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青藏高原南侧降水对夏季欧亚遥相关年代际变化的调控作用

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中国海洋大学学报(自然科学版) 2025年第2期55卷 20-29页

作者：刘逸璋刁一娜中国海洋大学海洋与大气学院海洋气象学系山东青岛266100

本文利用再分析数据,研究了1958—2020年夏季欧亚遥相关的年代际变化以及青藏高原南侧降水对其的调控作用。结果表明,夏季欧亚遥相关在1998年前后发生了显著的年代际位相转折,由正位相转为负位相。夏季欧亚遥相关主要呈现为一支沿副热... 详细信息

本文利用再分析数据,研究了1958—2020年夏季欧亚遥相关的年代际变化以及青藏高原南侧降水对其的调控作用。结果表明,夏季欧亚遥相关在1998年前后发生了显著的年代际位相转折,由正位相转为负位相。夏季欧亚遥相关主要呈现为一支沿副热带急流自西向东传播的波列,其三个反气旋式异常环流中心分别位于北大西洋、里海以及朝鲜半岛,两个气旋式异常环流中心分别位于中欧和蒙古地区。随着其位相变化,这几个地区的环流形势发生了反转。与此同时,欧亚大陆降水和气温也产生了显著变化。夏季欧亚遥相关的变化与青藏高原南侧降水异常显著相关:青藏高原南侧降水产生的凝结潜热一方面可激发Rossby波向下游传播,另一方面则会影响青藏高原南侧的上升(下沉)运动,使得高空出现辐散(辐合),伴随着高空辐合辐散的涡度平流异常会作为Rossby波源促进夏季欧亚遥相关的维持和传播。更进一步的分析表明,大西洋多年代际振荡的变化通过大气桥作用改变南亚地区的对流层温度经向梯度,影响了南亚地区和青藏高原南侧的降水,并最终调控了夏季欧亚遥相关的年代际变化。

关键词：夏季欧亚遥相关青藏高原南侧降水年代际变化大西洋多年代际振荡

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热带气旋尺度预报性能评估及订正技术

应用气象学报 2025年第1期36卷 1-13页

作者：郭瑞琛徐晶王玉清中国气象科学研究院北京100081 中国气象科学研究院青岛海洋气象研究院青岛266034 美国夏威夷大学马诺阿分校地球与海洋科学与技术学院大气科学系和国际太平洋研究中心美国檀香山96822

分析中国气象局地球系统数值预报中心的区域台风数值预报系统(CMA-TYM)2020—2023年西北太平洋热带气旋强度尺度预报,探讨CMA-TYM初始涡旋尺度误差对热带气旋后期尺度和强度预报性能的影响。结果表明:CMA-TYM初始涡旋的中心位置与强度... 详细信息

分析中国气象局地球系统数值预报中心的区域台风数值预报系统(CMA-TYM)2020—2023年西北太平洋热带气旋强度尺度预报,探讨CMA-TYM初始涡旋尺度误差对热带气旋后期尺度和强度预报性能的影响。结果表明:CMA-TYM初始涡旋的中心位置与强度较准确,但内核尺度误差较大,其中47%样本的最大风速半径误差较观测偏大1倍以上,26 m·s^(-1)风圈半径(R26)和33 m·s^(-1)风圈半径(R33)被高估,17 m·s^(-1)风圈半径(R17)误差较小。初始涡旋尺度误差越大,所需调整时间越长,通常6~18 h调整完毕。R17和后期预报R17的高滞后相关(大于0.6)的持续时间达48 h,表明初始尺度对后期变化影响显著。CMA-TYM初始涡旋最大风速半径(RMW)尺度过大是增强率偏弱的原因之一,初始尺度误差偏大的涡旋后期R17预报误差也偏大。利用CMA-TYM涡旋初始误差以及预报强度、尺度信息作为预测因子,利用XGBoost方法构建了R17订正模型,结果表明:订正前后的R17尺度24 h预报均方根误差从59.8 km降低至31.8 km,降低了46.8%,约79%的热带气旋预报在经过尺度调整后尺度误差得到改善,表明订正模型具有较好的应用价值。

关键词：热带气旋尺度:强度尺度变化率强度变化率

海产物种体内微塑料的赋存、来源及其潜在人体健康风险

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科学通报 2025年第2期70卷 223-239页

作者：王建军王昊牟明杰赵雅婷闫志永李欣雨宋一乐刘卓苗赵建中国海洋大学近海环境污染控制研究所海洋环境与生态教育部重点实验室青岛266100 青岛海洋科技中心海洋生态与环境科学功能实验室青岛266071 寿光市海洋渔业发展中心潍坊262700

微塑料(microplastics,MPs)污染已成为全球备受关注的环境问题.目前,海洋环境已成为全球MPs污染的“汇”.海产物种可以通过多种途径从海洋环境中摄入MPs,其生长、繁殖和营养品质等必然会受到MPs污染的影响.海产品作为人类获取优质蛋白... 详细信息

微塑料(microplastics,MPs)污染已成为全球备受关注的环境问题.目前,海洋环境已成为全球MPs污染的“汇”.海产物种可以通过多种途径从海洋环境中摄入MPs,其生长、繁殖和营养品质等必然会受到MPs污染的影响.海产品作为人类获取优质蛋白的重要来源,摄食MPs污染的海产品可能对人类健康构成潜在威胁.因此,本文归纳总结了全球常见海产物种(如甲壳类、双壳贝类和鱼类等)体内MPs的赋存水平,并探讨了影响其污染水平的因素(如MPs形状、生物摄食方式和栖息地等).此外,明晰了海产物种中MPs的主要来源(陆源输入、船运排放、大气沉降和渔业活动),特别强调了渔业活动对海洋环境和海产物种MPs污染的重要贡献.同时,阐明了MPs对海产物种的生长发育、氧化应激、免疫反应和生殖能力等方面的毒性效应,及其对海产物种营养品质带来的负面影响;进一步归纳了海产物种中MPs污染对人体健康的潜在风险;最后,对海产物种中MPs的污染防治策略及其生态风险等方面的未来研究方向进行了建议和展望.本文有助于科学评估海产物种体内MPs可能引发的食品安全问题和人体健康风险.

关键词：海洋微塑料海产物种赋存毒性效应人体健康风险

西太平洋区域海洋中尺度数值预报及卫星高度计资料同化方法

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中国科学:地球科学 2025年第3期55卷 936-954页

作者：李志锦费建芳张人禾蒋星亮马文龙程小平刘磊王桂华陈长霖复旦大学大气与海洋科学系大气科学研究院上海市海陆气界面过程与气候变化重点实验室国防科技大学气象海洋学院

海洋中尺度环流主要表现为涡旋、涡丝和锋面等,其典型水平尺度约为100km,时间尺度为1个月量级.中尺度环流组成整个海洋环流动能主体,是海洋的“天气”系统和海洋预报时长为天到月的主要对象.随着涡分辨数值模式、Argo浮标和卫星高度计... 详细信息

海洋中尺度环流主要表现为涡旋、涡丝和锋面等,其典型水平尺度约为100km,时间尺度为1个月量级.中尺度环流组成整个海洋环流动能主体,是海洋的“天气”系统和海洋预报时长为天到月的主要对象.随着涡分辨数值模式、Argo浮标和卫星高度计为主的海洋观测系统以及数据同化方法的不断发展,目前处于国际先进水平的美国HYCOM和欧洲的Mercator-Ocean预报系统已经具备很强的中尺度环流预报能力.为进一步提升中尺度环流预报能力,本文建立了一个泛西太平洋区域(100°E～178°E, 20°S～50°N)中尺度环流预报系统(简称为太平洋区域海洋预报系统, RPOFS). RPOFS模式区域覆盖了全球海洋中尺度涡最活跃的黑潮和黑潮延伸区,水平分辨率为3km,垂直方向分为67层.针对该模式大区域和高分辨率的特点,建立了一个与之相适应的多尺度三维变分资料同化系统,该系统能同时同化多源观测资料,包括卫星海面高度、卫星海面温度及各类水下温度和盐度垂直廓线.同时,推广了国际上普遍采用的卫星海面高度计资料同化方法,使得卫星高度计资料同化能分别修正海面高度正压和斜压分量预报.预报试验表明, RPOFS具有可靠预报中尺度环流的能力.基于卫星海面高度数据对RPOFS的1到5天预报的评估结果表明, RPOFS能准确预报150km以上的中尺度涡以及黑潮大弯曲等重要的海洋中尺度系统,包括中尺度环流位置、水平结构和强度,预报误差与HYCOM和Mercator-Ocean系统相当或更小.

关键词：西太平洋海洋模式中尺度涡数值预报多尺度资料同化卫星高度计

大气溶解有机碳湿沉降及其在海洋碳中和中的作用

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中国环境科学 2025年第2期45卷 606-618页

作者：邢建伟宋金明中国科学院海洋研究所中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室山东青岛266000 青岛海洋科技中心海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266237 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266000

本文系统总结了近几十年来国内外关于大气降水DOC的研究进展,主要包括以下3个方面:大气降水DOC的丰度与生物可利用性、降水DOC浓度和湿沉降通量的时空分布特征及其影响因素、DOC湿沉降的生态环境效应,并展望未来的发展方向.结果表明,降... 详细信息

本文系统总结了近几十年来国内外关于大气降水DOC的研究进展,主要包括以下3个方面:大气降水DOC的丰度与生物可利用性、降水DOC浓度和湿沉降通量的时空分布特征及其影响因素、DOC湿沉降的生态环境效应,并展望未来的发展方向.结果表明,降水DOC的化学组分异常复杂,以低分子量有机酸、氨基酸、尿素等为主,具有较高的生物可利用性;不同地区降水DOC的浓度和湿沉降通量具有显著的时空差异,主要受控于排放源、排放强度以及复杂的气象条件;大气中的DOC可影响气溶胶和降水的性质(酸雨),沉降至冰雪表面的DOC会加速冰川融化;同时,湿沉降带来的DOC输入可加富表层海水的有机碳水平,其中的活性DOC可促进海洋生态系统次级生产力的提高,而惰性成分则可贡献海洋惰性溶解有机碳库,有利于碳封存并增强海洋碳汇,助力“海洋负排放”和“碳中和”目标的实现.未来的研究应持续注重开发利用先进仪器设备开展降水DOC化学成分的精准量化识别,以更深刻地认识降水DOC的生物可利用性及惰性特征;同时,开发利用新型数值模拟技术以深入开展全球尺度不同性质降水DOC湿沉降通量及其时空异质性研究,并量化大气DOC的间接湿沉降通量,在此基础上重点阐明大气DOC湿沉降作为新型路径之一对提高全球海洋碳封存的潜力,以期深入认识大气沉降在全球碳循环和海洋“碳失汇”研究中的作用和地位.

关键词：溶解有机碳(DOC) 湿沉降生物可利用性海洋惰性溶解有机碳库 “双碳”目标

阿蒙森海表层沉积物中硅藻生物标志物与可分选砂分布规律对古环境重建的启示

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第四纪研究 2025年

作者：王家凯郭景腾唐正唐建辉李中璇孙永明陈志华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海洋科技中心海洋地质过程与环境功能实验室中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境过程与生态修复重点实验室山东省海岸带环境过程重点实验室杜伦大学地理学院中国海洋大学海洋与大气学院

本研究通过分析10个站位阿蒙森海表层沉积物(取样范围72°～76°S,150°～110°W)中的高度支链化的类异戊二烯(HBI)和粒度相关参数,探讨了海冰动态与底流强度之间的相互作用,为古环境重建提供了新的见解。作为西南极冰盖退缩的关键区域... 详细信息

本研究通过分析10个站位阿蒙森海表层沉积物(取样范围72°～76°S,150°～110°W)中的高度支链化的类异戊二烯(HBI)和粒度相关参数,探讨了海冰动态与底流强度之间的相互作用,为古环境重建提供了新的见解。作为西南极冰盖退缩的关键区域,阿蒙森海沉积记录揭示了全新世平均夏季海冰浓度和底层水动力状态。表层沉积物分析表明,具有两个双键的HBI化合物与具有3个双键的HBI化合物比值([HBI:2]/[HBI:3])反映夏季海冰浓度的变化,而平均可分选砂粒径■)则揭示了温暖绕极深层水(CDW)上涌强度的变化。研究结果显示,[HBI:2]/[HBI:3]比值与■之间存在负相关关系,这可能表明阿蒙森海存在CDW上涌与海冰融化之间的正反馈。具体来说,CDW上涌会促进夏季海冰融化,而海冰融化也会进一步增强CDW上涌。尽管这一结果未能支持数值模型中海冰融化抑制CDW上涌的预测,但它强调了结合HBI生物标志物与粒度指标分析在重建阿蒙森海冰-海相互作用过程中的重要潜力。然而,由于表层沉积物不足以揭示机制细节,要深人理解这些相互作用,还需结合柱状沉积物研究,以更全面地重建过去冰-海环境演化。

关键词：表层沉积物 [HBI:2]/[HBI:3] ■ 全新世绕极深层水海冰

秋季东海海水和大气中BTEX的分布、生态风险及环境效应

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中国环境科学 2025年

作者：李进国乔浩徐锋王健吴谨巍周立敏张洪海深海圈层与地球系统前沿科学中心/海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室中国海洋大学中国海洋大学化学化工学院

以苯、甲苯、乙苯和二甲苯（BTEX）为代表的单环芳烃类挥发性有机物是大气中重要的污染物，不仅对生态系统构成威胁，还对大气臭氧(O3)、二次有机气溶胶（SOA）及光化学烟雾的生成有重要作用.本文研究了2020年10月中国东海海域海水和大... 详细信息

以苯、甲苯、乙苯和二甲苯（BTEX）为代表的单环芳烃类挥发性有机物是大气中重要的污染物，不仅对生态系统构成威胁，还对大气臭氧(O3)、二次有机气溶胶（SOA）及光化学烟雾的生成有重要作用.本文研究了2020年10月中国东海海域海水和大气中BTEX的浓度分布特征，评估了其海-气交换通量，并分析了其生态风险及环境效应.结果表明，研究海域表层和底层海水中苯、甲苯、乙苯、间/对二甲苯和邻二甲苯的平均浓度分别为136.8±76.8、321.3±279.0、530.3±530.0、336.2±453.6和493.7±814.7pmol/L，以及122.3±84.2、217.1±162.4、423.8±399.0、236.8±215.1和344.3±288.5pmol/L整体呈现出近岸和调查海域东部高的分布特征，其中近岸高表明受陆源输入影响显著，调查海域东部高值可能与石油开采活动有关.大气中苯、甲苯、乙苯、间/对二甲苯和邻二甲苯的平均浓度分别为110.5±45.3、410.1±384.4、139.5±108.8、128.3±123.9和108.9±97.6pptv，后向轨迹显示其受陆源输入的显著影响.东海海域苯、甲苯、乙苯、间/对二甲苯和邻二甲苯的海-气通量平均值分别为25.6±13.1、73.1±78.2、179.9±194.5、146.3±185.4和216.3±358.7g/（km·d），表明调查海域是大气中BTEX的重要来源.生态风险方面，海水中，BTEX浓度远低于海洋生物的急性毒性半数效应浓度（EC50）和半数致死浓度（LC50），表明BTEX对部分海洋生物的直接危害较低;大气中，通过计算致癌风险值（R）、非致癌风险危害商（HQ）和非致癌风险指数（HI）均远低于参考值，表现出BTEX对人体健康的直接威胁较低.通过O3和SOA生成潜势的分析发现，甲苯和二甲苯是大气中BTEX的关键活性成分，对环境效应的影响最为显著.

关键词：单环苯系物分布海-气通量生态风险环境效应东海秋季

基于EEMD的轨道—车辆系统垂向动力学的时频分析

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中国铁道科学 2007年第5期28卷 24-30页

作者：李海涛王成国许跃生吴朝华铁道科学研究院铁道科学技术发展研发中心北京100081 美国雪城大学美国海洋-陆地-大气研究中心马里兰州卡沃顿市207053106

应用白噪声聚类经验模型分解方法(EEMD,Ensemble EMD),进行轨道—车辆系统的时频分析,分析钢轨不平顺的波长—幅值分布及短波不平顺的分布特点。通过理论推导,得到垂向钢轨不平顺与车体垂向加速度之间的转移函数,并由简化模型仿真结果... 详细信息

应用白噪声聚类经验模型分解方法(EEMD,Ensemble EMD),进行轨道—车辆系统的时频分析,分析钢轨不平顺的波长—幅值分布及短波不平顺的分布特点。通过理论推导,得到垂向钢轨不平顺与车体垂向加速度之间的转移函数,并由简化模型仿真结果与实验数据对比分析得出二者的相关系数在0.8以上,表明仿真结果与实验数据非常吻合。利用简化模型进行数值仿真,所需复数乘法次数为N(2logN+1),满足实时仿真的需要。实例所测钢轨不平顺和车体加速度的相关性分析结果表明,对加速度数据进行EEMD处理,所得结果能反映钢轨不平顺幅值变化及所在的空间位置等信息。

关键词： Hilbert-Huang Transform EEMD 轨道—车辆系统动力学钢轨不平顺车体加速度数值仿真

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人工智能海洋学研究的计量分析

海洋与湖沼 2025年第1期 112-125页

作者：张灿影张斌冯志纲李晓峰中国科学院海洋研究所文献信息中心中国科学院海洋研究所海洋大数据中心中国科学院海洋环流与波动重点实验室海洋动力环境观测与预报重点实验室

海洋科学研究对于理解和保护我们的海洋环境、维持生物多样性、支持经济发展，并应对全球气候变化具有至关重要的作用。近年来，随着海洋监测范围的不断扩大，海洋数据的收集速度和量级呈指数级增长，这远远超出了传统科研方法的处理和... 详细信息

海洋科学研究对于理解和保护我们的海洋环境、维持生物多样性、支持经济发展，并应对全球气候变化具有至关重要的作用。近年来，随着海洋监测范围的不断扩大，海洋数据的收集速度和量级呈指数级增长，这远远超出了传统科研方法的处理和分析能力，给海洋动态变化的分析带来了挑战。同时，海洋数据的快速增长为人工智能(artificial intelligence,AI)提供了丰富的训练材料，为AI的应用提供了广阔的舞台，AI的引入可以有效地处理和分析这些海量数据，通过自动化的方式提高数据处理的效率和准确性，为海洋科学研究提供了全新的视角和方法。基于Web of Science数据库，采用文献计量方法与工具,分析了8 021篇(2024年4月20日为止)AI海洋学研究的整体态势,结果表明:(1) 2020年前后全球AI海洋学研究呈现出爆发式增长;(2) 2017年中国发文数量超过美国，成为AI海洋学研究领域发文最多的国家;(3)环境科学、地球科学和遥感是发表论文最多的3个学科领域;(4) AI技术在海洋生态环境监测、生物多样性评估、海洋和大气现象识别与预报等领域应用较多。尽管AI方法在海洋科学研究应用中表现良好，显示出巨大潜力，但仍存在局限性。未来建议制定统一的海洋数据标准和协议，鼓励跨学科的研究合作,以更有效地利用AI技术挖掘海洋数据的潜力，为海洋保护和管理提供更深入的洞察和解决方案。

关键词：人工智能海洋监测分类预报计量分析