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典型海湾与海岛近海脉红螺（Rapana venosa）碳、氮稳定同位素特征差异

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生态学报 2024年

作者：韩温诺李曌庞敏宫于琛吴忠迅张朝晖康丽娜张学雷王宗灵屈佩崂山实验室海洋生态与环境科学功能实验室长岛国家海洋公园管理中心 5. 蓝智海洋生态技术研究中心自然资源部第一海洋研究所渤海海峡生态通道野外科学观测站生态环境科学与技术重点实验室中国环境监测总站

为深入了解不同大小脉红螺(Rapana venosa)的碳、氮稳定同位素特征，探究其在典型海湾和海岛水域生态系统所处营养位置，于2022年春季和夏季在胶州湾和长岛近海通过拖网和潜水采集160个脉红螺样本，详细分析了不同体长、体重脉红螺的δ... 详细信息

为深入了解不同大小脉红螺(Rapana venosa)的碳、氮稳定同位素特征，探究其在典型海湾和海岛水域生态系统所处营养位置，于2022年春季和夏季在胶州湾和长岛近海通过拖网和潜水采集160个脉红螺样本，详细分析了不同体长、体重脉红螺的δ13C和δ15N变化，并计算各研究区域的脉红螺核心生态位宽度及相关参数。结果显示，脉红螺δ13C值范围在-22.12‰—-16.63‰，四组数据均值为-19.74‰—-17.42‰，δ15N值范围在8.77‰—13.48‰，均值为9.64‰—12.81‰，各组数据营养级均值在2.63—3.57；胶州湾春季脉红螺δ13C值与体长、体重呈显著负相关，夏季呈显著正相关，长岛近海区域无明显变化，表明不同季节和不同区域的食物多样性水平存在差异，胶州湾脉红螺δ13C、δ15N的变化更为突出；两个研究区域δ15N值和营养级与体长、体重呈显著正相关，主要由于脉红螺摄食偏好性差异，较大的脉红螺倾向于摄食高营养级生物，造成营养级较高。此外，胶州湾脉红螺营养级高于长岛近海，表明其15N来源更为广泛。营养生态位总面积、δ15N差值、δ13C差值、校正后标准椭圆面积等评价指标，揭示了不同区域、不同季节的脉红螺稳定同位素营养生态位的显著差异，反映了区域地理位置与食物来源对脉红螺δ13C和δ15N的影响。上述研究结果为近海生态系统食物网的构建提供了重要数据，并为区域生物资源的管理和生态系统修复工作提供了科学支撑。

关键词：胶州湾长岛近海脉红螺稳定同位素

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硝酸盐传感器在深海压力下的校准方法

红外与激光工程 2024年第3期53卷 280-283页

作者：张乃心朱星玥单保一徐鉴吴锜山东大学海洋研究院山东青岛266237 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 香港科技大学理学院中国香港999077

研究表明,海水中溴化物的紫外吸收光谱受到深海压力的影响会影响海水中硝酸盐的测量准确度。现有的水下硝酸盐传感器已暴露出测量误差大,环境适应性差、无法应用于2000 m以下的深海探测等问题。因此,为了更准确地计算硝酸盐浓度,有必要... 详细信息

研究表明,海水中溴化物的紫外吸收光谱受到深海压力的影响会影响海水中硝酸盐的测量准确度。现有的水下硝酸盐传感器已暴露出测量误差大,环境适应性差、无法应用于2000 m以下的深海探测等问题。因此,为了更准确地计算硝酸盐浓度,有必要开展深海压力对海水紫外吸收光谱的校正研究。实验室对模拟深海压力环境中的硝酸盐进行测试试验,提出了两种算法用来矫正压力下的紫外光谱,通过实验验证了这两种压力校正算法对硝酸盐计算的预测准确性。结果表明,多元散射校正-偏最小二乘法回归校正算法具有最好的测量效果,R^(2)为0.997,平均绝对误差(MAE)为1.294μmol/L,平均偏差误差(MBE)为0.037μmol/L。

关键词：硝酸盐压力校正紫外光谱法多元散射校正

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常见塑料薄膜在大气环境下的老化特征研究

海洋环境科学 2024年第2期43卷 273-281,291页

作者：蒋凤华刘心好王嘉蔚曹为孙承君自然资源部第一海洋研究所海洋生物资源与环境研究中心山东青岛266061 崂山实验室海洋药物与生物制品功能实验室山东青岛266071 香港理工大学应用生物及化学科技学系中国香港999007

塑料垃圾的老化降解是环境微塑料的重要来源之一。本文选取生活中常用的快递包装袋、外卖包装袋、垃圾包装袋等聚乙烯塑料袋、生物基环保塑料袋和全生物降解塑料袋在室外开展为期16周的暴露实验,通过力学性能测试,结合红外光谱和扫描电... 详细信息

塑料垃圾的老化降解是环境微塑料的重要来源之一。本文选取生活中常用的快递包装袋、外卖包装袋、垃圾包装袋等聚乙烯塑料袋、生物基环保塑料袋和全生物降解塑料袋在室外开展为期16周的暴露实验,通过力学性能测试,结合红外光谱和扫描电镜分析,探究它们在老化降解过程中的特征变化。结果显示,快递包装袋薄膜和外卖包装袋薄膜的断裂伸长率在第5周时迅速降低,垃圾包装袋薄膜和全生物降解塑料袋薄膜的断裂伸长率在第2周迅速降低,垃圾包装袋薄膜第7周之后无法进行力学性能测试,生物基环保塑料袋薄膜的断裂伸长率在实验期间变化不大;5种塑料薄膜的拉伸强度均随老化时间增加而逐渐降低。在老化过程中聚合物与氧气和水发生氧化反应产生羰基、乙烯基和羟基等降解产物,各塑料薄膜的羰基指数、乙烯基指数和羟基指数的变化基本相同,随老化时间增加均呈增加或先增加后降低的变化趋势,而结晶指数变化趋势不明显。经过大气老化后,快递包装袋薄膜和外卖包装袋薄膜表面变得粗糙,出现孔洞和裂纹;垃圾包装袋薄膜表面划痕增加,出现细小白色颗粒;生物基环保塑料袋薄膜表面的淀粉微球剥落并出现分层;全生物降解塑料袋薄膜表面裂纹坑洞变多,颗粒剥落。该结果可为研究包装用塑料袋薄膜的环境行为过程、微塑料来源及其环境风险评估等提供基础数据。

关键词：塑料大气老化拉伸性能红外光谱扫描电镜

基于无人机的深圳近地层大气VOCs垂直分布监测

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3021-3029页

作者：王碧璇程勇于广河李歆王海潮郑泽龙曾立武黄晓锋北京大学深圳研究生院环境与能源学院大气观测超级站实验室广东深圳518055 深港产学研基地(北京大学香港科技大学深圳研修院) 广东深圳518057 中山大学大气科学学院南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)广东珠海519082

2023年9月21~23日,基于无人机多通道全空气采样系统及搭载的NO_(2)和O_(3)集成监测装置在深圳进行了7个梯度的早间和午间两个时段监测,以探究0~480m高度的VOCs垂直分布特征、组成演变规律及其对O3形成影响.结果表明,VOCs浓度在早间时段... 详细信息

2023年9月21~23日,基于无人机多通道全空气采样系统及搭载的NO_(2)和O_(3)集成监测装置在深圳进行了7个梯度的早间和午间两个时段监测,以探究0~480m高度的VOCs垂直分布特征、组成演变规律及其对O3形成影响.结果表明,VOCs浓度在早间时段随高度升高波动下降,体现出地面排放的显著影响;而在午间时段随高度升高而波动上升,此时受到区域传输的显著影响.VOCs中主要物种为OVOCs和烷烃,两者浓度在垂直梯度上均受排放源影响显著,在160~240m以及400m处呈现峰值,而其他物种浓度在垂直梯度上仅略有波动.总O3生成潜势(OFP)垂直分布特征与总VOCs浓度一致,OFP中贡献占比较大的为OVOCs(36.9%)、烯烃(25.2%)和芳香烃(22.4%).典型物种和特征物种比值分析表明,二次生成､工业过程和溶剂使用源以及机动车排放对VOCs垂直分布特征有显著影响.此外,观测期间NO_(2)浓度于两个时段都在240m以上随高度升高而升高,O_(3)浓度于早间时段在160m处出现峰值,午间时段在240m以上呈现与NO2相反的变化趋势,受到了VOCs和NO_(2)的协同作用影响.

关键词：挥发性有机物 O3 垂直分布无人机监测

东海北部滨海湿地铁氧化细菌的分布及其对不同氧气穿透深度的响应

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微生物学报 2024年第6期64卷 1704-1720页

作者：祁文龙宿蕾马忠霖王鹏李江涛同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

【目的】滨海湿地生态系统位于淡水与海水交互地带,含有高浓度Fe^(2+)的地下水渗透到沉积物表层形成的湿地径流和周期性潮汐淹水形成的含氧-缺氧界面有利于铁氧化细菌介导的Fe^(2+)的生物氧化过程发生。然而,目前缺乏对滨海湿地生态系... 详细信息

【目的】滨海湿地生态系统位于淡水与海水交互地带,含有高浓度Fe^(2+)的地下水渗透到沉积物表层形成的湿地径流和周期性潮汐淹水形成的含氧-缺氧界面有利于铁氧化细菌介导的Fe^(2+)的生物氧化过程发生。然而,目前缺乏对滨海湿地生态系统中铁氧化细菌类群的全面评估。【方法】以上海崇明西沙湿地公园及浙江舟山市朱家尖岛东沙沙滩两地共5处滨海湿地沉积物为研究对象,分析沉积物的氧气穿透深度等环境参数,并基于16S rRNA基因扩增子测序技术,全面解析不同滨海湿地生态系统中细菌与铁氧化细菌的群落组成与分布特征。【结果】与崇明西沙湿地相比,朱家尖岛东沙沙滩有更深的氧气穿透深度,达到10 mm以上。非度量多尺度分析(non-metric multidimensional scaling,NMDS)统计结果表明,细菌群落结构主要受到区域位置不同导致的环境条件差异的影响,而铁氧化细菌的群落结构则受到采样的区域位置和沉积物氧气穿透深度的共同影响。崇明西沙湿地和朱家尖岛东沙沙滩的优势细菌为蓝细菌门(Cyanobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria);优势铁氧化细菌为嘉利翁氏菌属(Gallionella)、红细菌属(Rhodobacter)、Lepthothrix和Sideroxydans。【结论】通过对崇明西沙湿地和朱家尖岛东沙沙滩沉积物中栖息的铁氧化菌的调查发现,铁氧化细菌的群落组成与湿地沉积物类型导致的氧气穿透深度差异具有密切联系。

关键词：崇明西沙湿地朱家尖岛东沙沙滩滨海湿地氧气穿透深度铁氧化细菌

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基于CESM模式的4至6月热带西南印度洋海表异常增暖对印太气候影响的研究

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热带海洋学报 2024年第2期43卷 12-20页

作者：陈泽生李振宁郭媛媛王腾杜岩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 环境与可持续发展学部(香港科技大学) 中国香港999077 大气与海洋科学系/大气科学研究院(复旦大学) 上海200438

热带西南印度洋温跃层深度较浅,该海域温跃层的变化与海表温度具有密切的联系,具有独特的海气相互作用。文章基于观测资料和模式资料分析了4至6月热带西南印度洋海表增暖对热带印度洋-西太平洋的气候影响。结果表明, 4至6月热带西南印... 详细信息

热带西南印度洋温跃层深度较浅,该海域温跃层的变化与海表温度具有密切的联系,具有独特的海气相互作用。文章基于观测资料和模式资料分析了4至6月热带西南印度洋海表增暖对热带印度洋-西太平洋的气候影响。结果表明, 4至6月热带西南印度洋海表增暖增强了当地的对流活动,导致热带西南印度洋降水的增加;热带印度洋的低空出现了关于赤道反对称的“C型”风场异常,即赤道以北为异常的东北风,赤道以南为异常的西北风;5月至6月北印度洋低空异常的东北风会减弱亚洲夏季风,北印度洋海表潜热释放减少,北印度洋海表增暖。热带西南印度洋海表增暖的气候影响并不局限在热带印度洋地区,其增暖能加热对流层大气,激发东传的大气开尔文波,热带西北太平洋低层的东风响应在信风的背景下也能触发局地的海气正反馈,两者共同有利于热带西北太平洋地区低空反气旋式风场的维持。反气旋式风场异常在5、6月能增强季风水汽输送,使得我国长江流域的降雨显著增多。该研究结果揭示了热带西南印度洋加热异常可引起横跨北印度洋-热带西太平洋的海气相互作用,为我国东部地区夏季降水预报提供了有益参考。

关键词：跨洋盆影响海气相互作用降水反气旋

东海六个国家级海洋保护区鱼类多样性和连通性

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生物多样性 2024年第6期32卷 92-106页

作者：姜熠辉刘岳曾旭林喆滢王楠彭吉豪曹玲曾聪上海交通大学海洋学院上海200030 厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室福建厦门361102

全球气候变化和人类活动影响对沿海生态系统造成了巨大压力,而建立海洋保护区网络被认为是应对这双重压力的重要手段。为了保护东海丰富的生物资源,我国自20世纪末已建立了多个保护区,但目前生物多样性以及连通性的研究不足以有效支撑... 详细信息

全球气候变化和人类活动影响对沿海生态系统造成了巨大压力,而建立海洋保护区网络被认为是应对这双重压力的重要手段。为了保护东海丰富的生物资源,我国自20世纪末已建立了多个保护区,但目前生物多样性以及连通性的研究不足以有效支撑东海生物多样性保护与可持续发展。为此,本研究选取了东海城洲岛国家级海洋公园(城洲岛)、深沪湾海底古森林遗迹国家级自然保护区(深沪湾)、湄洲岛国家级海洋公园(湄洲岛)、平潭综合实验区海坛湾国家级海洋公园(平潭岛)、洞头国家级海洋公园(洞头岛)和玉环国家级海洋公园(玉环)6个国家级海洋保护区,在保护区内近岸海域采集不同季节的eDNA样品并测量水环境参数,通过对鱼类群落组成分析预测保护区间的生物多样性及其潜在连通性。在采集到的71个样品中,共获得了5,069,193条序列,包括46,309个分子操作分类单元(molecular operational taxonomic units,MOTUs),其中保护区内共享MOTUs的丰度占比基本都超过40%。虽然不同保护区间环境参数存在显著差异,但是生物多样性指数和群落组成差异性检验显示不同保护区间鱼类组成不存在显著差异(P>0.05),仅存在季节差异。高占比的共享MOTUs以及无显著空间分化的群落组成可能意味着这些保护区间存在较强的连通性,具备建立海洋保护区网络的潜力。对保护区生态网络结构的进一步分析表明,不同保护区的生态网络存在差异,洞头岛、玉环、深沪湾保护区的网络结构较为稳健,而湄洲岛和平潭岛保护区则相反,这表明不同保护区的保护效果存在一定差异,这可能与保护区的面积和管理有关。本研究不仅为东海近岸群落连通性研究提供了参考,同时也为东海保护区的管理和建设提供直接支撑。

关键词：海洋保护地保护区网络环境DNA 网络分析连通性生物多样性

陆地水对南海海平面变化的贡献及其对ENSO交替事件响应的再评估

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中国科学：地球科学 2024年第7期54卷 2288-2303页

作者：杨鹏飞霍学深马中天武汉大学测绘学院地球空间环境与大地测量教育部重点实验室自然资源部地球物理大地测量重点实验室武汉430079 湖北珞珈实验室武汉430079 香港理工大学土地测量及地理资讯学系中国香港999077

区域海平面变化与区域陆地水和厄尔尼诺南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)存在密切关联.本研究评估了南海海平面变化与ENSO之间的关系,陆地水储量(terrestrial water storage,TWS)对非比容海平面(nonsteric sea level,NSSL)的影响以及比容海平面(steric sea level,SSL)和NSSL对海平面异常(sea level anomaly,SLA)的贡献.在2003年到2015年期间,SLA呈现出了(6.65±0.78)mm/a的长期趋势,主要归因于SSL.此外,在这段时间内,交替出现的不同强度的ENSO事件也可能是导致SLA异常高的趋势的原因.相比于SSL,NSSL对SLA贡献了季节性信号,而NSSL在季节尺度的变化主要受湄公河流域的TWS影响,其他时间尺度的变化可由珠江流域和红河流域的TWS所解释.与TWS的贡献相比,降水和蒸散发的贡献则相对较小.此外,海平面变化与ENSO之间的负相关关系也被揭示,海洋Nino指数与SLA/SSL/NSSL之间的互相关系数为–0.36/–0.37/–0.62,分别在海平面变化滞后2/3/2个月时达到上述相关性.这些发现系统地重新审视了不同因素对海平面变化的贡献,为深入分析陆地水和其他潜在因素对南海海平面上升的影响提供了参考.

关键词：南海海平面变化陆地水储量 ENSO

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基于SKEB集合预报的“7·20”郑州极端暴雨可预报性研究

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中国科学：地球科学 2024年第7期54卷 2259-2275页

作者：杨敏余沛龙张立凤潘晓滨钟权加李昀英国防科技大学气象海洋学院长沙410073 中国气象局高影响天气(专项)重点开放实验室长沙410073 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心气象灾害教育部重点实验室气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 香港科技大学海洋科学系中国香港999077

本文基于内层格距为3km的WRF模式,利用随机动能后向散射(SKEB)方案,设计了三种不同尺度模式扰动的集合预报试验,研究了2021年“7·20”郑州极端暴雨事件中24h累积降水(RAIN24h)和16~17时小时强降水(RAIN1h)可预报性的多尺度特征.结果表... 详细信息

本文基于内层格距为3km的WRF模式,利用随机动能后向散射(SKEB)方案,设计了三种不同尺度模式扰动的集合预报试验,研究了2021年“7·20”郑州极端暴雨事件中24h累积降水(RAIN24h)和16~17时小时强降水(RAIN1h)可预报性的多尺度特征.结果表明,随着扰动尺度增大,降水强度的集合离散度增加,预报值与观测降水强度更为接近.在中尺度和对流尺度扰动集合中, RAIN1h在20km以下尺度失去可预报性, RAIN24h在各尺度均未明显失去可预报性,而天气尺度扰动使RAIN24h和RAIN1h失去可预报性的范围延伸至60km及以下尺度.此外,RAIN24h(RAIN1h)最大降水位置预报的不确定性约在400km(50~60km)尺度上.郑州站附近低空南风急流是造成RAIN1h预报不确定性的重要系统,与其相关的快速增强的低层气旋式涡度,中层辐散和上升运动是极端小时降水发生发展的关键动力条件.通过辐散、涡旋和垂直动能谱及其误差谱的分析进一步发现,所有试验中的较小尺度误差能量增长均快于较大尺度,并将在更短的时间内达到饱和.较大尺度扰动不仅加快了较大尺度误差的增长,还通过误差能量降尺度串级使得所有尺度的误差更易增长,这意味着暴雨预报中改善模式对较大尺度系统的预报效果有利于提高极端强降水位置和强度的预报能力.

关键词：随机动能后向散射(SKEB) 极端降水集合预报可预报性