基于高分辨率风场的海洋近惯性能通量计算——时空特征及其影响因素

基于高分辨率CFSR(climate forecast system reanalysis)风场资料、气候态海洋混合层厚度资料和卫星高度计海面高度异常资料,本文估计了大气风场向全球海洋混合层的近惯性能通量和近惯性能量输入功率,并探究了混合层厚度、风场时间分辨率、经验衰减系数和中尺度涡旋涡度对近惯性能通量和能量输入功率的影响。浮标实测风场和流速表明,本文所用的风场和阻尼平板模型可用于估计风场向全球海洋的近惯性能通量。本文计算得到的大气向全球海洋输入近惯性能量的功率为0.56TW(1TW=10~(12)W),其中北半球贡献0.22TW,南半球贡献0.34TW。在时间上,风场的近惯性能通量呈现各个半球冬季最强、夏季最弱的特征,这和西风带风场的季节变化有关。在空间上,近惯性能通量的高值海域为南、北半球西风带海洋,尤其是南大洋。混合层厚度和风场空间不均匀性使得西风带近惯性能通量呈现纬向变化,即海盆西部强于海盆东部。风场时间分辨率对近惯性能通量的估计至关重要,低时间分辨率风场对近惯性能通量的低估达到13%—30%。阻尼平板模型中的经验衰减系数对近惯性能通量估计的影响不超过5%。中尺度涡旋涡度仅改变近惯性能通量的空间分布,而对全球近惯性能量输入功率的影响可以忽略。     

沉积物干容重分析及其沉积学意义:以东海内陆架海区为例

干容重是沉积学研究中用于计算物质通量的一个重要参量,对于正确认识沉积物的收支平衡、源汇通量以及地貌演化等问题具有重要意义。然而,干容重的分析流程和计算方法仍然缺乏统一的规范,导致干容重的取值不尽合理,影响了沉积学研究的定量化和精准度,这个问题需要引起足够的重视。本文选取了东海内陆架的表层沉积物和柱状沉积物,运用实验测试和间接公式计算两种方法获得了沉积物的干容重,对比分析了两种方法的精准度。研究发现,东海内陆架的细颗粒沉积物的干容重的数值范围是1.1—1.5g/cm~3;影响沉积物干容重的主要因素是沉积物的成分与粒度,前者通过颗粒态物质的密度起作用,后者通过孔隙度来影响。建议:干容重的分析测试工作应在采样后尽快完成;运用干容重进行沉积通量计算时,应根据沉积物的平均粒度和孔隙度的空间变化选择合适的数值,以获得更加合理的结果。     

北太平洋热带水体积的年际变化及其变化机制

利用EN4(the UK Met Office EN4.2.1 analyses)盐度数据发现北太平洋副热带高盐中心——北太平洋热带水(NPTW)的海表面积与体积在2000—2008年、2014—2017年存在下降趋势,2008—2014年期间存在上升趋势,进一步的研究表明,这些变化与太平洋年代际震荡(PDO)的位相转换紧密相关。利用淡水通量数据以及ECCO2(Circulation and Climate of the Ocean, Phase II)流场数据计算分析后表明,淡水通量对NPTW的变化贡献较小,而水平输运对NPTW的表面积以及体积变化贡献较大,这与PDO正(负)位相期间北赤道流(NEC)的向北(南)摆动有关。     

2013—2019年度海洋科学技术奖计量统计及其科研合作网络分析

文章基于2013—2019年度海洋科学技术奖，运用计量统计、社会网络分析等研究方法，探究海洋科学技术奖获奖成果计量特征、学科分布、获奖机构及其科研合作关系等，直观揭示海洋科学技术奖所构成的科研合作范式、科研合作网络结构等，以期为海洋科研管理、科技创新和学科建设等提供科学参考。研究表明：整体上，海洋科学技术奖获奖成果呈逐年递增趋势，一等奖与二等奖的获奖等级比值呈下降趋势；学科划分上，获奖成果主要隶属于“海洋科学”学科，又以海洋生物学、海洋装备与设备、海洋化学和物理海洋学为主体；获奖机构方面，海洋科学技术奖已奖励包括中国海洋大学和中国科学院海洋研究所等涉海类高校和科研院所在内的各类海洋科技创新主体285家，分布在山东、浙江、广东、上海、北京、江苏等19个省（市、自治区）；科研合作方面，海洋科学技术奖获奖核心机构所构建的科研合作关系紧密，以自然资源部第二海洋研究所的中心度最高，中国海洋大学的中间中心度最高，其控制该科研合作网络中其他机构之间沟通交流的力度最大。     

北太平洋副热带模态水盐度的年代际变化

副热带模态水(Subtropical Mode Water;STMW)在气候变化中起着重要作用。本文利用全球高分辨率数值模拟结果,研究了北太平洋STMW核心层盐度(Core Layer Salinity;CLS)的年代际变化及其物理机制。结果表明,CLS存在显著的年代际变化,其空间分布则与背景流场分布特征有关。侵蚀区CLS滞后生成区CLS约1~2年,这主要是海流平流输运引起的。生成区内,STMW的季节循环一般可分为生成期(12-4月)、隔离期(5-6月)和侵蚀期(7-11月),生成期混合层盐度(Mixed Layer Salinity;MLS)决定着隔离期和侵蚀期的CLS,而MLS年代际变化则主要由同太平洋年代际涛动存在负相关性的海表面淡水通量的变化引起。     

典型生态系统氮氧化物释放通量研究进展

氮氧化物(NOx)是全球氮循环的重要形式,也是影响全球气候和环境的重要污染气体。近年来随着人为源NOx排放量的逐渐下降,自然源NOx的释放通量及机制越来越受到人们的关注。本文综述了NOx的来源、气候和环境效应、释放通量估算方法和典型生态系统中自然源NOx释放通量特征及影响因素。然而,目前对不同生态系统NOx的研究还不够系统和深入,建立NOx标准测定方法和通量估算方法,对不同生态系统特别是海洋及湿地NOx的源汇格局,微生物的作用机制、人为氮输入的影响等开展系统地研究,才能准确评价不同生态系统对大气NOx的贡献及变化趋势,完善全球氮的收支平衡研究。     

规则波作用下簇状沉水植物群消浪特性实验

在理论分析的基础上通过物理模型实验探究了规则波与簇状沉水植物群的相互作用。结果表明,植物群沿程波高衰减规律在多数情况下与Kobayashi指数形式和Dalrymple幂函数形式波高衰减理论模型吻合较好,少数情况下波高衰减集中在植物群后半部分,与上述理论模型并不一致。在植物淹没度等于0.4条件下,植物群沿程波高出现较多壅高现象,且相对壅高值随入射波高的增大而减小;植物群的规则波透射系数变化情况与入射波周期、相对波高、植物淹没度以及植物分布密度等因素相关。当入射波周期等于1.0 s时,透射系数随相对波高的增大而减小,周期大于1.0 s时,透射系数随相对波高的增大出现较强的波动性。本文提出了规则波透射系数与水动力因素及植物因素之间的关系式,得到了近岸簇状沉水植物群消浪特性的基本认识,为采用近岸植物消波护岸提供一定的理论依据。     

球管组合试件在超低周疲劳试验中的变形特征研究

为研究管球组合试件在超低周疲劳试验中的变形特征,设计了三向支撑可单轴往复加载的试验装置。采用不同加载制度对钢管φ60×3. 5进行超低周疲劳试验,得出了断口截面特征、中点的空间挠度和椭圆度、滞回曲线、断口环向壁厚分布规律。结果表明:中点处的椭圆度和空间挠度可以反映材料损伤过程,可通过这两指标为震后评定螺栓球网架杆件的工作状态提供参考;幅值改变会加速材料的损伤,同时当加载幅值恒定时材料的损伤也会随循环次数增加而缓慢积累;管球组合试件的滞回性能良好;断口截面形状、中点的空间挠度和椭圆度及断口环向壁厚变化也因加载制度不同而差异显著。     

航空工业组团阎良片区土层剪切波速与深度的统计关系

基于航空工业组团阎良片区地震小区划项目中大量的剪切波速实测资料,利用最小二乘法,采用常用的幂函数、指数函数、线性函数和一元二次多项式函数4种模型,统计回归了该地区土层剪切波速随深度的变化关系;并以拟合优度为评价标准,通过比对分析和讨论,给出了场地土及其主要岩性剪切波速与深度变化的经验回归公式。结果表明,场地土剪切波速与埋深有显著的相关性,所推荐的经验公式可供无波速资料的场地参考使用。     

不同强度冷空气对太湖水热交换的定量影响

作为冷季主要的天气事件，冷空气过境会改变湖泊上方的气团性质，对湖泊的水热通量产生影响，进而影响湖泊的生物物理和化学过程.以亚热带大型浅水湖泊——太湖为研究对象，基于2012-2017年5个冷季（11月-翌年3月）的太湖中尺度通量网观测数据，量化不同强度冷空气（寒潮、强冷空气和较强冷空气）对太湖水热通量的影响.结果表明：在5个冷季中，寒潮、强冷空气和较强冷空气发生的总次数分别为4、11和33次，累积持续天数分别为14、31和78天.冷空气过境显著增强太湖的水热通量，3种冷空气过境使太湖的感热通量分别增至无冷空气时的10.3、6.0和4.3倍，潜热通量分别增至无冷空气时的4.0、2.1和2.7倍.虽然冷空气影响天数仅占冷季天数的16.4%，但对整个冷季的潜热和感热通量贡献分别为34.9%和51.7%，以较强冷空气贡献最大.冷空气影响时，水-气界面的温度梯度是太湖感热通量的主控因子，而潜热通量的主控因子为风速.与深水湖泊相比，太湖等浅水湖泊对冷空气过境的响应更快，寒潮过境时尤为明显.