中国近海港航气象服务现状与发展

在开展多种方式需求调查的基础上,研究分析港口作业及海上航运不同生产环节的气象服务需求;从服务体系、服务能力、服务效益等方面分析我国近海港航气象服务的现状和不足,对其未来发展进行探讨和展望。

2019-2021年中国近海有毒有害微藻和藻毒素分布数据集

中国近海包括渤海、黄海、东海和南海,海洋资源丰富,对国家经济发展有着重要战略意义。近年来,藻类及藻类产生的藻毒素造成的水体安全问题日益严重,中国近海有害藻华的发生频率和规模不断增加。本数据集汇总整理了2019-2021年中国近海有毒有害微藻和藻毒素调查数据,包括3429条微藻数据、33240条微藻分子物种数据、489条浮游植物中藻毒素数据、76条海水中藻毒素数据和440条经济物种体内藻毒素数据。提供数据的各研究团队通过项目内部和国际互校确保检测数据的准确性。为展示中国近海有毒有害微藻和藻毒素的分布情况,提供了115幅微藻分布图和29幅藻毒素分布图。本数据集可以为中国近海有毒有害微藻和藻毒素的时空分布规律研究、有害藻华的预防预警及防治等提供数据支撑。

中国近海浅层气调查研究进展

随着海洋开发利用不断深入和全球气候变化持续加剧,近海沉积物中的浅层气(主要成分是甲烷)导致的灾害问题和可能产生的气候影响受到了进一步的关注,但目前为止对浅层气仍然缺乏系统的认识。在此对浅层气相关的主要认识进行了全面梳理,包括形成机理、存在形式、调查技术方法、分布特征、控制因素、主要危害等,以期为后续相关调查、理论研究和减灾防灾技术研发提供支撑。沿海三角洲平原第四纪下切河谷中充填的砂体和近海全新世细颗粒沉积物中普遍存在浅层气,以气包、分散气泡或溶解气的形式存在,近海大部分地区的浅层气主要来源于生物成因。含气沉积物的声学特性(声速、声衰减等)、孔隙水化学组成(如SO_(4)^(2-)、溶解气含量)会发生明显改变,这是支撑地球物理和地球化学探测技术应用的理论基础。浅层气的存在会改变土体力学特性,对工程建设造成较大危害;同时沉积物中的甲烷也会逸出到大气中,加剧全球变暖。基于对现有成果的总结,建议进一步加强海底浅层气形成机理、运移特性及其与气候变化的互馈机制方面的理论研究。

气候变化对中国近海中上层小型鱼类影响的研究进展

近年来气候变化持续影响海洋环境,同时也影响着海洋鱼类的群落变化和生态系统的稳定。中上层小型鱼类对气候变化较为敏感,其在我国海洋渔业中逐渐占据重要地位。近年来,虽有大量的研究探究了气候变化对鱼类的影响,但是气候变化对中上层小型鱼类全面系统的研究相对较少。鉴于上述原因,本文根据国内外的相关研究成果,综述了由气候变化引起的海水表面温度、盐度、酸碱度、溶解氧含量、叶绿素a浓度、海平面上升以及海流和极端事件频发等海洋环境因子变化对海洋中上层小型鱼类的影响,这种影响主要体现在个体发育、栖息地、洄游模式、群落结构及其资源丰度等方面。气候变化下中上层小型鱼类的分布区通常向高纬度或深海区转移,从而导致群落结构改变,对渔业资源造成影响。本文通过探讨气候变化对海洋渔业的影响,旨在从中探寻应对气候变化的有效对策,从而为海洋渔业在气候变化的背景下实现可持续发展提供理论依据。

中国近海主要表层沉积物类型的原位声学特性

海底表层沉积物的声学特性对于海洋声传播和声探测有重要影响。不同类型的海底沉积物表现出不同的声学特性。针对海洋声学研究对海底声学特性参数快速获取的需求,本文利用近年来获得的100个站位的声学特性原位测量和沉积物样品测试数据,统计了中国近海8种典型沉积类型的声速、声衰减系数等声学特性和平均粒径、密度等物理性质。通过与已有测量数据和统计结果的对比显示,其与多种原位测量系统获得的数据有很好的一致性,但Hamilton统计的声速比、声衰减因子等参数则显著偏高。基于VGS理论的频散模型计算结果表明:Hamilton统计结果的偏高并非完全由其较高的测量频率引起。对于缺少直接测量数据的海域,本文的统计结果提供了一种基于沉积物类型进行海底声学特性初步估计的方案。

2005和2015年中国近海氮沉降的时空分布特征及影响因子的比较

应用GEOS-Chem模式模拟结果,对比分析了2005和2015年中国近海氮沉降的时空分布特征及引起氮沉降变化的影响因子。研究结果表明:黄渤海氮沉降总量夏季最高,月平均值为2.2×10^(-4) kg·m^(-2),冬季最低,月平均值为6×10^(-5) kg·m^(-2);东海氮沉降总量冬季最高,月平均值为1.3×10^(-4) kg·m^(-2),夏季最低,月平均值是5×10^(-5) kg·m^(-2);南海氮沉降总量秋季最高,月平均值达到了1.5×10^(-4) kg·m^(-2),夏季最低,平均值为8×10^(-5) kg·m^(-2),并且大部分区域氮湿沉降量占氮沉降总量的55%以上。与2005年相比,2015年黄渤海地区春、夏、秋季氮沉降总量的月平均值分别降低了3×10^(-5)、7×10^(-5)和2×10^(-5) kg·m^(-2)、冬季增加了4×10^(-5) kg·m^(-2);东海地区春冬季节氮沉降总量的月平均值分别降低了1×10^(-5)和3×10^(-5) kg·m^(-2),夏秋季节氮沉降总量的平均值都增加了1×10^(-5) kg·m^(-2);南海夏冬季节氮沉降总量的月平均值都增加了1×10^(-5) kg·m^(-2),春秋季节氮沉降总量的月平均值分别减少了1×10^(-5)和4×10^(-5) kg·m^(-2)。相对于2005年,同人为源排放相比,2015年中国近海气象场的变化对氮沉降总量的变化影响较大,且2015年不同气象条件的改变导致2015年中国近海氮干、湿沉降的变化不同。就氮的干沉降而言,与2005年相比,2015年黄渤海地区冬季平均风速大约降低23.9%,但异常偏南风导致来自华北平原的排放传输增多,进而导致氮干沉降增多。就氮的湿沉降而言,相比于2005年,2015年黄渤海夏季和南海秋季平均风速分别降低了38.8%和42.3%,使得黄渤海夏季和南海秋季氮总浓度分别减少了5.6和2.8 ppbv,同时降水分别减少2.4和0.9 mm,导致2015年黄渤海夏季和南海秋季氮湿沉降量降低,2015年南海冬季平均风速降低10.1%,但偏西风异常带来中南半岛的高排放使得氮总浓度增多(1.7 ppbv),同时降水增多(0.7 mm),导致南海冬季氮湿沉降量增多,因此2015年黄渤海夏季、南海秋季氮湿沉降的降低和南海冬季氮湿沉降的增加是风场输送与降水共同变化造成的结果;2015年黄渤海冬季偏南风异常带来华北平原的高排放源使冬季的氮总浓度增加3.1 ppbv,冬季降水基本不变,因此2015年黄渤海冬季氮湿沉降的变化主要跟风场变化有关;东海夏、秋、冬季节的氮总浓度减少,小于1.0 ppbv,氮湿沉降变化主要是降水变化主导的。

中国近海变暖和海洋热浪演变特征及气候成因研究进展

近几十年来,气候变化背景下中国近海海表面温度(SST)显著上升且极端高海温事件(海洋热浪)频发,时常造成海洋生物大规模死亡和赤潮暴发等生态灾害。为此,文章回顾分析了中国近海变暖及海洋热浪的相关研究进展,包括海温变化趋势和变率、海洋热浪演变特征和气候成因,以及相关影响,并探讨了应对策略。研究显示,1960~2022年,中国近海尤其是东中国海(渤海、黄海和东海)变暖趋势显著,SST分别上升了1.02℃±0.19℃、1.45℃±0.32℃,主要受到东亚季风减弱和黑潮入侵增强的影响;而SST年际和年代际变率还与厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)和太平洋年代际涛动(PDO)等大尺度气候因子有关。中国近海变暖还引起地理等温线明显向北迁移,造成季节性物候发生变迁(春季提前和秋季滞后),并影响海洋生物生长节律、地理分布、群落结构和生态服务功能。自1982年以来,中国近海海洋热浪增多变强,最近十年(2010~2019年)尤其显著,其中,东中国海和南海(5~9月)海洋热浪平均发生频率分别是1980年代的20倍和4倍,并与热带印度洋偶极子和厄尔尼诺有较高的相关关系。趋频增强的海洋热浪对珊瑚礁等海洋生态系统和海水养殖业造成了灾难性的影响。研究还揭示,未来中国近海较高纬度海区将暴露于更强烈的升温、热浪、酸化、缺氧和生产力降低等综合影响下,海洋生态系统特别是南海珊瑚礁等生态系统面临突破气候临界点的风险。当前除应加强对中国近海变暖和海洋热浪物理过程、可预报性及预测预警等研究外,还亟需采取变革性和前瞻性的海洋气候行动与应对措施,增强海洋生态系统的气候恢复力,应对未来气候变化的影响。

中国近海主要经济鱼类资源变动分析

选取2008—2017年我国近海海域鱼类资源的总捕捞产量的数据,分析了近十年我国近海海域26种经济鱼类资源以及鱼种结构的变动情况,并讨论了四个优势种资源变动的原因。结果表明,2006—2012年以前我国近海主要经济鱼类总捕捞产量呈上升态势,2012年以后微弱下降,2017年产量极低,总体呈现出波动下降的趋势;捕捞鱼种结构的多样性和均匀性明显提高;带鱼、鳀鱼、蓝圆鲹和鲐鱼等优势鱼种的捕捞总产量呈波动下降趋势,带鱼捕捞产量下降最为明显;整体上,我国近海主要经济鱼类呈现出波动下降的态势,带鱼等主要经济鱼种仍处于衰竭阶段,说明我国渔业资源需要进一步加强保护。

近20年中国近海和海岸带大气黑碳干湿沉降及源解析

作为一种在大气中普遍存在的碳质气溶胶成分,黑碳因可对生态环境产生深远影响而备受关注。对海洋大气黑碳沉降的深入认识有助于进一步明确海洋碳循环过程。目前对中国近海和海岸带大气黑碳沉降的研究工作少且零散,相关研究数据不足以探求其规律。对该区域近20年来已报道的大气黑碳数据进行系统梳理和再分析,利用整合的数据集成估算沉降通量并分析其空间分布特征,最后评述了目前黑碳的源解析方法并评估了该区域大气黑碳的来源,对未来近海大气黑碳研究作了展望。结果表明:①中国近海和海岸带陆域大气黑碳浓度平均值分别约为1.95±1.28和5.05±2.62μg·m^(-3),具有显著的人为污染特征,由北向南,海岸带陆域黑碳浓度近似呈“V”形分布,最低值位于南黄海沿岸,而近海区则大致呈递减趋势;②中国近海和沿海陆域大气黑碳的总沉降通量分别为413.2±137.1和1422.7±721.1 mg·m^(-2)·a^(-1),以湿沉降为主,南北差异明显,主要受控于降水过程和陆源排放强度;我国近海黑碳大气沉降量可占全球海洋黑碳总沉降量的16%;③化石燃料源贡献了中国海岸带大气黑碳总排放量的62%~84%,因此,应注重从减少化石燃料源使用的角度控制大气黑碳污染。今后,应注重不同源解析方法间的集成和互校,并加强黑碳在地球不同储库间的迁移、转化和埋藏机制研究。近海和海岸带大气环境中的黑碳有着多方面的影响,其沉降入海并以惰性形式埋藏对增强海洋碳汇有着重大意义。

中国近海多传感器合并叶绿素数据集检验与分析

针对欧洲航天局(ESA)发布的OC-CCI和GlobColour叶绿素a数据集在中国近海的验证空白,该研究利用中国近海六个航次的现场观测资料,对1998—2020年OC-CCI以及GlobColour叶绿素a产品(包括基于加权平均的AVW产品和基于半分析模型的GSM产品)分海区进行精度检验和长期一致性分析.验证结果表明,OC-CCI数据集的叶绿素a浓度与实测值之间相关系数最高且误差最小,r达0.918,RMSE约为0.497μg·L^(-1);在长期一致性方面,OC-CCI与GlobColour AVW叶绿素a产品长期一致性高于其与GSM叶绿素a产品的一致性,且均在叶绿素a浓度较低的南海一致性较高,在渤海和黄东海,OC-CCI与GC AVW和GC GSM叶绿素a产品一致性的年际变化趋势相似,而月度变化趋势存在明显差异.

EC预报数据在中国近海的适用性研究

欧洲中期天气预报中心(简称EC)的10 m风场数据在沿海有较高的参考性和使用频率,但尚未有研究系统地针对不同海域对该数据进行评估。本文利用EC预报的10 m风场数据,与中国近海22个浮标的10 m风场结果进行对比,检验EC 10 m风场预报性能,并挑选3个经过浮标点位的台风和两次典型的冷空气大风过程,检验其在台风和冷空气过程下的预报性能。结果表明:EC预报数据与浮标实测风速的相关性总体较好。在风力小于4级时,EC 10 m风速预报数据偏大,在风力大于4级时,预报数据偏小,在风力等级为3~5级时,预报数据较为准确。在不同风向条件下,EC预报10 m风向的平均误差大部分在0°~20°。风力等级越小,风向预报偏差越大,反之预报偏差越小。EC预报数据对于台风引起的风向变化有较好的反应,且风速较低时,风速预报数据表现较好,而对于台风最大风速值的预报则存在较大误差。EC预报结果能较好地反映两次冷空气过程引起的风向变化。风速越小,EC预报的误差也越小,随着风力等级的增大,预报误差明显增大。EC对大风的风速预报偏小,误差偏大。

中国重点海域海砂资源调查和潜力评价进展

总结了20世纪60年代到近年来中国海砂资源开发利用的发展历程,梳理了青岛海洋地质研究所已有的调查研究资料和数据。重点结合2005年至2016年中国地质调查局开展的“中国近海海砂及相关资源潜力调查”工作成果,评价了中国重点海域海砂资源潜力,归纳了海砂资源调查、评价以及开发现状,总结了海砂资源开采过程中的环境效应,分析了当前海砂资源调查研究和开发利用中的主要问题并提出了后续产业规划部署建议。

全球海上CO_(2)封存现状及中国近海机遇与挑战

海上CO_(2)封存是碳封存的路径之一。全球已广泛开展的CO_(2)海洋封存研究与商业示范案例对中国近海盆地CO_(2)封存研究具有借鉴意义。本文从全球CO_(2)海洋封存发展现状出发,结合典型CO_(2)海洋封存示范工程,根据项目背景、政策/资金/技术支持、国际合作以及地质工程特性等相关项目概况,对比分析中国实施CO_(2)海洋封存项目潜在的机遇与挑战,最后对CO_(2)海洋封存技术在中国近海的发展进行了展望。未来中国近海盆地CO_(2)海洋封存研究应从全海域级、盆地级、区带级以及场地级,由面到点、逐级递进、不断聚焦,构建适合中国近海盆地特点评价优选体系标准和相应的客观量化评价方法体系。

中国北部近海超级赤潮与西北太平洋海气相互作用的关联分析

已有研究揭示气溶胶传输和季风过程对中国近海赤潮的影响.本研究利用统计分析和动力学诊断方法,从海气相互作用的角度探究2000—2021年西北太平洋海温异常对中国北部近海超级赤潮的可能影响.结果表明:晚冬1—2月西北太平洋偶极型海温异常与随后5—6月中国北部近海的超级赤潮显著相关;西北太平洋南部冷-北部暖的偶极子海温异常可持续到随后的5—6月,并引发对流层低层向热带外传播的遥相关波列,使得鄂霍次克海气旋系统形成;该气旋西侧的西北风异常向中国北部近海输送干冷空气,伴随着对流层高层的异常辐合引发干沉降过程,从而为中国北部近海超级赤潮的暴发提供了有利的气象条件.上述结果可为中国北部近海超级赤潮的暴发和预测提供科学参考.

中国近海海洋生物多样性保护

海洋是地球上最大的生态系统,覆盖了地球70%以上的表面,承载着地球80%以上的生物。中国是一个海洋大国,管辖海域面积约300万平方干米,近海包括渤海、黄海、东海和南海四大海域,具有纬度跨度大、气候类型多、水文条件复杂、陆源影响强等特点,海洋生物多样性丰富。

中国近海海表叶绿素及环境要素的空间分布和季节变化特征

基于中国近海海表生态动力要素(如海表温度和叶绿素)的每日卫星观测和再分析资料,针对叶绿素浓度、海表温度、风场、海洋锋面的空间分布及其季节性变化规律进行分析.中国近海的叶绿素空间分布总体呈现近岸高、离岸低、海盆中岛礁周围相对较高的分布特征.月均叶绿素浓度在大部分海区呈现显著的季节性变化,且存在明显的空间差异性,南海北部冬季较高而其他季节较低,东海、黄海和渤海海域春季较高而其他季节较低.进一步分析海表温度、风场、海洋锋面的分布特征和季节性变化,对比叶绿素的时空分布规律,结果表明:近岸海表温度多低于离岸海表温度,东海西侧发育出的冷舌向东南扩张,该区域面积在春季达到最大值;叶绿素浓度分布的季节变化有相似特征,叶绿素浓度较高的季节盛行东风和东北风,锋面频率最大值的区域与叶绿素浓度高值区域重合,说明叶绿素浓度与海表温度、风场、海洋锋面具有潜在关系.为刻画各参数的季节性特征,对各自时间序列进行正弦函数拟合,结果显示参数的季节变化特征在不同区域呈现不同的振幅、相位和显著性水平,表明尽管季节性特征主导了大部分海域动力和生态过程的变化,开展特定区域的季节性分析前有必要对其季节性变化的显著性进行评估.上述结果有助于厘清中国近海生态动力要素的时空特征和潜在关联性.

大气再分析资料在中国近海的风资源特征和适用性分析

基于ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)ERA5(Reanalysis version 5)、CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)、MERRA2(Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications version 2)3种再分析数据,13个海洋观测站和3个测风塔的观测数据,研究了中国近海风资源时空特征,并讨论了3种再分析数据在中国近海风资源评估中的适用性。结果表明,再分析数据在中国东海和南海的弱风频率比渤海、黄海高,且ERA5在所有海域小于6 m/s的弱风累积概率比CFSR(MERRA2)高39.0%(44.9%)、43.6%(47.5%)、60.7%(41.6%)和47.9%(38.2%)。ERA5、CFSR和MERRA2在中国近海的有效风时空间分布相似,量级都介于84%~95%;3种再分析平均风能密度自北向南呈“低高低”空间分布,其中台湾海峡是WPD大值中心(超过4000 W/m2)。风能稳定性方面,ERA5和CFSR的日变异呈“南弱北强”特征,而MERRA2日变异系数介于1.03~4。适用性分析表明,ERA5整体性能优于CFSR和MERRA2,但MERRA2在再现渤海、南海的风能日波动,CFSR在刻画黄海的有效风时、风能密度和东海、黄海的变异系数时具有一定优势。由此说明不同再分析数据对中国近海风资源不同指标的适用性各有优劣,应根据需要及数据条件,针对不同海域采用不同类的再分析数据开展风资源评估研究及工作。

微塑料在中国近海的污染现状及其生物毒性和防控建议

微塑料作为一种新型污染物,对生态环境和人类健康产生危害,引起国内外学者高度关注。近海是微塑料的主要汇集区域之一,面临微塑料污染的巨大威胁。为了解中国近海微塑料的污染现状及微塑料对海洋生态系统的危害,本文综合分析了近年微塑料在近海水体和沉积物中的污染状况及微塑料生物毒性的研究进展。结果表明,中国近海海水和沉积物中微塑料污染分别处于中低度和中度水平。同时研究发现,微塑料对海洋生态系统中的多种生物种类如浮游生物、底栖生物和游泳生物等均具有毒性作用,具体表现在对海洋生物的摄食、循环系统、免疫系统和生殖系统等造成伤害。针对目前微塑料的污染水平和研究现状,本文提出部分防控和研究建议以供参考。

中国近海规划建设地下储气库的思考

随着国内天然气消费需求量的持续增长和对外依存度的不断攀升,为了保障我国天然气长期安全稳定供应和国民经济持续稳定发展的需要,落实天然气储备能力建设是应对季节调峰等的重要措施势在必行。在总结和分析我国近海建设储气库的必要性和可行性的基础上,结合我国储气能力建设现状,对近海储气库工程的方案及其建设和运营模式进行了思考。研究结果表明:①近海优质油气藏可以弥补陆上库容量的不足,重点研究海况条件及工程方案、建库及运营模式等因素,依靠中国几十年的海上工程技术和管理经验,海上作业是安全可靠的;②近海储气库与码头LNG接收站可协同设计“全海式”和“陆海式”两种建库方案,以及规划近海油气田开发建设与建库相协同的一体化建库思路;③通过“整体规划、分步实施”可降低建库成本;通过优化运营模式,可将大型气藏型储气库作为天然气经营的平台,与油气田生产、LNG进口、陆上管道气互联互通实现“多源协同、联调联供”;④全寿命周期动态管理气藏型储气库的“产注储销”,既可以带动周边边际油气田的开发,又可以提高油气田开发、储气库运营和天然气调峰保供的整体效益。

中国近海海上风场分布特征研究——以近10年(2010—2022年)为例

相比传统观测手段,卫星遥感技术具有易获取、大时空、低成本等优势,在海上风场资料观测方面具有独特优势。目前,行业内基于卫星遥感手段对中国近海海上风场的分布变化特征研究相对较少。文章利用2010—2022年海上风场融合资料,系统分析了中国近海海上风场近10年的时空分布变化特征。结果显示:卫星反演海面风场与实测海面风场相比具有较好的一致性,风速平均相对绝对误差为14.8%,均方差误差为1.1 m/s,风向的均方差误差为17.33°,平均偏差为15.17°;中国近海整体上呈现冬春季风速大、夏季风速低的特点,在东海和南海交界处呈现出三角形高风速区域。本研究成果有望对海上风电场的前期规划提供理论支撑和科学支持。