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南海西北部连续台风激发的近惯性内波观测研究

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热带海洋学报 2024年

作者：刘杰闫桐经志友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) 中国科学院大学

文章基于2020年10～11月南海西沙潜标观测资料,详细研究了三个连续台风激发近惯性内波(near-inertial waves, NIWs)的特征,分析了不同台风引起NIWs的特征参数、衰减时间尺度、垂向结构,以及背景涡度和流场对NIWs频率的调制作用。观测期... 详细信息

文章基于2020年10～11月南海西沙潜标观测资料,详细研究了三个连续台风激发近惯性内波(near-inertial waves, NIWs)的特征,分析了不同台风引起NIWs的特征参数、衰减时间尺度、垂向结构,以及背景涡度和流场对NIWs频率的调制作用。观测期间, Saudel、Molave和Vamco激发NIWs垂向波长分别为109m、133m和117m,垂向群速度分别为29m·d-1、26m·d-1和18m·d-1,衰减时间尺度分别为3d、7d和15d。分析表明,层结效应对垂向群速度变化影响显著,同时Vamco事件中的长时间衰减尺度应为远场传来的EOF第2模态NIWs所致。动力模态分解(dynamical modal decomposition, DMD)和EOF (empirical orthogonal function)分析整体结果一致,第1模态贡献均显著占优,且海洋上层NIWs垂向分布结构相近,在100m以浅、100～150m和150～350m层内,近惯性动能(Near-Intertial Kinetic Energy, NIKE)分别主要分布于DMD的第1、第3和第2模态中。观测的NIWs频率均表现出蓝移特征,台风Saudel与Molave事件中的蓝移是背景流场的多普勒频移效应和背景涡度的共同作用, Vamco期间气旋式涡旋带来的显著正背景涡度则是蓝移的主要原因。研究结果对深入理解强风致NIWs的结构、传播、衰减与能量分布等特征及其产生机理有裨益,并且为NIWs在数值模式中的模拟和合理刻画提供了参考。

关键词：连续台风近惯性内波模态分解南海

体散射函数及衰减系数快速剖面仪的研发及应用

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热带海洋学报 2024年第2期43卷 1-11页

作者：李彩刘聪张现清陈飞肖志会杨泽明郑媛宁周雯许占堂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 中国科学院大学北京100049 中国科学院南海海洋研究所仪器中心广东广州510301

水体体散射函数(volume scattering function, VSF,β(θ,λ))、吸收系数a(λ)及衰减系数c(λ)是海水固有光学特性的基础性参数,基于上述参数可以进一步推算得到水体所有特征性光学特性参数,进而为海洋初级生产力、全球碳循环等基础和... 详细信息

水体体散射函数(volume scattering function, VSF,β(θ,λ))、吸收系数a(λ)及衰减系数c(λ)是海水固有光学特性的基础性参数,基于上述参数可以进一步推算得到水体所有特征性光学特性参数,进而为海洋初级生产力、全球碳循环等基础和前端领域研究以及水色遥感、水环境监测及灾害预警、水下光场分布、目标追踪、光伏发电等军民融合领域的应用和发展提供重要的数据支撑。受限于体散射函数的强方向性,其测量技术难度大且发展不成熟。文章以高角度分辨率多角度体散射函数及衰减系数高频剖面测量为目标,研发了可同步获取17个角度体散射函数、水体衰减系数、剖面深度及温度信息的快速剖面测量仪(volume scattering and attenuation meter,VSAM),其测量频率最高可达20Hz,体散射函数测量角度范围为10°~170°,角度分辨率10°,剖面最大工作深度200m。利用VSAM对三亚湾和崖州湾水体光学特性分布进行剖面调查研究:整体上,崖州湾和三亚湾水体体散射函数及衰减系数均存在较大的水平、垂直及角度(体散射函数)变化特征;同一水层,自西向东衰减及体散射函数呈递减趋势;同一站位,衰减及体散射函数随剖面深度呈递增趋势;前向10°体散射函数最大,后向120°体散射函数最小,前后向体散射函数相差2个数量级甚至更高。结合同期获取的水体浊度和叶绿素浓度剖面调查结果发现,浊度是崖州湾水体体散射函数及衰减系数显著高于三亚湾的主导贡献者,且上述海域水体浊度与颗粒物散射βp(90°, 650)及衰减cp(6 50)具有很好的线性相关性。VSAM测得的衰减系数及后向体散射函数分别与Viper(Trios公司,德国)及ECO-VSF3 (Seabird公司,美国)测量结果在剖面分布上具有较好的一致性。

关键词：体散射函数衰减系数剖面测量三亚湾崖州湾

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印度尼西亚—澳大利亚海盆上层海洋层结变化及其影响因素

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热带海洋学报 2024年第4期43卷 57-67页

作者：林桂焕严幼芳刘颖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 中国科学院大学北京100049

本文基于ORAS5(ocean reanalysis system)和ERA5(ECMWF reanalysis v5)再分析数据,利用密度跃层底的浮力频率表征海洋层结的强度对印度尼西亚—澳大利亚海盆及其周边海域的海洋层结特性及其影响因素进行研究。结果显示:该海盆海洋层结... 详细信息

本文基于ORAS5(ocean reanalysis system)和ERA5(ECMWF reanalysis v5)再分析数据,利用密度跃层底的浮力频率表征海洋层结的强度对印度尼西亚—澳大利亚海盆及其周边海域的海洋层结特性及其影响因素进行研究。结果显示:该海盆海洋层结在空间上表现为北部较强、南部较弱,在时间上表现为北半球春季较强、秋季较弱。对海盆内混合层温度和盐度变化的影响因素分析表明,海表通量和海洋平流作用的贡献非常显著,特别是与印尼贯穿流相关的纬向平流通过影响次表层密度结构进而对跃层底层结产生重要影响。进一步分析印尼贯穿流通量对海盆内海洋层结的影响,发现了印尼贯穿流通量与该海盆的混合层界面上下的温盐异常密切相关,该盐度异常通过影响其垂向密度梯度进而对海洋层结的季节变化产生影响。

关键词：海洋层结印度尼西亚—澳大利亚海盆温度盐度海表通量海洋平流印尼贯穿流

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践行“一带一路”新发展理念推动“中国-斯里兰卡联合科教中心”高质量发展

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中国科学院院刊 2024年第2期39卷 373-378页

作者：姚景龙陈海涛张长生杨敏王卫强魏源送潘刚王亚炜罗耀钟慧张镇秋中国科学院中国-斯里兰卡联合科教中心广州510301 中国科学院国际合作局北京100864 中国科学院南海海洋研究所广州510301 中国科学院生态环境研究中心北京100085 中国-斯里兰卡热带海洋环境“一带一路”联合实验室广州510301

中国科学院完整准确全面贯彻新发展理念,布局“一带一路”科技合作,开拓性建设了10个海外中心,开展了一系列开创性的国际科技合作,与“21世纪海上丝绸之路”参与国家合作创新研究、培养科技创新人才,兼顾国际学术前沿与当地民生发展。... 详细信息

中国科学院完整准确全面贯彻新发展理念,布局“一带一路”科技合作,开拓性建设了10个海外中心,开展了一系列开创性的国际科技合作,与“21世纪海上丝绸之路”参与国家合作创新研究、培养科技创新人才,兼顾国际学术前沿与当地民生发展。文章以中国科学院中国-斯里兰卡联合科教中心高质量发展为例,阐述了共建“一带一路”10年来中斯科教融合高质量发展的成果,并对中斯科教合作的未来发展方向进行思考和提出建议。

关键词： “一带一路” 21世纪海上丝绸之路中国-斯里兰卡联合科教中心高质量发展

南海细足磷虾属Hansarsia的分类学研究

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热带海洋学报 2024年

作者：周志乾连喜平谭烨辉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南海海洋生物标本馆中国科学院大学

细足磷虾属Hansarsia(原Nematoscelis)的物种在海洋浮游生态系统中扮演着关键角色,但常存在混淆和错误鉴定。本研究采用形态学分析方法,对中国科学院南海海洋生物标本馆在南海和东印度洋海域采集到的细足磷虾属标本进行了深入研究,旨在... 详细信息

细足磷虾属Hansarsia(原Nematoscelis)的物种在海洋浮游生态系统中扮演着关键角色,但常存在混淆和错误鉴定。本研究采用形态学分析方法,对中国科学院南海海洋生物标本馆在南海和东印度洋海域采集到的细足磷虾属标本进行了深入研究,旨在明确种间差异并解决分类上的混淆。本研究a)补充和修订了秀细足磷虾、瘦细足磷虾、小细足磷虾和长细足磷虾的特征描述；b)描绘四个种从亚成体到成体的第一和第二胸足的变化；c)指出成体瘦细足磷虾的额角二型现象以及第一胸足掌节刚毛的数量变化；d)明确了在南海和东印度洋海域的小细足磷虾和长细足磷虾的区别。研究结果不仅提高了分类学的准确性,也为磷虾资源的保护和可持续利用提供了科学依据。

关键词：磷虾细足磷虾属形态学分类第一胸足

海洋中示踪物等值线的分形长度及其与混合效率的关系

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热带海洋学报 2024年第1期43卷 1-15页

作者：钱钰坤刘统亚张华彭世球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511458 中国科学院应用海洋重点实验室中国科学院南海海洋研究所广东广州511458 卫星海洋环境动力学国家重点实验室自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519000 中国科学院大学北京100049

涡致混合扩散是物理海洋研究中的热点和难点问题。本文基于“有效扩散”理论,研究示踪物等值线在海表地转湍流的多尺度搅拌作用下,发生拉伸、扭曲、变形、折叠等改变其几何拓扑结构的现象,并探讨了等值线分形长度的变化与混合效率的关... 详细信息

涡致混合扩散是物理海洋研究中的热点和难点问题。本文基于“有效扩散”理论,研究示踪物等值线在海表地转湍流的多尺度搅拌作用下,发生拉伸、扭曲、变形、折叠等改变其几何拓扑结构的现象,并探讨了等值线分形长度的变化与混合效率的关系。研究结果表明,在地转流场的搅拌下,示踪物的等值线会被迅速拉长,并产生丰富的精细结构。这种分形式的增长可达原长度的10~20倍,是混合效率提高的主要原因;而涡丝和锋面伴随的梯度增强虽然也有贡献,但为次要因素。另一方面,在示踪物模拟过程中,小尺度扩散会通过不可逆混合对示踪物进行均匀化,从而抹平等值线的精细结构,抑制等值线的增长,限制混合效率的提高。基于“数盒子”算法计算了等值线的分形维度,其数值在1.4到1.6之间,介于一维和二维之间。但由于地转湍流数据分辨率的限制,无法考虑更小尺度(次中尺度过程)的搅拌作用,可能低估了等值线的分形长度和混合效率。本研究将海洋混合与等值线几何特征联系了起来,初步得到了分形长度和混合效率两者的经验关系式,未来可以利用图像识别等成熟遥感技术将海洋示踪物等值线的几何特征直接转换为混合效率,为诊断分析海洋混合及其参数化提供了一种新的思路。

关键词：海洋混合地转湍流分形几何有效扩散等值线

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渔业资源养护型海洋牧场效果模糊综合评估—以珠江口庙湾海洋牧场为例

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水产学报 2024年

作者：索安宁李汉英岳维忠焦梦雨张立徐鹏丁德文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中国科学院南海海洋研究所海洋环境工程中心中国科学院大学集美大学港口与海岸工程学院

针对渔业资源养护型海洋牧场效果评估方法缺失问题，本研究从工程目标实现、渔业资源养护效果、群落生态养护效果和海洋环境保护效果4个方面建立了渔业资源养护型海洋牧场效果综合评估指标体系，构建了渔业资源养护型海洋牧场效果模糊... 详细信息

针对渔业资源养护型海洋牧场效果评估方法缺失问题，本研究从工程目标实现、渔业资源养护效果、群落生态养护效果和海洋环境保护效果4个方面建立了渔业资源养护型海洋牧场效果综合评估指标体系，构建了渔业资源养护型海洋牧场效果模糊综合评估方法。并以珠江口庙湾海洋牧场为例进行了实证研究。结果显示，庙湾海洋牧场效果综合评估值为0.7462，综合效果为较好。庙湾海洋牧场效果综合评估值中，工程目标实现贡献最大，贡献率为38.95%；其次为渔业资源养护效果，贡献率为29.91%；环境保护效果和群落生态效果的贡献率分别为18.75%、12.39%。研究表明，实验构建的渔业资源养护型海洋牧场效果模糊综合评估方法，涵盖内容全面，指标获取可行，评估结果明确，整体方法实用。本研究可为渔业资源养护型海洋牧场效果综合评估提供技术方法，提高渔业资源养护型海洋牧场监管技术水平。

关键词：海洋牧场渔业资源养护效果评估模糊综合评估珠江口

滨海湿地生态修复与环境优化研究进展、战略机遇与挑战

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热带海洋学报 2024年

作者：王友绍韩广轩盛彦清程皓龙爱民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中国科学院南海生态环境工程创新研究院中国科学院烟台海岸带研究所烟台

滨海湿地是指陆地生态系统和海洋生态系统的交错过渡地带,具有调节流量、防止海水入侵、补充地下水营养物质沉积、调节气候、维持生物多样性、固堤促淤、促进生态旅游和固碳储碳等具有重要生态功能与价值。全球滨海湿地面积大约为142×1... 详细信息

滨海湿地是指陆地生态系统和海洋生态系统的交错过渡地带,具有调节流量、防止海水入侵、补充地下水营养物质沉积、调节气候、维持生物多样性、固堤促淤、促进生态旅游和固碳储碳等具有重要生态功能与价值。全球滨海湿地面积大约为142×104km2,中国现有594×104ha。随着全球滨海地区人口急剧增长、经济发展、工业化和城市化进程推进,滨海湿地生态系统退化和消失严重,亟需加强系统的、全面的保护措施。本文综述了国内外海岸带生态修复和环境优化的技术进展,分析了典型案例,总结了我国在生态修复方面的特点与优势,尤其是美丽中国生态文明专项实施以来取得的新成果。这些成果对海岸带生态恢复与环境优化具有重要借鉴意义和示范作用,最后,面对全球变化的挑战,本文提出了中国滨海湿地生态修复与环境优化的建议和推进措施,助力国家“双碳”战略实施和海洋经济可持续发展。

关键词：滨海湿地生态修复环境优化机遇与挑战

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美济礁沉积砂可培养细菌多样性分析

热带海洋学报 2024年

作者：江柔韵简丽丽石松标田新朋粤东上升流区海洋生态系统综合观测研究站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海洋环境检测中心中国科学院南海海洋研究所中国科学院大学

南海岛礁特殊的环境造就了丰富多样的微生物,大量微生物资源尚待挖掘和利用,但由于地理因素限制导致目前对其的研究较少。本研究运用寡营养结合高盐和高温条件对美济礁沉积砂中的可培养微生物进行选择性分离,探究其多样性及分布情况,并... 详细信息

南海岛礁特殊的环境造就了丰富多样的微生物,大量微生物资源尚待挖掘和利用,但由于地理因素限制导致目前对其的研究较少。本研究运用寡营养结合高盐和高温条件对美济礁沉积砂中的可培养微生物进行选择性分离,探究其多样性及分布情况,并运用多种特殊培养基对所获得微生物功能进行探究。鉴定结果显示分离获得的674株细菌属于5门、6纲、26目、38科、62属、146种,相似性低于98.65%的潜在新种有42个,占28.7%。在获得的可培养细菌中,假单胞菌门和放线菌门是最为丰富的类群,占所有分离菌株数量的61.6%。功能筛选发现2种降解磷细菌、36种产脲酶细菌和57种产铁载体细菌。以上结果显示,美济礁珊瑚砂环境微生物丰度和丰富度较高,新种资源丰富。这为后续岛礁微生物资源开发和岛礁珊瑚砂环境生态修复等工作开展奠定了基础。

关键词：岛礁珊瑚砂寡营养高温高盐可培养细菌多样性功能多样性