摘要: 巽他海峡是爪哇海与东印度洋进行水交换的重要西部通道,其水交换过程与两侧水团性质和环流有密切关系.本研究基于巽他海峡及其附近海域的观测和遥感再分析数据,分析了爪哇海与印度洋通过巽他海峡进行水交换的多时间尺度变化规律,并探讨了局地和大尺度过程对水体输运的影响.研究表明,巽他海峡贯穿流主要由流出爪哇海的年均南向流与随季风南北转向的季节反向流组成,并存在显著的季节内变化.2008—2016年期间,巽他海峡贯穿流3次观测的年均流量分别为(-0.31±0.34),(-0.27±0.43)和(-0.49±0.31)Sv(负号代表流出爪哇海).巽他海峡贯穿流与局地风和海峡两侧海表面高度梯度密切相关,因此采用多元回归重构了1993—2017年水体输运时间序列,并计算出25 a的平均流量为(-0.37±0.43)Sv.研究也表明,巽他海峡水体输运的年际变化异常与ENSO,IOD相关.

摘要: 波浪诱导的水体输运会对海洋产生大尺度影响.结合波浪大尺度效应的研究现状和印度洋涌浪分布的事实,利用ECMWF-CERA20的波浪、海表面温度(SST)及风场数据,采用多种统计分析方法,研究了波浪输运与赤道印度洋SST的潜在关系.结果显示:中高纬度波浪输运异常的低频信号在空间、周期上与赤道SST异常均有高度相似性;Stokes漂流纬向、经向异常呈现出南—北、东—西的振荡,其第二模态时间序列与印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)指数存在强相关性并在La Ni?a次年的负IOD事件中达到最高:相关系数在ACC区域纬向异常超前6个月时接近0.6,中纬度区域经向异常在超前3个月时达到0.7.在La Ni?a次年的负IOD中,波浪经向输运异常的相位(超前三个月)与赤道SST异常相位呈全年反相位,经向浪致输运异常造成的东—西热量输运差异对赤道SST异常分布有不可忽略的贡献.

摘要: 基于布放在南海东北部陆坡海域的5套潜标观测到的内孤立波波列数据和孤立波扰动KdV(PKdV)理论,研究内孤立波在趋浅陆架上的传播特征.得出如下结果:1)观测到的内孤立波属于C型内孤立波,即平均重现周期为(23.41±0.31)h.2)内孤立波在西传爬坡过程中,其振幅表现为先增大后减小再增大,与该海域温跃层深度的变化趋势一致;由观测数据和理论计算得到的孤立波振幅增长率(SAGR)数值接近,表明该海域的内孤立波的振幅变化可以采用由孤立波PKdV方程导出的趋浅温跃层理论来描述.3)随着水深变浅,内孤立波传播方向向北偏移,传播速度减小,即在A,B和D站位,传播方向分别为279°,296°和301°,偏转角度达22°;传播速度分别为2.36,2.23和1.47 m/s,减小38％.

摘要: 孟加拉湾与其他热带海盆不同,在季风影响下,该地区热带气旋具有双气旋季的独特结构(4—5月的春季转换期和10—11月的秋季转换期).虽然孟加拉湾气旋频数在10—11月较多,但是4—5月超强气旋(Saffir-Simpson 4,5级)的生成率却远高于10—11月.1981—2016年,春季转换期内孟加拉湾超强气旋都与第一支北传季节内振荡(First Northward-propagating Intra-Seasonal Oscillation,FNISO)相应而生,然而并不是所有伴随FNISO发生的气旋都能发展成为超强气旋.因此本研究以气旋生成指数为基础,利用气旋最佳轨道数据以及NCEP的海气参量数据,诊断指出孟加拉湾夏季风形成的强垂直风速剪切配合低层大气旋度和气旋潜在强度抵消夏季风期间水汽对气旋生成的促进作用,造成双峰分布,而中层大气相对湿度差异双峰不对称的主因.FNISO强度的不同与深对流中心与气旋中心的相对位置的差异,使得部分气旋受季节内振荡影响更大,强深对流的超越作用导致更显著的高低层大气温差,促使气旋具有且达到更大的潜在强度.在年际尺度上大气高低层温差的不同也是引起气旋潜在强度不同的主要原因.当季节内尺度和年际尺度共同作用,使得部分气旋发展成为超强气旋.

摘要: 造礁石珊瑚是珊瑚礁生态系统的框架生物,它们既能够通过共生藻的光合作用进行自养,也能够通过触手捕获和黏液吸附等方式进行异养.通过研究造礁石珊瑚光合自养以及异养营养的机理和过程,系统分析了光照、温度、营养盐、潮汐、水流、CO2质量浓度以及食物的可获得性等因素对造礁石珊瑚光合自养和异养营养产生的影响,并讨论了珊瑚的这2种营养方式对环境变化的适应性.在环境适宜的条件下,光合自养是健康造礁石珊瑚的主要营养方式;当珊瑚自养营养的供给受到限制时,异养营养能够在一定程度上弥补其营养缺失,甚至可能成为珊瑚的主要营养方式.造礁石珊瑚的2种营养方式能够对不同环境因素的变化做出不同响应,并通过两者之间的互补以适应环境变化.今后研究的重点应放在归纳各类因素对造礁石珊瑚2种营养方式的影响;深入研究造礁石珊瑚异养营养方式的规律与环境适应性;厘清造礁石珊瑚光合自养与异养营养之间的关系和协调模式.

摘要: 为研究百年人类活动对广西防城江口沉积物的影响,依据2014-08取得的广西防城江口HSL柱的210Pb、粒度、常量元素、重金属元素数据,建立210 Pb年代序列,对其重金属环境背景进行构建,对HSL柱的重金属元素富集系数进行计算,对人类活动影响下的重金属元素进行潜在生态危害评价.结果表明,HSL柱210 Pb年代拟合系数在0.9以上,该柱沉积速率约为0.37 cm/a.以沉积物粒度中<32μm体积分数为参比元素构建的防城江口的重金属环境背景显示:HSL柱20 cm以深为"清洁样品";10 cm(约1990年)以浅开始显著受人类活动影响;5 cm(约2000年)以浅各重金属富集系数均显著受工业活动影响,Cd单因子危害系数达到强生态危害程度,Hg达到中等生态危害程度,潜在生态危害指数也达到强生态危害程度.受防城港市产业结构调整的影响,2010年之后潜在生态危害指数有所降低,但部分重金属(Cd和Hg)的潜在生态危害依然较为严峻.

摘要: 对具有高淀粉酶活性的南极菌Pseudoalteromonas sp.A211-5的全基因组数据进行了分析和筛选,筛选获得α-淀粉酶疑似序列am y 3809,并采用基因工程手段对该基因的功能和性质进行验证和分析.首先,以淀粉酶Amy3809的完整开放阅读框(ORF)为模板设计特异引物,克隆获得amy3809的全序列并对其进行重组表达,获得的重组蛋白采用镍柱进行分离纯化;DNS-还原糖法测定重组酶的酶学性质;薄层层析(TLC)技术对Amy3809的酶解产物进行分析.实验结果:1)克隆获得的amy3809成功地连接到pET-30a载体,并在工程菌E.coli BL21(DE3)中实现了高效表达,纯化的重组酶Amy3809分子量为67 kDa;2)重组酶Amy3809在10～40℃的范围内仍能保持85％ 以上的酶活,但随着温度的升高酶活迅速降低,70℃时几乎失活,表明该酶具有良好的低温耐受特性及热敏感性;3)最适pH为7.0,在pH 5.0～10.0的范围内仍能保持50％ 以上的活性;4)金属离子Na+,K+和Ca2+均能提高Amy3809的活性,而Cu2+,Fe2+,Mg2+和EDTA则能显著降低Amy3809的活性;5)Amy3809的酶解产物主要为麦芽四糖、麦芽三糖、麦芽糖和葡萄糖.由此可知,南极菌产的α-淀粉酶Amy3809,具有良好的低温耐受特性,热敏感性和较广的pH耐受范围,并能够有效地将淀粉降解为低聚糖和葡萄糖,因而具有潜在的工业应用前景.

摘要: 采用粉末样品压片制样,利用Epsilon3能量色散X射线荧光光谱仪(EDXRF)对我国边缘海碎屑沉积物中28种主量元素和微量元素进行测定.使用33个海洋沉积物、深海沉积物、水系沉积物、三角洲沉积物和岩石标样等国内外标准物质建立标准曲线,采用仪器软件的数学模式校正基体效应和元素间的谱线重叠效应.经国家标准物质检验,分析结果与标样值吻合;元素的检出限为0.02～124.14μg·g-1;精密度(RSD)均小于9％.对我国边缘海碎屑沉积物样品进行分析,其测定值与重量法、电感耦合等离子体光谱法和电感耦合等离子体质谱法的测定值基本一致.鉴于Epsilon3 EDXRF具有体积小、多元素同时快速分析、准确度高和精密度好的优点,可考虑作为船载仪器,在科考现场测定海洋沉积物的元素含量,对于及时指导海上工作、撰写航次报告具有重要作用.

摘要: 利用WAVEWATCHⅢ海浪模式模拟的1993—2011年中国东部海域19 a冬季逐日海浪场资料以及同期CCMP逐日风场资料,采用奇异值分解(SVD)的方法分析了冬季中国东部海域海浪场与提前0～5 d的东亚大陆地面风场的关联特征.结果发现:海浪场与提前1 d的地面风场的关联更有意义;SVD第一模态和第二模态分别反映了贝加尔湖以东南下的反气旋式偏北扰动大风(或气旋式偏南扰动大风)和中国东部平原入海的气旋式扰动风场(或反气旋式扰动风场)对中国东部海域海浪的扰动影响.此外,SVD分析还揭示了冬季影响中国东部海域海浪的大风关键区和移动路径;随着时间的推移,大风关键区从贝加尔湖以东逐步由蒙古南下影响中国东北和华北地区,最后到达中国东部海域.

摘要: 夏季期间大气季节内振荡(ISO)活跃于孟加拉湾区域,并存在显著的向北传播.采用1979—2016年ERA-Interim大气再分析资料,通过对典型ISO事件进行位相合成,揭示了夏季期间孟加拉湾湿静力能季节内变化的演变特征和控制机理.结果表明,IS O大气对流在向北传播期间伴随着显著的湿静力能累积(充电)和释放(放电)过程.其中,水汽主导的湿静力能水平平流是充电和放电的关键控制因素.水汽水平平流在对流层中高层和对流层低层的变异机理存在一定差异,在中高层主要取决于ISO扰动纬向风对低频水汽的纬向输送,在低层则主要取决于低频经向风对ISO扰动水汽的经向输送.

摘要: 为进行海洋表层风场的物理结构重建与基础理论溯源,需选用可靠准确且通过检验的高时空分辨率风场资料.本文利用NDBC、TAO和嵊泗站现场观测资料,在全面比较分析的基础上,对其中应用较广泛的CFSR/CFSv2、ERA-Interim、FNL和CCM P四种风场产品在北半球海域(北太平洋、北大西洋)进行了检验评估,得出结论:1)4种资料的风速都不同程度地低估了实际观测风速;在低风速区的风向偏差较大,风速越低,偏差越多;产品资料在远岸地区比近岸地区更接近实测资料,在高纬地区的效果优于低纬地区.2)通过比较4种产品资料与浮标实测资料的风向和风速的偏差、均方根误差、误差标准差和相关系数,发现CCM P资料是4种资料中整体效果最好的一种,而CFSR/CFSv2资料是较差的一种.3)嵊泗站观测平台资料与浮标观测资料验证的结论略有差异,结果显示:FNL资料是4种资料产品中效果最好的产品,ERA-Interim资料的效果仅次于FNL,而用浮标验证效果较好的CCMP资料在嵊泗站点效果却较差,CFSR/CFSv2资料是4种资料中效果最差的.4)通过分析4种风场资料的偏差分布发现,CCM P与ERA-Interim风场资料的偏差较小,而CFSR/CFSv2与FNL风场资料的偏差较小.CCM P资料与其他3种资料的纬向风偏差在海洋上以负偏差为主,陆地以及沿岸地区的偏差较大,且分布不均匀;经向风偏差分布中,南半球的正偏差区较为明显,而北半球的负偏差区则较为明显,但偏差程度要小于纬向风偏差.

摘要: 基于Godfrey绕岛理论,在正压、线性模型下同时考虑了底摩擦和侧摩擦,得到带有摩擦的绕岛理论.根据两个岛屿的经向长度不同,将其分为3种情况;通过积分动量方程,分别得到了各自的带有摩擦的岛屿流函数解析解,从而得到两岛屿间流量公式.当忽略侧摩擦或底摩擦中的一个时,可得Wajsowicz的带有摩擦的绕岛理论.利用CCM P的风场数据,计算了印尼贯穿流的流量,通过比较发现,当只考虑侧摩擦时,流量会增加;当只考虑底摩擦时,流量会减少;当同时考虑底摩擦和侧摩擦时,流量会减少,减少的幅度较只考虑底摩擦时更大.与不考虑摩擦时相比,同时考虑摩擦和侧摩擦时的流量减少量不超过25％.

摘要: 根据在青岛附近海域开展的现场观测数据介绍了一种可能的新的第二模内孤立波的产生机制.温度链观测数据显示在2h内孤立波特征由显著的第一模内孤立波变为了显著的第二模内孤立波.所观测到的第二模内孤立波的波面起伏和它的垂直结构同KdV(Korteweg-de Vries)方程的理论结果吻合良好,对应涨潮引起的内波非线性系数、频散系数以及U rsell数的变化和第二模内孤立波的产生相匹配.这些结果表明,所观测到的第二模内孤立波可能是由于涨潮导致的局地层结快速变化引起的.进一步分析表明,局地层结快速变化可能由潮汐推动黄海冷水团边缘锋面移动引起.

摘要: 硅元素深刻影响着地表物质循环,是地表过程、陆海相互作用和全球碳循环研究的关键元素之一.在已有的陆-海生物硅研究中,大多数没有考虑生物硅组成在区域硅循环中的作用,因此开展不同来源与组成生物硅参与下的地表与陆-海硅循环研究是非常必要的.硅藻、硅鞭毛藻、植硅体、放射虫和海绵骨针是生物硅的主要存在形式,不同来源的生物硅由于化学性质的差异在硅生物地球化学循环过程中扮演着不同的角色,影响着生物硅的溶解速率与硅的埋藏等过程.今后应采用复合技术手段,重视"新硅"和"老硅"在硅循环中的差异化作用以及对分析测定结果的影响,并加强这方面的定量研究、过程与机理研究以及系统的综合性研究,特别是针对复杂的环境样品的多学科交叉综合研究.

摘要: 灾害链是在时间上有先后、空间上彼此相依、成因上相互关联,破坏性极强的呈链式结构的多种灾害.由于灾害链的形成与演化具有叠加、放大和链式效应,已经成为灾害研究的热点和难点.受全球气候变化和人为因素的双重影响,海岸带地区成为地球上最活跃、最脆弱的区域.海水入侵和土壤盐渍化成为海岸带地区面临的主要地质灾害,威胁生态安全和人类生存环境,这2种灾害相继发生、相互关联,构成海水入侵-土壤盐渍化灾害链.归纳总结了灾害链研究进展,阐述了海水入侵-土壤盐渍化灾害链的演化特征和研究中的关键科学问题,展望了海水入侵-土壤盐渍化灾害链研究趋势.

摘要: 基于中国第7次北极科学考察白令海现场调查资料与数据,分析了2016年夏季白令海海水颗粒态(DM-SOp)和溶解态二甲亚砜(DMSOd)浓度的空间变化特征及其影响因素.研究表明,夏季白令海二甲亚砜(DMSO)浓度高于全球多数大洋和近岸海域.夏季白令海DMSOd和DMSOp浓度空间变化相似.表层海水DMSOp浓度为6.47～169.40 nmol/L,平均值为(79.62±56.10)nmol/L;DMSOd浓度的变化范围是20.07～153.70 nmol/L,平均值为(72.67±39.20)nmol/L.平面分布上,白令海表层DMSO浓度由海盆区、中外陆架区至内陆架区依次降低;垂直分布上由表至底随深度增加而降低,表层DMSOd和DMSOp浓度高于55 nmol/L,底层低于25 nmol/L.海盆区DMSOd主要源于DMS氧化和浮游生物直接合成的DMSOp,海盆区深层水团DMSOd浓度主要受控于温度和盐度.中外陆架区表层暖水团DMSO浓度主要受控于温度,陆架冷水团DMSO浓度则受盐度影响较大.内陆架区陆架水团DMSOp浓度和阿拉斯加沿岸水团DMSOd浓度分别受温度和DMS光化学氧化影响.

摘要: 大沽河是青岛市重要的供水源之一,了解大沽河流域水循环的过程和机理有助于合理地利用大沽河流域水资源.为了研究大沽河流域地下水循环的规律,在大沽河李哥庄镇至胶东镇段研究区内采集了26个地下水样本和4个地表水样本,测定其氢、氧同位素及水化学成分,通过分析其变化特征初步判定地下水补给来源以及影响因素.对降水和地下水中的稳定同位素组成(δD,δ18 O)进行分析,结果表明大气降水是该区域地下水的主要来源.地下水及地表水的水化学结果表明研究区地下水类型多样,主要为HCO 3-Cl-SO 4-Ca-Na,Cl-SO 4-Na,Cl-HCO 3-SO 4-Na,HCO 3-Cl-SO 4-Na-Ca-Mg,Cl-Na五类;地表水受到强烈的蒸发浓缩作用,并在一定程度上补给了地下水.同时,地下水中的氢、氧同位素含量与Cl-和TDS区域分布特征相互佐证,证明地下水化学成分主要受到海水入侵的影响,其次为围岩矿物的溶解.

摘要: 中国边缘海陆架泥质体是全新世高海平面以来形成的重要沉积单元,沉积速率高和连续性好的特征使其成为研究高分辨率气候和环境变化的理想载体.通过对东海内陆架泥质区中部的浅钻岩芯MZ02孔进行粒度、常量与微量元素、AMS14 C分析,获得粒度和常微量元素随时间变化的高分辨率演化序列.结果表明,全新世早期沉积物为较粗颗粒的粉砂为主,且粒度参数变化明显,指示了沿岸流、潮流、波浪综合作用下的前滨-近滨沉积环境;8000 a以来陆架区沉积物以细颗粒黏土质粉砂为主,沉积环境稳定,以沿岸流控制的浅海沉积为主.沉积物化学蚀变指数(CIA),w CaO/w K2 O,w CaO/w MgO和w Ba/w Sr比值反映8000 a以来化学风化过程可分为4个时期,包括8000～6000 a B.P.的缓慢减弱期、6000～2200 a B.P.的频繁波动期、2200～1050 a B.P.的迅速减弱期及1050 a B.P.以来的逐渐增强期.地球化学指标同时指示的9次极值揭示东亚季风驱动的降温事件分别发生于7200 a B.P.,6000 a B.P.,4200 a B.P.,3600 a B.P.,2300 a B.P.,800～120 a B.P.时期.相应的降温证据亦存在于其他区域的不同介质中,揭示气候变化的区域性乃至全球性联系;频谱分析结果显示所选择地球化学指标存在79～200 a周期变化规律,指示太阳活动对中国东部区域沉积物化学风化及气候变化的控制作用.

摘要: 对鄂霍次克海和白令海及其毗邻区40个站位表层沉积物样品的粒度和43种地球化学元素分析表明,表层沉积物类型及地球化学组成在空间上分布存在显著差异.因子分析显示,表层沉积物元素地球化学存在陆源、生源(Ba,Ca和Sr等)和自生源(Mn,Mo和Cd)三种来源.沉积物粒度与主微量元素分布没有显著的相关性.主微量元素地球化学散点图揭示表层沉积物碎屑物质存在来自火山和上地壳风化产物的贡献.白令海陆坡流和东萨哈林流对于底层沉积物分选有重要的影响.聚类分析显示,在空间分布上,鄂霍次克海以及底特律海山表层沉积物由陆源碎屑和火山物质混合构成;堪察加半岛东侧表层沉积物主要来自堪察加半岛,以火山碎屑贡献为主;白令海西北陆坡和鄂霍次克海西部陆坡表层沉积物主要来自阿纳德尔河和黑龙江(俄罗斯境内为Amur河)的输入,以陆源碎屑为主.研究区表层沉积物地球化学空间分异性与碎屑物质的来源、搬运动力、区域水动力条件密切相关.

摘要: 采用孤立波模拟海啸波,利用根茎叶定量概化模型近似模拟近岸刚性植物,以探究植物根、茎、叶对孤立波消减特性的影响.研究发现,透射系数的范围为0.56～0.85,植被区沿程波高衰减百分比的范围为25.9％ ～97.0％.根、叶在不同分布密度条件下的透射系数均随相对波高的增大而逐渐减小.当淹没度大于0.7时,在入射波高等于7.0,9.0和12.0 cm条件下,波高衰减强度沿流向的敏感度逐渐降低,植物消浪呈现边界效应.当淹没度为0.6、根和叶分布密度均为16枝/株时,波浪于植被区发生波高增大现象,波高增值的范围为3.0％～6.0％.植物根、茎、叶对孤立波消减特性的影响与根和叶的分布密度、淹没度及相对波高均相关.