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海洋科学进展 2020年第3期38卷 377-389页

作者：李铁刚熊志方贾奇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

以印尼海道或印尼穿越流连接的印度洋-太平洋暖池之间的水体交换不仅控制了印-太热带海区的物质、热量和淡水收支,也通过反馈和遥相关机制对高纬海区产生影响,因而在调控区域和全球气候中功不可没。本文综述了晚中新世以来印尼海道或印... 详细信息

以印尼海道或印尼穿越流连接的印度洋-太平洋暖池之间的水体交换不仅控制了印-太热带海区的物质、热量和淡水收支,也通过反馈和遥相关机制对高纬海区产生影响,因而在调控区域和全球气候中功不可没。本文综述了晚中新世以来印尼海道或印尼穿越流的演化历史及其对热带和高纬海区气候的影响过程与机制。千年和轨道尺度上,印尼穿越流在冰期为表层流主导;在间冰期温跃层流得到强化;在冰消期为表层流主导向温跃层流主导过渡,其转换模式与海平面、温盐环流、类ENSO和东亚季风等密切相关,但其中的作用机制异常复杂。构造尺度上,印尼海道呈多期次逐渐关闭的趋势,但其相对开合、张缩的时间存在争议。印尼海道或印尼穿越流的演化改组了印度洋暖池和西太平洋暖池之间热量、营养物、水团和洋流的分布,对暖池的形成与发展以及类ENSO特别是上新世暖期永久类El Nio产生重要影响。印尼海道的关闭被认为触发了北半球大冰期,然而切断向北半球高纬海区热量的输送是由通过印尼海道关闭引起的大洋环流还是大气环流效应所致,目前还没有定论。印-太暖池水体交换对热带和高纬海区气候影响机制的诸多假说还只停留在模型模拟的阶段,缺乏高质量古海洋记录的实证检验。针对本文提出的科学问题和阐述的未来研究方向,在印-太暖池印尼海道两侧设计站位,并获取高分辨率或长时间跨度的岩芯,实施综合对比的全水层古海洋学研究,是加深该领域研究的当务之急。

关键词：印尼海道印尼穿越流 ENSO 北半球大冰期热量与水汽

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南大洋南极带现代浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma(sinistral)钙化作用受控于海水温度而非海洋酸化

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中国科学：地球科学 2022年第11期52卷 2152-2165页

作者：宋茜薇秦秉斌唐正刘焱光陈志华郭景腾熊志方李铁刚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 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266237

浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma (sinistral)作为中高纬度海洋优势种,是当地碳酸钙(CaCO)生产的重要组成,然而关于该种钙化作用受控因素以及对未来海洋环境变化的可能响应方式却知之甚少.本研究基于优化的粒径标准化壳体重量(S... 详细信息

浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma (sinistral)作为中高纬度海洋优势种,是当地碳酸钙(CaCO)生产的重要组成,然而关于该种钙化作用受控因素以及对未来海洋环境变化的可能响应方式却知之甚少.本研究基于优化的粒径标准化壳体重量(SNW)实验清洗方法,测试了南大洋南极带阿蒙森海、罗斯海和普里兹湾海区表层沉积物中N. pachyderma (sin.) SNW,在确认SNW并未受深海碳酸盐溶解作用影响的前提下,通过N. pachyderma(sin.) SNW来反映现代过程中该种的钙化程度.对比N. pachyderma (sin.) SNW与其所在钙化深度的温度、盐度、营养盐浓度以及碳酸盐系统等参数,发现200~250、250~300以及300~355μm粒径范围内N. pachyderma (sin.)SNW均与海水温度高度相关,海水温度每上升1℃, SNW增加约30%.这一结果表明现代南大洋南极带N. pachyderma (sin.)钙化作用主要受温度控制,而不是海洋酸化等其他环境要素.钙化生成CaCO过程将向大气释放CO,因此推断在全球变暖的气候背景下,南大洋南极带N. pachyderma (sin.)钙化增强将减弱海洋碳汇效应,形成全球变暖的正反馈.

关键词：浮游有孔虫SNW 超声清洗 CaCO3生产海洋碳循环气候变化

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FIO-ESM v2.0模式及其参与CMIP6的方案

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气候变化研究进展 2019年第5期15卷 558-565页

作者：宋振亚鲍颖乔方利自然资源部第一海洋研究所青岛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青岛26623

目前,世界气候研究计划(WCRP)组织的国际耦合模式比较计划(CMIP)已经进入到第六阶段(CMIP6),CMIP6试验的开展也已成为国内外地球系统模式工作组的首要工作之一。自然资源部第一海洋研究所地球系统模式FIO-ESM是以耦合自主开发的海浪模... 详细信息

目前,世界气候研究计划(WCRP)组织的国际耦合模式比较计划(CMIP)已经进入到第六阶段(CMIP6),CMIP6试验的开展也已成为国内外地球系统模式工作组的首要工作之一。自然资源部第一海洋研究所地球系统模式FIO-ESM是以耦合自主开发的海浪模式为特色的地球系统模式。在参与CMIP5的FIO-ESM v1.0的基础上,通过升级分量模式、改进海气通量相关物理过程和提高分辨率等,FIO-ESM v2.0现已完成研发,正在开展CMIP6科学计划的相关试验。文中围绕FIO-ESM v2.0的特色和计划参与CMIP6的情况,介绍了FIO-ESM v2.0的模式框架、包含的特色物理过程以及拟参加的CMIP6科学计划情况,以方便气候研究领域的科学家了解和使用。

关键词： FIO-ESM CMIP6 海浪地球系统模式

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北极拉普捷夫海夏、秋季颗粒有机碳的分布与来源

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海洋学报 2022年第7期44卷 58-70页

作者：夏逸胡利民黄元辉白亚之叶君范迪孟宪伟石学法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山东青岛266061 中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术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地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋同位素与地质年代测定平台山东青岛266237

随着全球变暖的加剧,北极陆架边缘海碳的源汇过程对全球碳循环的影响及其气候环境效应日益显著。拉普捷夫海作为北冰洋典型的陆架边缘海,在大河、海冰、海洋初级生产力及海岸侵蚀的影响下,该区沉积有机碳的来源、输运和埋藏等过程独具... 详细信息

随着全球变暖的加剧,北极陆架边缘海碳的源汇过程对全球碳循环的影响及其气候环境效应日益显著。拉普捷夫海作为北冰洋典型的陆架边缘海,在大河、海冰、海洋初级生产力及海岸侵蚀的影响下,该区沉积有机碳的来源、输运和埋藏等过程独具特色。本文基于2018年中俄第二次北极联合科考获得的悬浮颗粒物样品和水文资料,研究了夏末秋初拉普捷夫海颗粒有机碳的分布特征、来源及其影响因素。结果表明,颗粒有机碳(POC)的浓度位于35.27~1 185.58μg/L之间,平均为172.65μg/L。受河流输入、海岸侵蚀和海洋初级生产力的影响,表层POC浓度分布呈现近岸高、远岸低趋势;底层POC浓度分布主要受控于沉积再悬浮作用,高浓度POC出现在勒拿河三角洲的东部区域。总悬浮颗粒物浓度与POC浓度总体呈显著正相关,显示出其对POC空间分布的直接影响,且两者在底层中的相关性要高于表层,表明不同层位的POC可能存在来源差异。研究区POC的δ^(13)C值处于-31.03‰~-25.79‰之间,表层δ^(13)C值较底层明显偏负,且部分站位的δ^(13)C值甚至低于周边陆源有机碳的端元,这反映了可能除陆源输入的贡献外,近海浮游植物直接利用大量陆源有机质降解产生的溶解无机碳的过程也对该区域POC的供应和来源解析具有重要的影响。

关键词：北极拉普捷夫海颗粒有机碳总悬浮颗粒物来源陆源输入

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3万年以来挪威海南部冰岛-苏格兰溢流变化及其对海冰活动的响应

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第四纪研究 2019年第4期39卷 845-862页

作者：吴东刘焱光 Jón Eiríksson 董林森自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 海洋地质过程与环境功能实验室青岛海洋科学与技术试点国家实验室山东青岛266237 Institute of Earth Science University of Iceland Askja IS-101-Reykjaík Iceland

北欧海南部沉积物所记录的末次冰盛期以来千年尺度快速气候事件下的溢流水变化特征,对研究历史上热盐环流与气候的相互作用机制有着重要意义.本文基于冰岛东北部陆架IS-1B岩芯(65°36.357′N, 8°59.045′W)上部130 cm的沉积物... 详细信息

北欧海南部沉积物所记录的末次冰盛期以来千年尺度快速气候事件下的溢流水变化特征,对研究历史上热盐环流与气候的相互作用机制有着重要意义.本文基于冰岛东北部陆架IS-1B岩芯(65°36.357′N, 8°59.045′W)上部130 cm的沉积物粒度组成、颜色反射率和高分辨率XRF元素地球化学扫描测试数据,结合有孔虫AMS 14C测年数据和邻近海区站位沉积资料,利用因子分析等方法,重建了研究区3万年(HS 3期)以来的沉积记录,并重点研究了冰岛-苏格兰溢流水(ISOW)的历史变化特征及其对海冰活动的响应.研究结果显示, ISOW在末次冰盛期初期、 HS1末期到 B/A 暖期和全新世时期强度较高,在HS 3期末期、末次冰盛期中后期到HS 1初期和YD时期强度较弱,其中粒度和地球化学证据都指示ISOW在末次冰盛期和YD时期受北冰洋底层水入侵和海平面下降的影响可能发生了多次停滞.总体来说,挪威海南部ISOW强度的变化与表层海水温度有较强的相关性,表现为冰期减弱,间冰期增强的变化趋势.挪威海北部海冰的覆盖范围自HS 3末期至末次冰盛期开始逐渐南移,并在HS 2初期越过冰岛-苏格兰海脊,在冰岛海盆北部形成常年的冰覆盖. HS 1期中后期到B/A暖期,海冰影响范围开始逐渐下降,但在 B/A 暖期末期到YD时期海冰活动便快速恢复,直至进入全新世后,挪威海南部海冰活动强度才逐渐下降,一直保持相对稳定的季节性海冰活动状态.

关键词：冰岛-苏格兰溢流因子分析 XRF元素扫描冰筏碎屑

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“桑吉”号泄漏物质扩散与漂移数值模拟预测

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海洋与湖沼 2018年第4期49卷 707-713页

作者：杨德周冯兴如刘长华崔煊尹宝树许灵静中国科学院海洋研究所青岛266071 中国科学院海洋环流与波动重点实验室青岛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青岛266237 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071 中国科学院大学北京100049

基于ROMS(Regional Ocean Modeling System)模式,对西北太平洋海域进行了水平分辨率高达4km的水动力环境数值模拟,该分辨率可以很好地分辨我国东海陆架环流以及中尺度涡旋等过程,此外模式考虑了8个分潮,模式结果很好地再现了黄、东海陆... 详细信息

基于ROMS(Regional Ocean Modeling System)模式,对西北太平洋海域进行了水平分辨率高达4km的水动力环境数值模拟,该分辨率可以很好地分辨我国东海陆架环流以及中尺度涡旋等过程,此外模式考虑了8个分潮,模式结果很好地再现了黄、东海陆架环流等。基于模式结果,对"桑吉"号泄漏物质可能的扩散和迁移轨迹进行了数值模拟分析。在"桑吉"号沉船位置的表、底Ekman层内,释放拉格朗日粒子和示踪物来示踪"桑吉"号泄漏物质的可能影响范围。拉格朗日粒子和示踪物模拟结果表明:在未来3个月,"桑吉"号泄漏物质对我国黄海的影响较小,其主要随着对马暖流进入日本海和随着黑潮进入日本九州以南的太平洋海域。随着冬、春的季节转换,三个月后,北风会减弱,减弱风场的试验表明,风场减弱会减少泄漏物质向黄海的输送。5月份后黄海冷水团逐渐形成,由于斜压效应,在黄海深层水中会逐渐建立起气旋式环流,从而进一步阻碍了"桑吉"号泄漏物质向黄海的输送,该气旋式环流有利于"桑吉"号泄漏物质通过对马海峡向日本海的输送,而会抑制底层泄漏物质向我国黄海西侧的输送。

关键词：桑吉扩散东海 ROMS

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南海西北部半日内潮参量次谐频不稳定生成的近惯性波研究

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海洋与湖沼 2022年第1期53卷 62-73页

作者：陈子飞任强胡贺岗陈永华王蓓于非南峰王建丰唐瑛中国科学院海洋研究所山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋环流与波动重点实验室山东青岛266071 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动力过程与气候功能实验室山东青岛266237

为了研究非临界纬度上参量次谐频不稳定(parametric subharmonic instability, PSI)过程生成的近惯性波(near-inertial wave, NIW),本文基于国家重点研发项目的准实时传输深海潜标资料,对内波速度谱、近惯性流速和动能、D_(2)-f(半日频... 详细信息

为了研究非临界纬度上参量次谐频不稳定(parametric subharmonic instability, PSI)过程生成的近惯性波(near-inertial wave, NIW),本文基于国家重点研发项目的准实时传输深海潜标资料,对内波速度谱、近惯性流速和动能、D_(2)-f(半日频减惯性频)流速和动能、半日内潮流速和动能以及混合的时间分布特征进行了研究分析。平板模型与双相干谱分析表明,南海西北部陆坡区上层海洋出现的非风生近惯性波是由半日内潮PSI过程生成的,同时也会生成D_(2)-f内波。在发生显著PSI过程的深度上,生成的近惯性能量与全日内潮能量相当,生成的D_(2)-f能量与半日内潮能量相当,表明PSI过程生成的近惯性波和D_(2)-f内波是相当重要的。细尺度参数化方法结果显示PSI过程期间混合出现明显增强,但其增加的大小是中度的。

关键词：南海西北部半日内潮近惯性波参量次谐频不稳定海洋混合

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3.4万年以来南极斯科舍海古生产力演变及其环境制约

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海洋学报 2021年第3期43卷 116-125页

作者：杨春丽陈志华肖文申王湘芹鞠梦珊崔迎春黄元辉唐正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266061 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

本文通过对南极斯科舍海东南部DC-11岩芯生物硅、有机氮、TFe_(2)O_(3)与有机氮同位素的年代学分析,重建了该海区3.4万年以来古生产力与环境演变历史。研究结果表明,生物硅、有机氮含量与南极温度变化基本一致,暖期高、冷期低;有机氮同... 详细信息

本文通过对南极斯科舍海东南部DC-11岩芯生物硅、有机氮、TFe_(2)O_(3)与有机氮同位素的年代学分析,重建了该海区3.4万年以来古生产力与环境演变历史。研究结果表明,生物硅、有机氮含量与南极温度变化基本一致,暖期高、冷期低;有机氮同位素值与南大洋海冰变化相吻合,暖期小、冷期大,冷期硝酸盐利用率大于暖期。从末次冰期、末次冰消期至全新世,研究区古生产力与环境变化显著,南极冷倒转等千年尺度的变化明显;海冰在气候、营养盐与古生产力之间起着重要的关联作用。冰期或冷期海冰的加强导致表层水层化加强,深层水及其营养盐的上涌减弱,表层海洋硝酸盐等相对匮乏,生产力降低。研究区现代与全新世铁供应充足,在风尘盛行的末次冰期和冰消期呈过剩状态,明显不同于亚南极。

关键词：南极斯科舍海古生产力营养盐海冰表层水层化

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太平洋内部副热带-热带经向翻转环流的季节变化特征

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海洋与湖沼 2022年第1期53卷 8-18页

作者：韩雪冯俊乔中国科学院海洋环流与波动重点实验室山东青岛266071 中国科学院海洋研究所山东青岛266071 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动力过程与气候功能实验室山东青岛266237

太平洋内部副热带-热带经向翻转环流(subtropical-tropical cell,STC)是连接热带和副热带的海洋通道。由于以往海洋观测资料的匮乏,前人多利用海洋模式数据进行研究,且仅限于沿单一纬度上的STC的分析,较少涉及沿不同纬度的STC的季节变... 详细信息

太平洋内部副热带-热带经向翻转环流(subtropical-tropical cell,STC)是连接热带和副热带的海洋通道。由于以往海洋观测资料的匮乏,前人多利用海洋模式数据进行研究,且仅限于沿单一纬度上的STC的分析,较少涉及沿不同纬度的STC的季节变异规律。利用地转海洋学实时观测阵(array forreal-time geostrophic oceanography,Argo)温盐数据、海洋再分析数据GODAS(global ocean data assimilation system)、SODA3.4.2(simple ocean data assimilation 3.4.2)、ORAS5(ocean reanalysis system5)和大气再分析数据NCEP(National Centers for Environmental Prediction)等研究了沿不同纬度的STC的季节变异规律及其机制。结果显示:沿10°~2°S和2°~6°N,STC春季强,夏秋弱;沿7°~15°N,STC夏季偏强,冬季偏弱;沿15°~11°S,STC冬季偏强,夏季偏弱。STC季节变化主要由表面风场和西传Rossby波驱动,且在不同纬度,二者相对贡献存在差异:在10°S~6°N,STC的季节变化基本与风场季节变化一致,风场直接驱动是STC季节变化的主要因素;在15°~11°S以及7°~10°N,STC变化滞后风场3~4个月,在11°~15°N,STC变化滞后风场9个月,因此,西传Rossby波较局地风场对STC季节变化的贡献更大。本研究对于深入理解STC的变异规律及其对热带海洋气候变化的影响具有重要意义,多源海洋再分析数据的诊断对比分析也为大洋环流研究提供了重要参考。

关键词： STC 季节变化经向输运

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我国海洋动力灾害研究进展与展望

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海洋与湖沼 2020年第4期51卷 759-767页

作者：侯一筠尹宝树管长龙郭明克刘桂梅胡珀中国科学院海洋研究所海洋环流与波动重点实验室青岛266071 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071 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青岛266237 中国海洋大学海洋与大气学院青岛266100 自然资源部北海局青岛266061 国家海洋环境预报中心北京100081

海洋动力灾害(包括灾害性海浪、风暴潮、海冰、海啸等)是对我国沿海地区造成破坏和损失最大的自然灾害之一。开展海洋动力灾害研究具有重要意义和迫切的国家需求。本文回顾我国建国以来在海洋动力灾害研究方向的主要进展,重点针对近年... 详细信息

海洋动力灾害(包括灾害性海浪、风暴潮、海冰、海啸等)是对我国沿海地区造成破坏和损失最大的自然灾害之一。开展海洋动力灾害研究具有重要意义和迫切的国家需求。本文回顾我国建国以来在海洋动力灾害研究方向的主要进展,重点针对近年来我国在海洋动力灾害数值模拟预报以及灾害风险评估等方面的进展进行综述,并在此基础上提出未来的发展展望,希望给海洋防灾减灾科研工作者提供参考。

关键词：风暴潮海浪海冰海啸风险评估危险性脆弱性

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