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斯里兰卡穹顶的演变过程及其能量学特征

热带海洋学报 2023年第5期42卷 1-16页

作者：马宇王卫强游庆龙辛红雨复旦大学大气与海洋科学系上海200438 中国民用航空华东地区空中交通管理局上海200335 热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州511458 中国科学院深海科学与工程研究所海南三亚572000 中国科学院大学北京100049

文章基于混合坐标海洋模式(hybrid coordinate ocean model,HYCOM)等多套再分析资料,研究了气候态斯里兰卡穹顶(Sri Lanka Dome,SLD)的演变过程及其能量学特征。研究显示,SLD有两次从发展、成熟至减弱的过程,相伴随的是其涡动能(eddy ki... 详细信息

文章基于混合坐标海洋模式(hybrid coordinate ocean model,HYCOM)等多套再分析资料,研究了气候态斯里兰卡穹顶(Sri Lanka Dome,SLD)的演变过程及其能量学特征。研究显示,SLD有两次从发展、成熟至减弱的过程,相伴随的是其涡动能(eddy kinetic energy,EKE)也出现两次峰值。在第一次发展阶段(5月23日—6月10日),SLD在斯里兰卡的东南部开始发展,并逐渐移向东部,伴随着面积和强度逐渐增大。在此过程中,风应力持续输入EKE,海洋不稳定过程使得平均流能量转化为EKE和涡势能(eddy available potential energy,EPE),以及西南季风流(southwest monsoon current,SMC)的平流作用,均使得SLD迅速加强。在成熟阶段(6月11—22日),SLD位于斯里兰卡东部,风应力做功和涡流相互作用的增强使得SLD区域内的EKE和EPE达到第一个峰值。在减弱阶段(6月23日—7月20日),SLD向西北移动,由于平流项引起EKE和EPE的耗散,加上风应力做功和斜压不稳定显著减小,使得SLD区域的EKE和EPE衰减,强度显著减小。而在稳定阶段(7月21日—8月14日),SLD移至斯里兰卡东北部,风应力做功,压强做功和涡流相互作用较弱,使得SLD的强度始终维持一个较弱的水平。在第二次发展阶段(8月15—25日),SLD北移,伴随着风应力做功和压强做功的增强,其强度增大。在消亡阶段(8月26日—9月5日),海洋不稳定过程使得EKE和EPE转化为平均流能量,导致SLD逐渐消亡。因此,风应力做功、涡流相互作用、压强做功以及源自SMC的平流作用是控制SLD演变的主要因子。

关键词：斯里兰卡穹顶涡流相互作用能量学分析中尺度涡西南季风漂流

海草床退化与修复对其沉积物有机碳储存的影响过程

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科学通报 2023年第22期68卷 2961-2972页

作者：任玉正刘松林罗红雪江志坚吴云超黄小平中国科学院南海海洋研究所中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室广州510301 三亚海洋生态环境工程研究院三亚572100 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广州510301 广东省应用海洋生物学重点实验室广州510301 中国科学院大学北京100049

海草床是近岸高生产力的生态系统之一,具有巨大的碳储潜力,是“蓝碳”的重要组成.海草床生态系统中的有机碳大部分存储于沉积物,其沉积物有机碳(sediment organic carbon,SOC)存储是“蓝碳”功能的重要体现.受多重压力的影响,全球海草... 详细信息

海草床是近岸高生产力的生态系统之一,具有巨大的碳储潜力,是“蓝碳”的重要组成.海草床生态系统中的有机碳大部分存储于沉积物,其沉积物有机碳(sediment organic carbon,SOC)存储是“蓝碳”功能的重要体现.受多重压力的影响,全球海草床急剧衰退,导致其SOC储存潜力下降.近年来,通过海草床修复来恢复其碳存储或扩增其碳汇能力逐渐受到重视,对于延缓气候变化具有重要意义.本文综述了海草床退化与修复对其SOC的影响过程.研究表明,海草床退化会导致海草源碳的贡献减少,捕获颗粒有机物和阻止颗粒物再悬浮的能力下降,进而直接降低海草床SOC储量;此外,海草床退化通过改变沉积物中的微环境,加快SOC的转化,间接减少已存储SOC的量.海草床修复是提升碳储存潜力的有效手段,可以增加海草植株碳对SOC的贡献,其海草群落形成的复杂冠层结构可以减缓水流速度,从而捕获更多细粒径的悬浮颗粒物.同时,海草床修复还可改变微生物群落,从而抑制SOC的再矿化,最终恢复甚至提高海草床的储碳功能.在此基础之上,本文提出未来的研究重点:(1)研究人类活动和气候变化多因子联合作用对海草床SOC储存的影响过程;(2)阐释海草床退化对SOC稳定性的影响机制;(3)探索海草床SOC的组分和转化过程对修复的响应;(4)构建基于SOC储量提升的海草床修复技术体系.

关键词：海草床退化海草床修复蓝碳沉积物有机碳碳汇

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营养盐对泰来草光合无机碳利用方式的影响

科学通报 2023年第6期68卷 684-694页

作者：林基桢江志坚李玲兰方扬吴云超刘松林黄小平中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室广州510301 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院大学北京100049 三亚海洋生态环境工程研究院海南省热带海洋生物技术重点实验室三亚572100 广东省应用海洋生物学重点实验室广州510301

海草光合无机碳利用策略的研究有助于揭示其生态适应机理.然而,目前有关营养盐对海草光合无机碳利用策略的影响方式尚不清楚,亟待开展研究.本研究选取两个受不同程度人类活动影响且环境营养盐差异较大的热带典型海草床(海南岛潭门和西... 详细信息

海草光合无机碳利用策略的研究有助于揭示其生态适应机理.然而,目前有关营养盐对海草光合无机碳利用策略的影响方式尚不清楚,亟待开展研究.本研究选取两个受不同程度人类活动影响且环境营养盐差异较大的热带典型海草床(海南岛潭门和西沙永兴岛海域),结合氧电极技术、叶绿素荧光技术和非损伤微测技术,对比探讨海草优势种泰来草(Thalassia hemprichii)光合无机碳利用方式的异同.研究发现,在添加碳酸酐酶抑制剂乙酰唑胺(acetazolamide,AZ)和乙氧苯噻唑胺(6-ethoxyzolamide,EZ)后,潭门海域泰来草光合放氧速率显著降低,但AZ和EZ的抑制差异不大,表明其主要通过胞外碳酸酐酶的作用吸收HCO_(3)^(-);同时添加碱性缓冲液三氨基甲烷盐酸盐(hydroxymethyl,Tris),对潭门泰来草光合放氧的抑制率高达100%,且最大相对电子传递速率和H^(+)内流速率降低,表明其存在H^(+)/HCO_(3)^(-)协同转运方式.然而,在添加AZ和EZ后,西沙永兴岛泰来草光合放氧速率和最大电子传递速率没有显著变化,且Tris缓冲液对其光合放氧的抑制超过100%,并显著降低最大电子传递速率,这表明西沙永兴岛泰来草主要以H^(+)/HCO_(3)^(-)协同转运为主.因此,处于受人类活动影响较大、营养负荷较高且可利用光较弱的海南岛海域泰来草,既可通过胞外碳酸酐酶催化HCO_(3)^(-)转化为CO_(2)后进入细胞,也可通过H^(+)/HCO_(3)^(-)协同转运进入细胞;而处于受人类活动影响较少、营养负荷较低且可利用光较强的西沙海域泰来草,则主要依靠H^(+)/HCO_(3)^(-)协同转运进入细胞.当泰来草面临比较不利的高营养盐与弱光生长环境,需要增加光合无机碳利用策略(如胞外碳酸酐酶的作用),以提高对无机碳的利用能力来满足抗逆和生长的需求,这表明泰来草具有根据地域环境选择性表达无机碳利用方式的能力.

关键词：海草营养盐无机碳利用叶绿素荧光技术氧电极技术非损伤微测技术

环礁潟湖沉积物重建南沙群岛小冰期以来的热带气旋活动

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热带海洋学报 2022年第6期41卷 171-182页

作者：杨红强谭飞徐辉龙张喜洋施祺陶士臣中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院南沙海洋生态环境实验站海南三沙573199 中国科学院大学北京100049

热带气旋活动以及由此产生的风暴潮和强降雨对南海及周边沿海地区社会经济构成巨大威胁。对器测记录之前全新世热带气旋的研究有助于准确预测全球变暖背景下热带气旋活动的变化趋势。本文利用南沙群岛安乐礁潟湖沉积物重建了小冰期以来... 详细信息

热带气旋活动以及由此产生的风暴潮和强降雨对南海及周边沿海地区社会经济构成巨大威胁。对器测记录之前全新世热带气旋的研究有助于准确预测全球变暖背景下热带气旋活动的变化趋势。本文利用南沙群岛安乐礁潟湖沉积物重建了小冰期以来准年分辨率的热带气旋活动,共识别28个风暴事件层。研究表明,小冰期以来,南沙群岛安乐礁热带气旋活动在年代际到百年尺度上频繁变化,发育两个主要的风暴活跃期。在小冰期早期(AD1471—1620)经历了最为强烈的风暴活跃期,另一个风暴活跃期位于现代暖期的AD 1930—1960,风暴活动虽有所加强,但明显低于小冰期早期。与同期永暑礁重建结果的对比表明,热带气旋活动存在明显的时空差异性,更多来自相近区域的高分辨率风暴记录可有效降低古风暴活动重建的不确定性,提高重建记录的准确度。

关键词：热带气旋小冰期潟湖沉积古风暴南沙群岛南海

珠海近岸海域叶绿素a时空分布特征及其环境调控因素浅析

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环境科学学报 2022年第1期42卷 240-247页

作者：党二莎张立郭康丽郑淑敏龙超广州南科海洋工程中心广州510220 中科院南海海洋研究所广州510220 南方海洋科学与工程广东省实验室广州511458 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广州510301

基于2017年11月(秋季)和2018年3月(春季)两个航次在珠海近岸海域开展的水环境调查,分析了水质理化参数、叶绿素a的浓度以及叶绿素a的空间分布及其环境调控因素.结果显示:①春季海水中叶绿素a含量高于秋季,其中秋季表层海水中叶绿素a的... 详细信息

基于2017年11月(秋季)和2018年3月(春季)两个航次在珠海近岸海域开展的水环境调查,分析了水质理化参数、叶绿素a的浓度以及叶绿素a的空间分布及其环境调控因素.结果显示:①春季海水中叶绿素a含量高于秋季,其中秋季表层海水中叶绿素a的浓度为0.47~20.64μg∙L^(-1),平均值为3.23μg∙L^(-1);底层浓度为0.74~13.27μg∙L^(-1);平均值为2.18μg∙L^(-1).春季表层海水中叶绿素a的浓度为1.32~63.90μg∙L^(-1),平均值为9.35μg∙L^(-1);底层浓度为2.21~7.46μg∙L^(-1);平均值为4.36μg∙L^(-1).春秋两季叶绿素a浓度变化规律存在相似性,呈现东北部高、西南部低的趋势.②不同水质参数对海水叶绿素a浓度的影响具有季节性差异,秋季对叶绿素a含量影响较大的参数有温度、盐度、溶解氧、活性磷酸盐;春季影响较大的参数则是盐度和化学需氧量.

关键词：近岸海域叶绿素a浓度环境参数

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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东印度沿岸流的季节变化及其热盐输运

热带海洋学报 2022年第2期41卷 38-51页

作者：辛红雨谢强王卫强中国科学院深海科学与工程研究所海南三亚572000 中国科学院大学北京100049 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州511458 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266061 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071

基于卫星高度计数据、模式数据和同化资料揭示了东印度沿岸流(East India Coastal Current, EICC)年周期上的时空分布特征,并探讨了其可能的影响机制及热盐输运。在年周期上EICC呈现3种分布状态,受季风影响,在东北季风前期(10—12月)和... 详细信息

基于卫星高度计数据、模式数据和同化资料揭示了东印度沿岸流(East India Coastal Current, EICC)年周期上的时空分布特征,并探讨了其可能的影响机制及热盐输运。在年周期上EICC呈现3种分布状态,受季风影响,在东北季风前期(10—12月)和后期(2—5月)为一致的南向(北向)流动;而6—8月EICC呈3段式分布,与另外两个时间段明显不同,表现为9°N以南、16°N以北区域的南向流动和9°—16°N区域的北向流动。前人研究认为印度东海岸的局地风应力是EICC的主要机制,本研究发现除局地风应力外,来自孟加拉湾中部的艾克曼抽吸(EkmanPumping)在全年也发挥着重要作用,并在2—5月(10—12月)驱动EICC的北向(南向)流动,而局地风应力则在10—12月有利于EICC的南向流动。EICC是孟加拉湾低盐水向赤道东印度洋和阿拉伯海输运的一个因素,在海盆间的热盐交换上发挥着重要作用。EICC的热输运在6—12月(2—5月)有利于(不利于)湾内温度的升高;盐输运则在全年都有利于孟加拉湾内盐度的增加。此外,EICC的一致南向(北向)流动以及3段式结构促进了湾内热盐的再分配,对于维持北印度洋的热量和盐度收支平衡具有重要作用。

关键词：东印度沿岸流热盐输运局地风应力埃克曼抽吸开尔文波

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海洋涩度函数的研究及应用进展

地球物理学报 2023年第6期66卷 2461-2469页

作者：周生启朱明权王岩郭双喜黄鹏起鲁远征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州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室广州511458 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广州510301 香港科技大学海洋科学系港澳海洋研究中心中国香港999077 中国科学院大学北京100049 三亚海洋生态环境工程研究院海南三亚572025

在海洋中,涩度作为一个热力学参量,具有被动和示踪的性能,表示海水发生了温盐变化,但密度却没能显示的信息.相比于温度-盐度组合,密度-涩度组合在描述海洋动力过程和水团特性更为方便.通过结合涩度已有的理论框架和它在海洋研究中的应... 详细信息

在海洋中,涩度作为一个热力学参量,具有被动和示踪的性能,表示海水发生了温盐变化,但密度却没能显示的信息.相比于温度-盐度组合,密度-涩度组合在描述海洋动力过程和水团特性更为方便.通过结合涩度已有的理论框架和它在海洋研究中的应用情况,针对如下要点进行了回顾和总结:(a)引入涩度概念的缘由,不同的涩度函数定义和存在的争议;(b)涩度在大洋水团分析中有广泛的应用,可作为研究海洋动力学和环流的示踪参量,用于分析大气对海洋的能量注入,温盐结构,水团入侵和生物迁移等.以期进一步推动涩度动力学研究和拓展涩度在海洋不同领域中的应用.

关键词：涩度海洋热力学水团分析多尺度运动过程

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中国典型红树林沉积物中多溴联苯醚和替代型溴系阻燃剂污染特征

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热带海洋学报 2022年第1期41卷 117-130页

作者：李华薇徐向荣中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室中国科学院南海海洋研究所广东广州510301 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州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

本文研究了中国四省区(福建、广东、广西和海南)共16处红树林湿地表层沉积物中多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)和5种替代型溴系阻燃剂(alternative brominated flame retardants,ABFRs)的污染特征,包括十溴二苯乙烷(decabromodiphenyl ethane,DBDPE)、1,2-双(2,4,6-三溴苯氧基)乙烷[1,2-bis(2,4,6-tribromophenoxy)ethane,BTBPE]、六溴苯(hexabromobenzene,HBB)、五溴甲苯(pentabromotoluene,PBT)和五溴乙苯(pentabromoethylbenzene,PBEB)。结果表明,PBDEs、DBDPE和BTBPE在我国红树林湿地沉积物中广泛存在,而HBB、PBT和PBEB仅在部分红树林湿地检出。PBDEs总含量的均值范围为1.39~293ng·g^(–1)(干重),其污染程度具有明显的空间差异性(p=0.016),并且与当地人口和经济水平显著正相关(p环境行为。DBDPE与BDE 209的浓度比值范围为0.0839~0.925,表明我国红树林湿地沉积物中DBDPE的污染水平还未超过BDE 209,但ABFRs逐渐替代使用而带来的环境问题不容忽视。

关键词：红树林多溴联苯醚替代型溴系阻燃剂沉积物空间分布