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春季青藏高原积雪年际变率的年代际转型对东亚夏季风影响的研究进展

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大气科学 2024年第1期48卷 321-332页

作者：张超段安民厦门大学海洋与地球学院近海海洋环境科学国家重点实验室厦门361102

冬春青藏高原积雪异常是东亚夏季风的重要预测因子之一。本文系统回顾了近20年关于青藏高原积雪年际变率的年代际转型影响东亚夏季风的相关研究,主要结论如下:(1)20世纪90年代初春季青藏高原积雪的年际变率从东西偶极型转变为全区一致型... 详细信息

冬春青藏高原积雪异常是东亚夏季风的重要预测因子之一。本文系统回顾了近20年关于青藏高原积雪年际变率的年代际转型影响东亚夏季风的相关研究,主要结论如下:(1)20世纪90年代初春季青藏高原积雪的年际变率从东西偶极型转变为全区一致型,这主要受北太平洋、热带大西洋海温异常变化的影响,也与南极涛动、北极涛动的变化密切相关;(2)春季青藏高原积雪年际变率的年代际转型可通过影响东亚高层的副热带西风急流和低层的水汽输送,进而影响东亚夏季风降水格局变化;(3)青藏高原积雪异常可通过“高原大气河”的机制影响梅雨雨带;(4)大西洋年代际振荡可调节春季青藏高原积雪与梅雨降水关系的年代际变化,当大西洋年代际振荡为正(负)位相时,春季青藏高原积雪与梅雨的关系加强(减弱)。最后,本文对青藏高原积雪异常影响东亚季风变化的关键科学问题进行了讨论与展望。

关键词：青藏高原积雪东亚夏季风降水

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HY-2C卫星散射计海面风场产品的检验评估

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海洋预报 2024年第2期41卷 92-103页

作者：刘晓燕郝赛彭炜刘宇昕张洁国家海洋环境预报中心北京100081 自然资源部空间海洋遥感与应用研究重点实验室北京100081 国家海洋环境预报中心自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室北京100081

基于中国近海浮标的逐小时海面风矢量实测数据、ASCAT散射计风场数据以及欧洲中期天气预报中心的第五代全球再分析数据(ERA5)的逐小时风场数据,使用统计分析方法对HY-2C卫星散射计海面风场数据产品进行检验评估,检验使用的是2~24 m/s风... 详细信息

基于中国近海浮标的逐小时海面风矢量实测数据、ASCAT散射计风场数据以及欧洲中期天气预报中心的第五代全球再分析数据(ERA5)的逐小时风场数据,使用统计分析方法对HY-2C卫星散射计海面风场数据产品进行检验评估,检验使用的是2~24 m/s风速区间内的数据。结果表明:使用11个浮标共计3351个样本数据作为真值进行检验,风速和风向的均方根误差分别为1.01 m/s和20.7°;使用8304963个ASCAT样本数据进行检验,风速和风向的均方根误差分别为0.66 m/s和11.5°;使用ERA5风场数据进行全球区域检验,风速和风向的均方根误差分别为1.05 m/s和12.0°;使用ERA5风场数据进行西北太平洋区域检验,风速和风向的均方根误差分别为1.19 m/s和15.5°。由此可见,HY-2C卫星散射计海面风场产品质量的可信度较高,能够较好地满足业务化应用的精度要求。

关键词： HY-2C卫星散射计海面风场检验评估

基于FIO-COM的复杂海洋环境下的声传播效应研究

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海洋科学进展 2024年第3期42卷 578-589页

作者：杨春梅李润刘宗伟姜莹吕连港李显阳自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 崂山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

海洋声学预报系统将海浪-潮流-环流耦合的海洋模型FIO-COM(Coupled Ocean Model)与水下声场传播模型协同连接。在此基础上,本文利用海表面高度异常数据识别和预测海洋中尺度结构的位置和演变,并生成相应的中尺度海洋环境下的声学参数,... 详细信息

海洋声学预报系统将海浪-潮流-环流耦合的海洋模型FIO-COM(Coupled Ocean Model)与水下声场传播模型协同连接。在此基础上,本文利用海表面高度异常数据识别和预测海洋中尺度结构的位置和演变,并生成相应的中尺度海洋环境下的声学参数,可用于分析各种包含海洋中尺度结构在内的复杂海洋环境下的声传播效应。利用该系统计算并分析了冲绳海槽、黑潮锋面和北太平洋冷涡等实际海洋环境下的声传播效应,研究结果表明:相对于水体声速场的结构变化,冲绳海槽地形对声传播的影响更为显著,海槽外侧的声源在穿越海槽传播时,大部分声能量陷落在海槽底部,很难到达海槽对面;不考虑地形的影响,黑潮锋表面较高的水温能够导致近海面水域声能量减弱,相对于距离无关水体环境,声传播损失增大约5~10 dB;北太平洋冷涡使得声能量提前汇聚,进而改变汇聚区的宽度、强度和位置。

关键词：声学预报海洋模型中尺度结构声传播效应

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氧同位素3早期以来千年尺度气候事件在日本海北部的磁学记录

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海洋学报 2024年第4期46卷 106-121页

作者：邹庆超石学法葛淑兰吴永华邹建军贺湘锋 Sergey A.Gorbarenko 刘建兴自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用自然资源部重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科技中心海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023 俄罗斯科学院远东分院太平洋研究所俄罗斯符拉迪沃斯托克690041

日本海是西北太平洋最大的边缘海,长期以来普遍认为其沉积物处于强烈的还原环境中而导致相应的磁学信号非常微弱,以致常用的磁学方法在该区的应用一直受限。为深入探讨磁学指标在日本海古环境与古海洋学研究中是否有效,本文对位于研究... 详细信息

日本海是西北太平洋最大的边缘海,长期以来普遍认为其沉积物处于强烈的还原环境中而导致相应的磁学信号非常微弱,以致常用的磁学方法在该区的应用一直受限。为深入探讨磁学指标在日本海古环境与古海洋学研究中是否有效,本文对位于研究程度相对薄弱的北部一根626 cm长的柱状沉积物岩心(LV87-2-3孔,水深740 m)开展了系统的岩石磁学测试分析以及高分辨率的AMS14C测年和粒度分析。结果显示岩心系约48.3 ka BP以来的沉积记录,其55 cm以下层位的原生亚铁磁性矿物(主要为磁铁矿)已被大量还原而生成黄铁矿,导致磁性极弱。这与Dansgaard-Oeschger(D-O)旋回间冰阶水体分层加强和表层生产力提高等因素密切相关。然而,在此背景下仍存在4个以高矫顽力矿物(如赤铁矿和针铁矿)占比较高为明显特征的强磁性层位,即“硬磁异常”层;其很好地对应了海因里希(Heinrich)事件,指示了东亚冬季风(EAWM)增强和高盐度对马暖流(TWC)注入而导致的相对减弱的还原环境。上述变化在沉积物粒度上却未见清晰体现。因此,该研究不仅表明磁学参数对于指示末次冰期日本海古海洋与古环境演化的作用不容忽视,同时也为后续相关工作提供了新视角和新思路。

关键词：日本海沉积物磁性矿物岩石磁学古环境 Heinrich事件

西太平洋卡罗琳海底高原裂解作用的岩浆过程响应

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岩石学报 2024年第8期40卷 2585-2600页

作者：吴增鄢全树张海桃袁龙李凤春刘振轩赵仁杰闫施帅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266061 崂山实验室海洋地质过程与环境功能实验室青岛266061 山东省深海矿产资源开发重点实验室青岛266061 中国冶金地质总局山东局集团测试有限公司济南250014

海底高原形成及其后的裂解事件是大洋板内地质作用的产物,因此研究海底高原可为大洋板内地球动力学过程提供重要线索。索罗尔海槽是卡罗琳海底高原初始裂解的重要产物,但到目前为止,其裂解过程的动力学机制仍然存在争议。本研究对采自... 详细信息

海底高原形成及其后的裂解事件是大洋板内地质作用的产物,因此研究海底高原可为大洋板内地球动力学过程提供重要线索。索罗尔海槽是卡罗琳海底高原初始裂解的重要产物,但到目前为止,其裂解过程的动力学机制仍然存在争议。本研究对采自索罗尔海槽基底的火山岩样品(玄武岩、英安岩)开展系统的单矿物(斜长石)原位主、微量元素地球化学研究,结果表明:玄武岩样品中斜长石种属为钙长石、培长石和少量拉长石;斜长石斑晶富集轻稀土和大离子亲石元素,亏损高场强元素,存在明显的Eu正异常;相比于斜长石斑晶,斜长石微晶具有更高的不相容元素含量。英安岩中斜长石种属为中长石,较玄武岩斜长石斑晶更富集轻稀土和大离子亲石元素,具有更明显的Eu正异常。玄武岩和英安岩中斜长石结晶温度和压力分别为1110~1171℃和961~966℃、0.27~0.42GPa和0.16~0.29GPa,且同一种岩石类型中的斜长石斑晶与微晶结晶温度无明显差异。基于以上结果,并对照前人所总结的双峰式岩浆系统的成因特征,本文提出卡罗琳海底高原裂解期间的岩浆作用具双层岩浆房模型,即地幔岩石部分熔融形成原始岩浆,聚集在深部岩浆房内结晶形成基性斜长石斑晶,随后被岩浆裹挟上涌喷出地表形成玄武岩;同时部分岩浆继续进入浅部壳层岩浆房,并结晶形成中酸性斜长石斑晶,后被演化岩浆携带上升并喷出地表形成英安岩。

关键词：海底高原初始裂解斜长石矿物化学岩浆过程

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东南太平洋富稀土沉积早期成岩过程研究及其指示意义

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海洋学报 2024年第2期46卷 40-51页

作者：李杰军刘洪娜王小静李力石学法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山东青岛266061 崂山实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 山东省深海矿产资源开发重点实验室山东青岛266061

富稀土深海沉积物作为一种潜在矿产资源,近年来备受关注。研究发现,稀土元素(REY)和钇(Y)元素的富集过程很可能发生在沉积物-海水界面(SWI),但目前针对富稀土沉积物的早期成岩过程研究较少。本研究采集了东南太平洋富稀土海区两个站位... 详细信息

富稀土深海沉积物作为一种潜在矿产资源,近年来备受关注。研究发现,稀土元素(REY)和钇(Y)元素的富集过程很可能发生在沉积物-海水界面(SWI),但目前针对富稀土沉积物的早期成岩过程研究较少。本研究采集了东南太平洋富稀土海区两个站位的沉积物短柱,解析了REY在SWI的早期成岩过程及其对REY在沉积物中富集机制的影响。孔隙水中较低的Fe、Mn和较高的Mo、U、V浓度表明研究区沉积物处于氧化环境。对比底层海水中REY,孔隙水中的REY呈中稀土(MREE)富集特征。沉积物中REY的主要富集相态为磷酸盐相,而孔隙水中REY及其配分模式可能受控于沉积物中磷酸盐的含量。本研究表明,在稀土元素早期成岩过程中,原本与铁锰相等其他相态结合的REY重新进入到孔隙水中,最终被磷酸盐相吸附和埋藏,早期成岩过程是深海沉积物中REY富集的重要机制。

关键词：早期成岩孔隙水稀土元素沉积物东南太平洋

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基于平均声速测量的声速剖面实时重构方法

海洋科学进展 2024年第3期42卷 602-610页

作者：王旭刘宗伟甘忠良姜莹杨春梅吕连港自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 崂山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 中国人民解放军92859部队天津300061

针对传统的声速剖面重构方法往往不具备实时性的问题,本文提出了一种基于平均声速测量的声速剖面实时重构方法。首先,基于历史数据进行特征分解并选择经验正交函数(Empirical Orthogonal Function, EOF)的阶次;其次,利用实测的水下某深... 详细信息

针对传统的声速剖面重构方法往往不具备实时性的问题,本文提出了一种基于平均声速测量的声速剖面实时重构方法。首先,基于历史数据进行特征分解并选择经验正交函数(Empirical Orthogonal Function, EOF)的阶次;其次,利用实测的水下某深度的声速和该深度至海面的平均声速,通过求二元一次方程组的最小范数解得到EOF重构系数;最后,结合历史声速剖面重构全海深声速剖面。使用西太平洋海域的再分析数据对该方法进行了仿真验证,结果表明:采用该方法重构的声速剖面与真实声速剖面拟合效果较好,平均均方根误差约为1.31 m·s-1。本文所提方法可为水下航行器实时重构声速剖面提供技术支撑。

关键词：实时重构经验正交函数平均声速最小范数解

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全球近期“非典型”海啸源事件机制分析及其对南海海啸研究的启示

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科学通报 2024年第18期69卷 2480-2497页

作者：李琳琳胡桂王伟涛张坎杜朋李志刚王培涛王大伟邱强张培震中山大学地球科学与工程学院南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室珠海519080 国家海洋环境预报中心北京100081 中国科学院深海科学与工程研究所三亚572000 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广州510301

2018年以来,全球发生了多起“非典型”海啸源事件,其中包括2018年9月印度尼西亚Sulawesi岛Mw 7.5走滑地震在Palu湾引发的灾害链事件、2018年12月印度尼西亚巽他海峡Anak Krakatau海啸事件、2020年10月欧洲东爱琴海Samos岛北部海域Mw 6.... 详细信息

2018年以来,全球发生了多起“非典型”海啸源事件,其中包括2018年9月印度尼西亚Sulawesi岛Mw 7.5走滑地震在Palu湾引发的灾害链事件、2018年12月印度尼西亚巽他海峡Anak Krakatau海啸事件、2020年10月欧洲东爱琴海Samos岛北部海域Mw 6.9正断层地震海啸事件和2022年1月15日南太平洋汤加火山海啸事件等.目前科学家对这些“非典型”海啸源触发海啸机制与过程的认知非常有限,现有灾害防御系统也很难对这些“出人意料”的极端灾害事件作出及时响应,从而造成重大人员伤亡和经济损失.本文针对“非典型”海啸事件的触发机制深入剖析,揭示地震导致沿岸/海底砂土液化,继而触发滑坡并产生海啸的链生效应;沿海特殊岸线形态;火山剧烈活动引起的大气-海洋-火山固体物质多相耦合作用等是“非典型”海啸源触发机制复杂化的主要原因.这些机制挑战了海啸形成需伴随海域地震造成的大规模垂向形变这一传统认识,发现海域的正断型和走滑型地震、陆地近岸地震、剧烈火山喷发均可触发链生海啸灾害.结合我国南海及其周边海域的构造特征与历史“非典型”海啸源事件分析,文章指出了南海“非典型”海啸源(南海北部板内地震、周缘火山等)分布特点和致灾机制,提出未来南海“非典型”海啸源灾害的重点研究方向.

关键词：海啸灾害致灾机制板内地震火山活动链生效应

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太平洋富稀土深海沉积物标准物质研制

岩矿测试 2024年第1期43卷 189-199页

作者：朱爱美石学法刘季花汪虹敏王小静白亚之崔菁菁自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 山东省深海矿产资源开发重点实验室山东青岛266061

深海稀土被认为是继多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物之后发现的第四种深海矿产资源,以富含中-重稀土元素为显著特征。中国目前深海沉积物标准物质数量较少,不成系列,而且现有海洋沉积物标准物质中稀土元素总量最高为475.9μg/g,远... 详细信息

深海稀土被认为是继多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物之后发现的第四种深海矿产资源,以富含中-重稀土元素为显著特征。中国目前深海沉积物标准物质数量较少,不成系列,而且现有海洋沉积物标准物质中稀土元素总量最高为475.9μg/g,远未达到富稀土深海沉积物中的稀土元素总量(>1000μg/g)。目前国内外尚未有富稀土深海沉积物成分分析标准物质,为满足深海稀土资源勘查需要,本文报道了国家一级标准物质太平洋富稀土深海沉积物(GBW07590)研制过程。该标准物质候选物实物样品采集自4300m东南太平洋海底,经过自然风干、粉碎、混匀和灭活加工制备后,对沉积物成分进行均匀性和稳定性检验,各成分统计结果显示样品具有良好的均匀性和稳定性。国内外11家实验室采用多种分析方法对该标准物质的62种成分进行定值,确定各项成分的标准值和不确定度,稀土总量达到2103μg/g。该标准物质的研制进一步丰富了国内外深海沉积物标准物质品类,为科学研究、深海资源开发评价和地球化学分析测试等提供科技支撑。

关键词：富稀土深海沉积物标准物质定值不确定度