集合之间降水预测结果存在较大差异,表明降水预测结果仍有较高不确定性。

关键词：短期气候预测拉尼娜海表温度气候模式

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季节内印度洋-西太平洋对流涛动对次季节-季节尺度大气可预报性的影响

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热带气象学报 2024年第1期40卷 85-100页

作者：胡榕李建平侯兆禄中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心/物理海洋教育部重点实验室/海洋与大气学院/未来海洋学院山东青岛266100 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 广东省气象台广东广州510641

利用非线性局部Lyapunov指数和条件非线性局部Lyapunov指数定量估计了季节内印度洋-西太平洋对流涛动(IPCO)和实时多变量Madden-Julian指数(RMM指数)可预报期限,量化了季节内IPCO对S2S尺度大气可预报性的贡献,深入研究了季节内IPCO演变... 详细信息

利用非线性局部Lyapunov指数和条件非线性局部Lyapunov指数定量估计了季节内印度洋-西太平洋对流涛动(IPCO)和实时多变量Madden-Julian指数(RMM指数)可预报期限,量化了季节内IPCO对S2S尺度大气可预报性的贡献,深入研究了季节内IPCO演变下S2S尺度可预报期限空间分布的变化规律。结果表明:(1)与RMM指数相比,季节内IPCO指数可预报性更强,可预报期限达到31天左右,比RMM指数高出2周以上;(2)印度洋-西太平洋区域S2S尺度大气可预报性最强,可预报期限达到30天以上,其中季节内IPCO是该地区的主要可预报性来源之一,其贡献达到6天,占总可预报期限的25%以上;(3)随着季节内IPCO的演变,印度洋-西太平洋地区S2S尺度大气可预报性有空间结构变化,表现为可预报期限异常的传播和振荡。S2S尺度大气可预报期限正负异常沿季节内IPCO传播路径,一支以赤道中西印度洋为起点北传至印度半岛,一支向东传播,经过海洋性大陆到赤道西太平洋后向北传播,到达日本南部。同时,可预报性异常的传播在在东印度洋和西太平洋表现出反向变化的特征,形成东西两极振荡,当季节内IPCO向正位相发展时,东印度洋具有更强的可预报性,西太平洋具有更弱的可预报性,反之亦然。季节内IPCO的发展(衰退)可使东印度洋(西太平洋)S2S尺度大气可预报性更强,表明模式预报技巧对此具有更大的提升空间。

关键词：季节内印度洋-西太平洋对流涛动(IPCO) S2S尺度可预报性热带季节内振荡非线性局部Lyapunov指数

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南海冰期陆架风化与碳循环

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第四纪研究 2020年第6期40卷 1532-1549页

作者：万世明秦琳杨守业赵德博张晋矫东风蔡观强裴文强龚红梅徐兆凯黄杰于兆杰靳华龙李安春李铁刚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 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 中国科学院大学北京100049 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 海南省海洋地质调查研究院海南岛海口570206 广州海洋地质调查局广东广州510760 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

第四纪冰期-间冰期旋回中大气CO2浓度周期性演变的过程和机制是国际学术界长期争论的前沿科学问题。迄今研究大多强调大洋深部过程的调控,忽略了冰期-间冰期时间尺度上海平面巨大变化所引起的陆架风化的反馈作用。本研究基于末次冰盛期... 详细信息

第四纪冰期-间冰期旋回中大气CO2浓度周期性演变的过程和机制是国际学术界长期争论的前沿科学问题。迄今研究大多强调大洋深部过程的调控,忽略了冰期-间冰期时间尺度上海平面巨大变化所引起的陆架风化的反馈作用。本研究基于末次冰盛期以来海南岛万泉河口、珠江口、台湾浊水溪口和南海北部台西南盆地4根岩芯沉积物粘土粒级组分的钕同位素和粘土矿物组成的分析,开展了南海及全球其他地区的风化和气候记录对比。南海西侧的东亚大陆化学风化强度在全新世明显高于末次冰盛期-冰消期,突显了末次冰期以来大陆风化演变的季风驱动;台湾则呈现较为稳定的化学风化模式,反映了高侵蚀速率条件下受限制的化学风化。台西南盆地的沉积物源持续来自台湾岛,显示出冰期的化学风化强度比全新世增强近1倍。类似记录在南海北部和南部陆坡-海盆,甚至西菲律宾海都有发现,推测为冰期低海平面时期陆架暴露风化增强所致。本研究表明,冰期热带陆架硅酸盐风化是影响冰期-间冰期碳循环的一个不可忽略的重要机制。

关键词：南海热带陆架化学风化粘土矿物冰期-间冰期碳循环

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两代耦合海浪的地球系统模式FIO-ESM全球碳循环过程发展

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海洋科学进展 2022年第4期40卷 777-790页

作者：宋振亚鲍颖乔方利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266071

自然资源部第一海洋研究所地球系统模式FIO-ESM是自主研发的、以耦合海浪模式为特色的地球系统模式,包括物理气候模式和全球碳循环模式。该模式从第一代版本FIO-ESM v1.0发展到第二代版本FIO-ESM v2.0,其物理气候模式和全球碳循环模式... 详细信息

自然资源部第一海洋研究所地球系统模式FIO-ESM是自主研发的、以耦合海浪模式为特色的地球系统模式,包括物理气候模式和全球碳循环模式。该模式从第一代版本FIO-ESM v1.0发展到第二代版本FIO-ESM v2.0,其物理气候模式和全球碳循环模式都取得了改进与提升。FIO-ESM v2.0全球碳循环模式的海洋碳循环模式由v1.0的营养盐驱动模型升级为NPZD(Nutrient-Phytoplankton-Zooplankton-Detritus)型的海洋生态动力学碳循环模型,陆地碳循环模型由v1.0的简单的光能利用率模型升级为考虑碳氮相互作用的碳氮(CN)耦合模型;大气碳循环模型仍为CO_(2)的传输过程,考虑了化石燃料排放、土地利用排放等人为CO_(2)排放量。在物理过程参数化方案方面,FIO-ESM v2.0全球碳循环过程在考虑浪致混合作用对生物地球化学参数的作用的基础上,增加了海表面温度的日变化过程对海-气CO_(2)通量的影响。已有数值模拟试验结果表明,FIO-ESM v2.0在考虑了更加复杂的碳循环过程后仍具有较好的全球碳循环模拟能力,为进一步开展海洋与全球碳循环研究提供了更有力的支撑工具,从而更好地服务于国家的双碳目标。

关键词： FIO-ESM 全球碳循环海洋碳循环模式陆地碳循环模式

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基于趋势项距平值迭进式方差控制的SBE9plus CTD奇异值剔除方法

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海洋科学进展 2021年第4期39卷 483-491页

作者：于龙孙佳熊学军郭延良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

针对海洋调查过程中SBE9plus CTD奇异值问题,提出了一种利用趋势项距平值迭进式方差对调查所得的温盐深剖面资料进行奇异值剔除的方法。首先通过EMD(Empirical Mode Decomposition)方法求取最优趋势项进而得到距平;然后根据观测仪器的... 详细信息

针对海洋调查过程中SBE9plus CTD奇异值问题,提出了一种利用趋势项距平值迭进式方差对调查所得的温盐深剖面资料进行奇异值剔除的方法。首先通过EMD(Empirical Mode Decomposition)方法求取最优趋势项进而得到距平;然后根据观测仪器的采样频率和下放速度对距平进行区块分割,通过方差控制识别出奇异值区;接着对每个奇异值区进行逐点判别,再次通过方差控制识别奇异值;最后针对识别出的奇异值,在保证上升过程数据与下降过程数据趋势基本一致且质量可靠的前提下,通过取上升过程相应水层正常数据予以平移替代,从而剔除整个剖面资料中的奇异值。本方法针对SBE9plus CTD剖面资料中的奇异值进行精准识别与靶向剔除,在最大程度保留数据原始特性的前提下,达到一次性尽除奇异值的效果,可为其他高频采样频率的CTD剖面资料奇异值剔除提供参考。

关键词： SBE9plus CTD 奇异值 EMD 趋势项距平迭进式方差

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三种再分析气温数据在浙江周边岛屿的适用性评估

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海洋科学进展 2018年第4期36卷 499-511页

作者：宋亚娟宋振亚秦渭华魏永杰国家海洋局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 国家海洋局东海海洋环境调查勘察中心上海200137 宁波海洋环境监测中心站浙江宁波315012

由于海岛资料相对匮乏,对其气象条件的分析工作较为零散,对海岛气候分布特征尚缺乏清晰的认识。本文利用浙江及周边岛屿26个站点的观测资料,通过均值、标准差和相关系数等统计方法定量评估了NCEP/NCAR-Reanalysis 1(NCEP-1),ERA-Interim... 详细信息

由于海岛资料相对匮乏,对其气象条件的分析工作较为零散,对海岛气候分布特征尚缺乏清晰的认识。本文利用浙江及周边岛屿26个站点的观测资料,通过均值、标准差和相关系数等统计方法定量评估了NCEP/NCAR-Reanalysis 1(NCEP-1),ERA-Interim和JRA-55三种再分析气温数据在浙江周边海岛的可信度。结果表明:3种再分析数据均能够重现近地面气温的年循环特征,但再分析数据得到的冬季气温偏高,而在夏季,NCEP-1相对于其他2种再分析数据重构的气温显著偏低。从相关系数、标准偏差等多个统计指标来看,ERA-Interim再分析数据对浙江周边岛屿气温的再现能力较好。积温的分析结果表明,基于ERA-Interim计算的26个测站的平均积温和标准差分别为5 818和498℃,与实测5 728和324℃最为接近,JRA-55的平均积温偏差最大,NCEP-1标准差偏差最大。从26个测站积温的空间分布来看,基于ERA-Interim得到的积温空间分布基本上重现了浙江周边岛屿积温带受纬度和海陆分布影响的特征;JRA-55再分析数据次之,因三门健跳至岱山的部分海岛上积温比实测资料偏高,从而导致积温南北分布与实测不一致;而NCEP-1存在明显的偏差,在27°～28°N区积温偏低,在29°～30°N区积温却偏高,甚至超过了6 000℃,这使得根据NCEP-1得到的积温带南北分布与实测差别较大。整体而言,针对气温的分析研究,ERA-Interim再分析数据对浙江周边岛屿地区具有较好的适用性,可以作为地表温度的替代数据。

关键词：浙江海岛气温再分析数据积温

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珠江口洪季最大浑浊带的大小潮变化与机制分析

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热带海洋学报 2020年第1期39卷 20-35页

作者：严冬宋德海鲍献文中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 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 生态环境部环境规划院海洋生态环境规划研究中心北京100012

基于ROMS三维模型,模拟了珠江口洪季最大浑浊带的轴、侧向分布和大、小潮变化。模拟结果表明,珠江口伶仃洋最大浑浊带的轴向位置在22.3°—22.45°N之间,并随着潮流变化而周期性上下游迁移。控制最大浑浊带形成的主要因素是余... 详细信息

基于ROMS三维模型,模拟了珠江口洪季最大浑浊带的轴、侧向分布和大、小潮变化。模拟结果表明,珠江口伶仃洋最大浑浊带的轴向位置在22.3°—22.45°N之间,并随着潮流变化而周期性上下游迁移。控制最大浑浊带形成的主要因素是余流作用下的底层泥沙辐聚,决定最大浑浊带位置的主要因素是水平对流输沙,泥沙来源主要是上游浅滩沉积物的再悬浮。小潮期间堆积在浅滩的细颗粒沉积物在大潮期间被悬浮,搬运到下游的滞流点位置,在中滩南部和西滩外缘落淤。“潮泵”作用在大潮期间将泥沙向下游输运,在小潮期间向上游输运;垂向剪切作用则有利于悬浮泥沙的陆向输运;二者共同作用产生泥沙辐聚,形成最大浑浊带。大、小潮期间余流结构差异不大,主要由密度差和潮汐混合不对称共同导致,其中前者贡献更大。

关键词：珠江口最大浑浊带大小潮变化泥沙输运侧向环流机制分析

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卡里马塔海峡贯穿流与印尼贯穿流的相互作用

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海洋科学进展 2021年第2期39卷 197-209页

作者：李淑江徐腾飞孙俊川杨丽娜滕飞王冠琳王永刚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 广东海洋大学广东湛江524088 南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江)南海资源大数据中心广东湛江524088

卡里马塔海峡贯穿流将中国南海的低盐水输运到爪哇海,与印度尼西亚贯穿流(印尼贯穿流)携带的西太平洋高盐水在印度尼西亚海(印尼海)交汇,二者通过混合、浮力强迫等过程相互作用。这改变了印度尼西亚海的水体热盐性质,影响局地海气交换... 详细信息

卡里马塔海峡贯穿流将中国南海的低盐水输运到爪哇海,与印度尼西亚贯穿流(印尼贯穿流)携带的西太平洋高盐水在印度尼西亚海(印尼海)交汇,二者通过混合、浮力强迫等过程相互作用。这改变了印度尼西亚海的水体热盐性质,影响局地海气交换和热带太平洋-印度洋之间的热盐交换。依据卡里马塔海峡、龙目海峡和望加锡海峡的实测表层海流数据,采用被动示踪法和数值模拟诊断实验,分析并研究了2支海流在季节尺度上的相关关系及其相互作用。观测结果表明,卡里马塔海峡贯穿流与印尼贯穿流的表层流季节变化存在负相关,且超前1个月达到相关系数最大值,其中印尼贯穿流下游的龙目海峡表层流与卡里马塔海峡贯穿流关系更密切。被动示踪结果显示,卡里马塔海峡释放的示踪粒子主要向南流入爪哇海,然后经巽他海峡、龙目海峡及班达海方向流出,但很难进入到望加锡海峡北部;望加锡海峡释放的表层示踪粒子主要经龙目海峡和班达海流入印度洋,但无法进入到爪哇海及卡里马塔海峡。数值诊断实验结果表明,卡里马塔海峡贯穿流在冬季阻挡了印尼贯穿流表层海水的南下,从而使其表层流产生明显的季节变化;而望加锡海峡贯穿流对卡里马塔海峡贯穿流的影响较小。在季节尺度上,卡里马塔海峡贯穿流对印尼贯穿流尤其是表层流,有着重要影响,但印尼贯穿流对卡里马塔海峡贯穿流的影响较小。

关键词：卡里马塔海峡贯穿流印尼贯穿流被动示踪法数值模拟

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岩礁鱼类行为生态学研究进展

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渔业科学进展 2020年第6期41卷 192-199页

作者：李娇公丕海常青孟振关长涛李佳佳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青岛市海水鱼类种子工程与生物技术重点实验室青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室青岛266071 上海海洋大学海洋科学学院上海201306

岩礁鱼类多具有较高的经济价值,但过度开发、环境污染、全球气候变化造成岩礁鱼类及其栖息地受到不同程度的破坏,资源量锐减,栖息地退化。为应对全球海洋生态环境和资源面临的重重压力,以人工鱼礁、增殖放流为水生生物资源养护基础措施... 详细信息

岩礁鱼类多具有较高的经济价值,但过度开发、环境污染、全球气候变化造成岩礁鱼类及其栖息地受到不同程度的破坏,资源量锐减,栖息地退化。为应对全球海洋生态环境和资源面临的重重压力,以人工鱼礁、增殖放流为水生生物资源养护基础措施的海洋牧场建设成为世界沿海国家的战略性选择。开展岩礁鱼类行为生态学研究,解析生物对鱼礁结构物和人工生境的响应行为及人工环境对岩礁鱼类行为的影响,对优化水生生物放流策略、提高增殖物种成活率、养护生物资源、科学开展人工鱼礁工程建设和促进渔业经济发展具有重要作用。为此,本文综述了国内外对岩礁鱼类在栖息地选择、索饵、繁殖、集群、领域、防御等行为生态学研究进展,梳理了岩礁鱼类行为生态学研究在渔业资源保护与开发中的重要作用,同时,就岩礁鱼类行为生态学研究中存在的问题进行讨论并提出建议,以期为我国海洋牧场建设提供更科学的理论基础和更高效的技术方案。

关键词：岩礁鱼类行为生态学研究进展人工鱼礁

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莱州湾表层沉积物重金属分布特征、污染评价与来源分析

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海洋地质与第四纪地质 2021年第6期41卷 67-81页

作者：段云莹裴绍峰廖名稳翟世奎张海波徐刚袁红明中国海洋大学海洋地球科学学院青岛266100 中国地质调查局青岛海洋地质研究所生态地质与气候变化实验室青岛266071 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 中国地质大学(北京) 北京100083

基于2016年莱州湾32个站位表层沉积样的测试和分析并结合以往调研资料,探讨了Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As和Hg等7种重金属元素的含量、空间分布特征和相关性,并采用潜在生态风险法、地累积指数法和沉积物质量基准法对该区重金属污染状况进... 详细信息

基于2016年莱州湾32个站位表层沉积样的测试和分析并结合以往调研资料,探讨了Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As和Hg等7种重金属元素的含量、空间分布特征和相关性,并采用潜在生态风险法、地累积指数法和沉积物质量基准法对该区重金属污染状况进行了系统评价。结果表明,表层沉积物中重金属主要在黄河口以北、西南部小清河口及其东北部富集;Cr、Cd、Hg等与细颗粒沉积物相关,揭示重金属含量受沉积物粒度影响;而沉积物类型分布特征与莱州湾平均环流基本吻合,并与周围河口水动力和潮流显著相关。重金属污染评价结果表明:全部站位的重金属含量均低于PEL(可能效应水平),综合潜在生态风险为低风险;地累积指数评价结果表明:研究区约60%区域受到了Hg的污染,较多比例站位Cd(37.5%)和As(12.5%)显示为轻度污染。统计分析发现,Cu、Pb、Zn、Cd、As和Hg之间存在较为显著的正相关关系,其中Cu、Pb和Zn主要受地壳自然风化过程控制,而Cu和Zn还受有机碳含量的影响;Cd和As推测与人类活动相关;Cr的含量主要来源于地壳自然风化过程,人类活动影响次之。研究结果表明黄河和小清河很有可能是莱州湾西部和西南部表层沉积物的主要来源,该结果与以往研究结果基本一致。

关键词：重金属表层沉积物空间分布污染评价来源分析莱州湾

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