基于潜标观测的黑潮-亲潮混合区近惯性能量季节变化特征研究

近惯性内波广泛存在于全球海洋,是维持深层海洋跨等密度面湍流混合及海洋层结的重要能量来源。基于黑潮-亲潮混合区的多年深海潜标数据,分析了:(1)该海域近惯性内波及其能量的季节变化特征与影响因素,(2)上层和深层近惯性运动的频率、波数谱及垂向分布等特征。结果表明,该海域存在丰富的近惯性动能,无论海洋上层还是深层均呈现显著的冬季强、夏季弱的季节变化特征,冬季(12~2月)上层的近惯性能量可占全年能量的41%,深层近惯性信号同样显著,同潮汐信号相当。平板模型分析表明,该区域近惯性动能的季节循环特征主要受风场的季节变化所主导,同时受到黑潮延伸体流轴的摆动调制。

黑潮-亲潮交汇区涡旋演变调控作用下的叶绿素三维特征

黑潮-亲潮交汇区普遍存在的涡旋运动,可通过物质输运和再分配调控叶绿素浓度的时空演变,进而影响该海域的海洋生态环境。基于卫星高度计资料和叶绿素再分析数据,利用流矢量、归一化复合分析等方法,构建不同类型涡旋的各个演变阶段、不同水平尺度范围内,对应的叶绿素浓度三维结构,分析探讨黑潮-亲潮交汇区涡旋运动对叶绿素浓度时空演变的调控作用。结果表明,冷涡区(300 m以浅,3倍半径范围)的叶绿素浓度高值区,自下而上,逐渐扩展至涡心西北方向,且随着深度的增加,叶绿素浓度先增后减。随着气旋涡的演变,各水层叶绿素浓度高值由外向内,逐渐向涡心扩展,而平均半径内的叶绿素浓度输运总量在其稳定期达到最高。暖涡影响范围内的叶绿素浓度总体比冷涡区稍高,其垂向大致呈递减趋势,由上而下,叶绿素浓度低值大致由涡心东南向西北扩展,且随着反气旋涡的演变,叶绿素浓度高值逐渐向涡旋边缘聚集。

黑潮-亲潮交汇区涡旋演变特征及剖面结构分析

为深入研究黑潮-亲潮交汇区不同纬度上涡旋的演变特征及剖面结构差异,利用流矢量方法和归一化区域合成分析,在系统统计该海域涡旋表面参数演变特征的基础上,构建了不同纬度同一类型涡旋的气候态复合剖面结构。结果显示,南部靠近黑潮流轴的海域,其涡旋平均半径、生命周期等均明显大于北部交汇区;气旋涡基本以西向传播为主,而反气旋涡的南-北向移动趋势也较明显;南、北部典型暖涡的暖心结构分别位于100~300 m和100~200 m深度处;涡旋复合结构与观测到的实时剖面结构相一致。研究表明,地形与剪切不稳定相比,前者影响下的涡旋表面演变特征和剖面结构更加显著与稳定。

黑潮和亲潮生态系统中上层渔获量变动趋势及影响因素分析

西北太平洋是全球最主要的渔业区域之一,局域和区域尺度的环境和气候变化对其中上层渔业资源影响是一个重要科学基础问题。以1950—2014年黑潮和亲潮大海洋生态系中上层暖性、温性以及暖温性鱼种3个类别的渔获量为研究对象,以标准化常态分布值作为渔获量变动趋势的指标,利用广义加性模型(generalized additive model,GAM)分析海表面温度(sea surface temperature,SST)、太平洋年代际震荡(pacific decadal oscillation,PDO)、Nino3.4指数以及SST时空变异对黑潮和亲潮大海洋生态系不同适温性种类渔获量变动的影响。研究发现,1950—2014年间,各类别的渔获量变动趋势基本相同,但是总渔获量的变动趋势不同。GAM模型发现,亲潮大海洋生态系模型的解释率高于黑潮大海洋生态系,影响两个大海洋生态系渔获量趋势变动的关键因子(PDO指数和SST时空变化)存在差异,但是除了亲潮大海洋生态系暖温性鱼种外,影响总渔获量和其他类别渔获量的显著因子都包含了SST。SST上升与黑潮大海洋生态系总渔获量和暖温性鱼种渔获量变动呈正相关,而与亲潮大海洋生态系呈负相关,Nino3.4指数等其他环境因子对各类别渔获量的变动影响趋势相同。研究结果可为环境和气候事件对黑潮和亲潮大海洋生态系中上层渔业资源量变动趋势的影响及其影响机理的探究提供一定依据。

基于ADCP回声的黑潮-亲潮混合区浮游动物昼夜垂直迁移研究

利用深海潜标所搭载的声学多普勒流速剖面仪(acoustic doppler current profiler,ADCP)得到的后向散射强度Sv,研究了黑潮-亲潮混合区浮游动物的垂向分布、其昼夜垂直迁移(dielvertical migration;DVM)的基本特征、多时间尺度变化及对反气旋式中尺度暖涡的响应。结果表明:该海区的浮游动物主要分布在200 m以浅的上层海洋和300~800 m之间的中层海洋。上层浮游动物受浮游植物影响,生物量春秋多、夏冬少;分布深度夏季最浅、秋冬逐渐加深。中层浮游动物受水温影响,生物量春夏多、秋冬少;分布深度春夏深、秋冬浅。400 m层的浮游动物存在显著的DVM行为,表现为昼沉夜浮,年平均DVM幅度、时长和速度分别约为200 m,2 h和2.8 cm/s,瞬时速度可高达9 cm/s。DVM具有显著的多时间尺度变化特征。季节上,受浮游植物生物量和垂向分布的影响,DVM强度春季最强、秋冬次之、夏季最弱,DVM幅度(速度)夏季最大、春季次之、秋冬小。DVM起止时间由光照控制,与日落日出时刻的季节变化同步。季节内,DVM强度的变化与水温和流速相关。DVM强度随温度的升高(降低)而增强(减弱),并受到水平强流的削弱。通过个例研究,首次提出暖涡总体上抑制DVM,但涡旋不同位置对其影响不同:暖涡边缘的水平强流减弱DVM强度,而暖涡中心的高温减小DVM幅度。研究结果填补了黑潮-亲潮混合区浮游动物DVM研究的空缺,为该海区生态模型的优化和渔业资源的评估与预测奠定了基础。

黑潮、亲潮及其交汇区水温与秋刀鱼资源丰度的关系

本文根据北太平洋渔业委员会(North Pacific Fisheries Commission,NPFC)1995—2014年全球秋刀鱼(Cololabis saira)生产统计数据和美国夏威夷大学网站的黑潮(Kuroshio current,KC)、亲潮(Oyashio current,OC)及其交汇区(Transition zone,TZ)的海表面温度(Sea surface temperature,SST)和海表面温度异常(Sea surface temperature anomaly,SSTA)数据,利用关联度法和频次统计法分析了秋刀鱼资源丰度与黑潮、亲潮及其交汇区SST和SSTA的关系。结果表明,秋刀鱼资源丰度年间变化较大,呈现出“大小年”的现象;各月份水温因子(SST_(KC1)表示黑潮区1月SST,SSTA_(OC7)表示亲潮区7月SSTA)与秋刀鱼资源丰度关联度均在0.6以上,关联度较高,大小顺序依次为SSTA_(KC1)>SSTA_(OC7)>SSTA_(OC9)>SSTA_(TZ6)>SSTA_(TZ5)>SSTA_(TZ4)>SSTA_(OC8)>SSTA_(KC2)>SST_(OC9)>SST_(KC3)>SST_(KC2)>SST_(TZ6)>SST_(TZ5)>SST_(OC8)>SST_(KC1)>SST_(TZ4)>SST_(OC7)>SSTA_(KC3),SSTA的关联度普遍高于SST,其中SSTA的适宜范围为0~1.5℃,SST的适宜范围为14~20℃;K-S检验(P<0.01)结果表明SSTA和SST的适宜范围是合适的。本文主要对黑潮、亲潮及其交汇区海域水温与秋刀鱼资源丰度的关系进行研究,研究内容可使我国提前掌握秋刀鱼资源丰度异常变动的情况,为合理安排捕捞努力量提供帮助。

基于环境DNA技术的黑潮-亲潮交汇区夏季鱼类物种多样性分析

西北太平洋黑潮-亲潮交汇区是世界上最高产的渔区之一,鱼类资源众多。为了解交汇区鱼类群落的生物多样性,保护和合理开发利用该海域的渔业资源,利用环境DNA(Environmental DNA,eDNA)技术对夏季西北太平洋黑潮与亲潮交汇区进行鱼类多样性分析,通过22个站点水样的采集、DNA提取及测序,共检测出22目30科44属51种海水鱼类,其中灯笼鱼科种类最多,共17种,占鱼类物种总数的33.33%。此外,相对丰度较高的物种为宽尾臂灯鱼、西钻光鱼、日本背灯鱼、远东拟沙丁鱼、斑点多纪鲀、瓦氏角灯鱼、斑头六线鱼、日本鲭、日本海、黑潮眶灯鱼。站点间Alpha多样性差异较大,总体上呈现高纬度断面生物多样性低,低纬度断面生物多样性高的特点。冗余分析表明,影响交汇区鱼类群落结构的主要环境因子为溶解氧。研究证明了eDNA技术用于监测西北太平洋黑潮-亲潮交汇区鱼类多样性及其空间分布的可行性。

西北太平洋黑潮-亲潮延伸体海域的沉积有机碳来源及储量

西北太平洋是全球CO_(2)的重要汇区,在海洋气候调节中起关键作用,其海洋生态系统的固碳和储碳过程对生产力的输出和储存有重要意义。本文测定了西北太平洋黑潮-亲潮延伸体海域沉积柱的总有机质参数(TOC、C/N和δ^(13)C)和海源生物标志物含量(菜籽甾醇、甲藻甾醇和长链烯酮),并通过端元混合模型估算出该海域的有机质以海源贡献为主,平均可达80%以上。此外,本文估算了沉积物的有机碳储量来评估研究海域的储碳能力,结果显示,位于黑潮延伸体、混合海域和亲潮延伸体沉积柱的碳储量分别为14 t/ha、28 t/ha和21 t/ha(1 m深度),尽管这个结果远低于全球海洋平均碳储量,但和其他深海区域(如北大西洋中部和北太平洋中部)相比碳储量较高。因此,了解并重视该海域的有机碳埋藏情况对于缓解大气中日益增加的二氧化碳引起的温室效应具有重要意义。

黑潮-亲潮交汇区柔鱼渔场温盐垂直结构反演实验

为弥补渔场区次表层实时环境数据的不足,实验基于Argo剖面观测资料,采用梯度依赖最优插值方法,通过点对点的方式,反演了黑潮-亲潮交汇区柔鱼渔获点上温盐垂直结构,并利用理论检验、与实测数据对比等方法验证了反演结果的可靠性。结果显示,反演剖面相对于Argo原始观测数据,最大温度均方根误差不超过1℃,最大盐度均方根误差不超过0.4;而其与“淞航”号现场观测的温度、盐度绝对偏差分别小于0.25℃和0.27。同时,通过反演剖面分析了渔场区的温盐垂直结构及其与柔鱼单位捕捞努力量渔获量(Catch per unit effort,CPUE)的关系,结果表明,2018年8月和10月柔鱼在5 m水层的适宜温度分别为16和14℃,50 m水层降低至9~12℃,各水层的温度与CPUE的统计关系均符合一定曲率下的指数函数分布,且渔获点存在明显跃层,跃层强度变化越大,CPUE随机性也越大,渔获点跃层强度在0.4℃/m左右时CPUE相对稳定。而无论是哪个月份,较大CPUE都位于相对低盐区,即柔鱼偏向于在低盐海域活动。本研究可为构建长时间序列、准实时的渔场环境数据提供新思路,进而为深入研究渔场变迁动力机制提供必要的数据支撑。

“亲潮”透视

"亲潮"级首艇"亲潮"号于1998年服役。该级艇装备了舷侧被动测距声呐,提高了水下探测性能。主要艇体上敷设了消声瓦,提高了水下隐蔽性。艇体前后两端为双壳体,中部为单壳体。

日本海上自卫队的新型舰艇之二:——“亲潮”级潜艇

1998年3月16日,日本最新建成的“亲潮”级常规潜艇首艇正式编入横须贺海军基地第二潜艇队服役。这是日本战后建造的第9级常规潜艇。该级潜艇以排水量大、隐身性能好、探测距离远和作战能力强而受到人们的关注,它的建成服役标志着日本的潜艇建造技术又攀上了一个新的高峰。建造概况日本海上自卫队80年代初研制成功性能良好的“夕潮”级潜艇后,以每年1艘的速度连续建造了10艘,使“夕潮”级成为日本80年代末的主力潜艇;之后从90年代初又开始建造新的“春潮”级潜艇,使日本常规潜艇逐步跨入了世界先进水平的行列。然而随着现代潜艇技术的飞速发展,其他国家又在建造一批新的。

西北太平洋秋刀鱼资源丰度预报模型构建比较

根据1989—2012年西北太平洋秋刀鱼(Cololabis saira)的单位捕捞努力量渔获量(CPUE)以及对应的海洋环境因子数据,包括1-12月各月的Trans-Nino指数(TNI)、1月黑潮区域海表面温度(SST_(黑潮))、6月亲潮海表面温度(SST_(亲潮)),采用BP神经网络预报模型,对西北太平洋秋刀鱼资源丰度进行预测分析。通过10种神经网络模型比较,以及实际CPUE的验证,以拟合残差最小的预报模型作为最优预报模型。研究表明:各月TNI指数、1月黑潮区域海表面温度、6月亲潮海表面温度对西北太平洋秋刀鱼资源丰度影响显著,结构为14-10-1的BP神经网络模型相对误差仅为0.000 681,可作为西北太平洋秋刀鱼资源丰度的预报模型。

华北冬季大雪频次变化特征及对海温的响应

为了解华北冬季大雪频次变化特征及与前期海温的关系,达到为冬季设施农业等服务的目的,采用华北区282站逐日降水量资料、NCEP再分析资料,计算了华北冬季的大雪频次,分析了近51年来华北冬季大雪频次的时空特征及与前期海温的关系。结果表明:近51年来,华北冬季大雪强度呈上升趋势,有明显的年代际变化特征;华北冬季大雪频次EOF第1模态呈全区一致的特征,第2模态由北向南依次呈"+-+"的特征。年际尺度上,影响第1模态的海温关键区为:前夏(秋)热带印度洋和北大西洋;第2模态关键区为:前夏(秋)赤道东太平洋海温,即与厄尔尼诺关系密切。年代际尺度上,影响第1模态的海温关键区为:前夏亲潮区、热带印度洋和北大西洋,第2模态与PDO关系密切。

我和太平洋的约会

美国之旅即将结束,回国前,父母特地带我来到一号公路,从旧金山出发沿着太平洋东海岸向洛杉矶方向行驶,沿途风景,美不胜收。左边一会儿悬崖峭壁,一会儿庄园别墅;而右边则是那一片令人难以忘怀的海……观鲸我们沿着一号公路来到加利福尼亚州紧邻太平洋的一个海滨小镇——Morro Bay。这个镇子很小,但阳光、海滩、海洋馆、博物馆和街头艺术等一应俱全。

一九八八年汛期长江中下游先旱后涝前期特征

本文应用分类法分析洞庭湖区汛期降雨分布类型,归纳得到五种旱涝型,从历史情况看,其中前涝后旱和前旱后涝两种降雨分布型,洞庭湖区容易出现大洪水.1988年洞庭湖区的秋涝就是由前旱后涝型降水分布造成的.对洞庭湖区各种旱涝型形成原因分析表明,应用相关分析统计量揭示了500hPa高度场球谐系数和洞庭湖区旱涝关系,获得了各型高相关预报指标,为旱涝长期预报提供了影响旱涝主要环流因子.其次,分析了各种降水型前冬北太平洋海温分布特征,结果得出,不同旱涝型海温场有明显的差异,同时还指出,黑潮、亲潮、西风漂流区以及南北道海流区海表温度的变化和洞庭湖区的各旱涝型都有密切的联系.

世界四大渔场

世界四大渔场霍福怀日本渔场位于黑潮暖流和亲潮寒流交汇处，从日本近海，经千岛群岛、堪察加半岛，一直伸展到阿留申群岛附近。在这个宽广的海域，形成了盛产鳕鱼、鲱鱼、鲑鳟鱼、秋刀鱼和金枪鱼的西北太平洋渔场，鱼产量始终在世界上名列前茅。北海渔场位于北大西洋暖流...