基于耳石微化学的大洋河刀鲚生境履历研究

为探明大洋河刀鲚(Coilia nasus)的“生境履历”,利用电子探针微区分析技术(EPMA)对2020年7月和9月采自大洋河下游水域20尾刀鲚的矢耳石进行了锶(Sr)和钙(Ca)的微化学分析研究。定量线分析结果显示,刀鲚样本均为淡水起源,淡水生境Sr/Ca比值在(1.49±0.61—2.75±0.53),淡水系数(Fc)在(0.08—0.52),淡水区域径长在(150—900μm)。进入第二变化阶段后“生境履历”波动显著,Sr/Ca比值变化可将大洋河刀鲚分为3种模式,第一种是中高值区(半咸水或海水)越冬,繁殖季溯河洄游至低值区(淡水);第二种是长期栖息于中高值区,无溯河洄游现象;第三种是在中高值区和低值区多次转换,DYH 05、19个体最高完成9次转换。Sr面分析结果也与上述Sr/Ca比值结果相同。这三种模式直观地反映出大洋河刀鲚群体“生境履历”的多样性特点。

大洋硅藻席沉积与冰期旋回中的碳-氮循环

成席硅藻勃发与沉积埋藏过程链接了海洋有机碳生成-输出-埋藏以及大洋深部溶解无机碳的生成与储存的全过程,该过程及其对大洋碳-氮循环的潜在重大影响正引起学术界的关注。通过搜集整理一系列文献及数据,对成席硅藻在细胞层面的特殊功能、勃发机制以及硅藻席沉积物的时空分布特征进行了总结,尝试讨论硅藻席沉积对轨道时间尺度上全球碳-氮循环的潜在影响。由于成席硅藻具有一系列特点,包括在弱光条件下生存、利用大液泡来存储营养盐和调控浮力、与固氮蓝细菌共生、尿素循环等,导致成席硅藻在寡营养的层化水体中或者大洋锋面处容易获得生存竞争优势并发生勃发。根据沉积记录,在第四纪冰期,热带-亚热带大西洋以及热带西太平洋-东印度洋出现大规模的Ethmodiscus rex硅藻席勃发并向海洋内部输出大量有机碳。有机碳中的绝大部分都在水柱中发生降解,只有少部分保存到海底沉积物中。推测硅藻席勃发贡献了冰期深海内部“呼吸碳库”的增长以及大气二氧化碳浓度的降低。由于E.rex勃发加快了海洋上层营养盐的周转速率,因此也可能促进了冰期海洋氮储库的扩张。此外,氧同位素14/12期和4/2期间同时出现大洋无机碳碳同位素重值事件和热带-亚热带硅藻席勃发事件,二者之间可能存在机制上的关联。因此,成席硅藻是耦合大洋碳-氮循环的重要组成部分,进一步厘清地质历史时期硅藻席勃发规模及其在海洋元素循环中的作用,有助于解开冰期旋回尺度上的全球碳-氮循环之谜。

全球变暖下南大洋吸热的季节变化特征

本文基于第六次耦合模式比较计划的未来高排放情景试验模拟结果,研究全球变暖背景下未来南大洋吸热的季节变化。发现在未来变暖气候下南大洋占全球海洋累积吸热的近一半。未来南大洋海洋吸热有明显季节变化:南半球春、秋季吸热峰值大致位于63°S,夏季70°S附近吸热最小,冬季58°S附近吸热全年最大。秋、冬季海洋吸热的空间结构由湍流热通量主导;春、夏季高纬度海洋吸热主要受辐射通量影响。进一步研究发现,南大洋60°S以南海区净热通量变化趋势与海冰变化有关。春、夏季海冰消融通过海冰-反照率反馈机制产生较大的海洋吸热,而秋、冬季海冰消融加强了海洋向大气放热,造成海洋吸热减少,年平均下二者显著抵消。在南大洋30°S—60°S海区,海洋吸热主要受湍流热通量变化影响,夏、秋季吸热较少,冬、春季吸热较大,这与气候态混合层深度的季节变化有显著关系。此外,本文研究还发现,南大洋上层海洋热量的经向输送对全球变暖的响应也存在显著的季节变化,冬、春季经向热输送的增强范围相较于夏、秋季向赤道和向下延伸,与气候态混合层深度和西风增强的季节变化有关。

南大洋大气有机胺分布及来源特征研究

依托中国第36次南极科学考察,利用船载走航气溶胶及气体组分在线分析仪对南大洋大气中气态和颗粒态有机胺进行了在线观测。获得了南大洋开阔海域及普里兹湾大气中高分辨气态和颗粒态有机胺的组成及分布,并对其来源特征进行了分析。结果表明:南大洋大气有机胺以气态三甲胺(TMA)和二甲胺(DMA)为主要存在形态,其均值分别为(104.0±285.2)、(3.5±6.0)ng/m^(3)。普里兹湾大气中有机胺的平均浓度显著高于南大洋开阔海域,气态TMA和DMA均值分别达到(289.0±396.6)、(5.6±16.1)ng/m^(3)。南大洋大气中气态TMA、DMA和氨气(NH_(3))在不同区域内均具有良好的线性关系,表明三者具有同源性。从来源分析,南大洋大气有机胺主要受到海洋生物活动的影响,但在海冰边缘区及南极近岸海域,企鹅等动物的生物活动会导致大气中有机胺的浓度显著升高。

试论新干大洋洲青铜器纹饰及布局

江西新干大洋洲墓葬出土的青铜器群是殷墟文化时期南方一处有着地方特色的青铜器群,其深受商文化影响,并兼具地方特色。本文从大洋洲青铜器的纹饰布局入手,辨识出诸如方形器“回”形纹饰布局、连珠纹方框等多种具有地方特色的纹饰布局。然后讨论上述纹饰布局在殷墟文化及两周时期的扩散情况,进而讨论南方青铜器风格的确立、区域间文化互动及吴城文化青铜器纹饰布局对中华文明突出特性的体现。

东港大洋河东部地区重点新石器时代遗址考述

东港大洋河东部地区新石器时代遗址年代早、数量多、面积大,其中有8处重点遗址被公布为县级以上文物保护单位。这些遗址的年代、文化类型是研究辽东半岛、山东半岛、朝鲜半岛及俄罗斯远东地区原始社会文化关系的重要资料。

大洋河水库除险加固工程水保措施及水土流失预测

以大洋河水库除险加固工程为例,介绍了工程施工期间水土流失防治措施,并进行水土流失防治效果预测。结果表明,通过采取水土流失防治措施,可以有效地控制水土流失,维护并增强区域水土保持功能,并有利于项目区域生态环境的恢复。

当艺术联结起亚洲与大洋洲——重建亚太地区历史记忆与文化叙事

本文以“远南之递——来自大洋洲的当代影像展”与“几近天堂:错识/亚太地区的闲暇和劳作”展览为案例具体介绍了近年来上海多伦现代美术馆在立足本土,强调在地性的同时推动“一带一路”艺术交流的工作思考与实践。

大洋钻探船月池扶正器结构准静态设计方法

大洋钻探船较浮式平台船体幅值响应更剧烈,钻柱与月池干涉风险高,为此,设计了一种月池扶正器。针对钻柱运动特点和载荷分布,设计了月池扶正器整体结构,还原海上洋流载荷激励,分析了月池扶正器在钻井、下套管及钻井船漂移3种不同工况下的极限承载能力,根据极限状态下的破坏模式分析各工况的载荷分布和风险点,并提出结构改进方案。研究表明:月池扶正器易发生失效破坏的位置在销轴处;月池扶正器在钻井船漂移工况下较为危险;通过调整基座销轴位置,并增加一组抱瓦油缸,可以降低整体结构和销轴的载荷分布。该研究成果为后续月池扶正器结构优化设计提供了理论支撑。

热带大洋春季海气耦合模态及其与ENSO的关系

在北半球的春季,热带三大洋的海洋–大气系统年际变化会对同期太平洋厄尔尼诺–南方涛动(El Niño-Southern oscillation,ENSO)产生响应,同时也能通过区域海洋–大气耦合过程影响ENSO的发展。基于国际公开使用的海表温度资料和降水资料,通过联合正交经验分解方法分析,可以发现全球大洋春季存在两种显著的海气耦合模态。第一模态表现为:在热带中东太平洋,海表温度增暖、降水增多;在热带大西洋和热带印度洋,降水呈现经向偶极型分布以及跨赤道的海表温度梯度异常;即伴随ENSO在春季消亡期的空间型态,大西洋出现经向模态,印度洋出现反对称模态。第二模态表现为:太平洋经向海表温度和降水模态,即太平洋经向模态。回归分析结果表明,ENSO盛期的大气环流调整引起了热带大西洋和印度洋降水辐合带异常,并通过海面风场异常激发海盆内部的海洋–大气反馈,引起春季经向模态。进一步研究发现,冬、春季大西洋和印度洋热带辐合带分别位于赤道以北和以南,导致两个海盆经向模态的降水异常相对赤道呈反对称分布。在春季,太平洋经向模态的暖中心延伸到赤道上,引起西风异常,为后续El Niño的发展提供了有利条件。文章揭示了太平洋ENSO与春季热带三大洋经向模态之间的关系,这有助于更好地理解热带气候模态的季节性“足迹”的发展过程。

大洋钻探井口吸入模块设计与模态分析

井口吸入模块是无隔水管泥浆闭式循环钻井技术(RMR)系统的关键组成部分,其在海底的工作状态对钻井工作有着一定程度的影响。本文设计了一种开放式井口吸入模块,建立了三维模型,通过莫里森方程计算内波流载荷,采用P-y曲线法对土壤条件进行弹簧等效模拟,对井口吸入模块进行了静力学分析和模态分析。研究表明,采用无隔水管泥浆闭式循环钻井技术时,井口装置的相对位移较正常深水钻井可大幅减小,吸入模块及其连接部位应力应变小,由井口吸入模块的模态分析得出了固有频率,为井口吸入模块的尺寸优化及无隔水管泥浆闭式循环钻井技术的应用提供参考,为大洋钻探向深海发展提供技术支撑。

川东地区二叠系吴家坪组页岩中黄铁矿形态及其对大洋缺氧事件的指示意义

通过川东地区二叠系吴家坪组页岩样品镜下薄片鉴定、X射线衍射分析、主微量元素测试等,对川东地区二叠系吴家坪组页岩中黄铁矿特征及缺氧事件进行了研究。研究结果表明:(1)川东地区吴家坪组页岩中矿物成分较为复杂,富含黏土矿物,黄铁矿发育,岩相主要划分为钙质硅质混合页岩、硅质页岩、黏土质页岩;(2)氧化-还原环境敏感参数U/Th,Ni/Co及V/Cr值指示研究区吴家坪组页岩的沉积环境整体为贫氧环境,并且在纵向上自下而上呈现由氧化环境向缺氧环境过渡的特征;(3)研究区页岩中草莓状黄铁矿的粒径为5.18~10.75μm,且在纵向上自下而上呈现逐渐变小的特征,这种粒径上的变化特征可视为其对二叠纪晚期大洋缺氧事件的响应;(4)由峨眉山玄武岩喷发所导致的缺氧事件涉及茅口组沉积晚期—吴家坪组沉积期—大隆/长兴组沉积期,自峨眉山玄武岩喷发开始,CO_(2)不断溶于水体,浮游生物大量增长,水中含氧量持续下降,至大隆/长兴组沉积时期川东地区水体已完全处于缺氧甚至硫化环境。

大洋钻探船钻探系统装备现状及总体配置研究

大洋钻探是人类认知海洋、开发深海资源的主要手段之一。大洋钻探船的技术水平和能力决定着开发利用海洋资源的进程,是我国建设海洋强国的重要保障。配套的深海钻探系统装备的技术水平则直接决定了大洋钻探船的功能和先进性。该文调研了国际上主要的3艘大洋钻探船(美国的格罗玛挑战者号、乔迪斯决心号和日本的地球号)钻探系统装备概况,以及国内自主建造的海洋石油708深水工程勘探船、海洋地质十号调查船、蓝鲸1号超深水钻井平台的钻探系统配置能力,结合我国对大洋钻探船的功能定位和作业模式,综合考虑大洋科学钻探、海洋油气钻探、水合物试采和深海矿产资源勘查4个方面的战略需求,提出了未来大洋钻探船钻探系统的总体方案及关键装备配置要求,对关键装备的国产化现状进行了简要分析,并给出了实施建议。

LICOM海洋模式对南大洋环流的模拟评估

使用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG/IAP)开发的第三代气候海洋模式(LASG/IAP Climate system Ocean Model version 3,LICOM3.0)低分辨率版本在海洋模式比较计划(Ocean Model Intercomparison Project,OMIP)试验中的模拟数据,描述了南极绕极流(Antarctic Circumpolar Current,ACC)和南大洋经向翻转环流(Meridional Overturning Circulation,MOC)在1958-2009年的平均状态及其变化,并与已有的模式模拟结果和观测结果对比以评估LICOM模式的模拟效果.通过对比已有模式模拟数据发现,LICOM3.0模式模拟的ACC和南大洋MOC在两组OMIP试验中平均状态相仿、结果在合理范围内,但OMIP1试验中海表强迫的变化趋势较OMIP2试验中的变化更大,得到的环流输送在OMIP1试验中增长趋势也更大.

冰藻对南大洋大西洋扇区南极磷虾越冬期间碳源的贡献

南极磷虾是南大洋生态系统的关键物种,种群聚集在南大洋的大西洋扇区。海冰在南极磷虾生活史中起着重要作用,海冰及其冰下环境为磷虾越冬提供了避难场所,但海冰是否为磷虾越冬提供了重要的饵料存在一定的争议,对此问题的解决需要量化源于海冰的冰藻对南极磷虾越冬期间饵料及碳源的贡献。基于2020年冬季(3~8月)于南大洋大西洋扇区48.1亚区(布兰斯菲尔德海峡周边区域)和48.3亚区(南乔治亚岛周边海域)采集的磷虾样品,通过两种高支链类异戊二烯化合物(IPSO_(25)和HBIⅢ)分别作为源于海冰的冰藻和源于水体浮游植物的生物标志物,对两个区域冬季磷虾对冰藻和浮游植物的依赖进行研究。结果显示,处于较高纬度、海冰密集度较高的48.1亚区的南极磷虾体内含有更高的IPSO_(25),而处于开阔水域48.3亚区的磷虾体内有更高比例的HBIⅢ,另外48.3亚区磷虾的δ^(13)C和δ^(15)N稳定同位素显著高于48.1亚区的磷虾。48.1亚区南极磷虾越冬期间对浮游植物和冰藻的依赖与体长相关,其中体长相对较短的早期成体呈现更高的依赖性,同时该区域磷虾对冰藻的摄食提高了其营养级地位。48.3区南极磷虾越冬期间两种类异戊二烯含量与δ^(15)N稳定同位素数值呈负相关关系,表明该区域南极磷虾在初级生产匮乏时会摄食动物性饵料。若未来南大洋大西洋扇区海冰持续减少,这将对整个磷虾种群、磷虾渔业的可持续发展和区域生态系统的稳定性产生威胁。

早侏罗世大洋缺氧事件在塔里木盆地的响应

早侏罗世Toarcian期大洋缺氧事件(简称“T-OAE”),被认为与Karoo-Ferrar大火成岩省爆发以及与甲烷气水合物有关的温室气体迅速释放导致全球变暖密切相关。该事件在特提斯洋区有较详细研究,但在陆相生态系统中的环境变化和沉积响应报道较少。本文报道了塔里木盆地北缘库车河地区的有机碳同位素地层数据,“东剖面”和“西剖面”中δ13C曲线总体的正偏移趋势被多幕次地快速负偏移打断,表明地表碳循环受到了巨大扰动。事件层内δ13C值的突然负向波动暗示了大气碳库在短时间内有相对轻同位素特征的碳注入,并呈现不稳定的、阶段性注入的特点,推测可能与增温引发的正反馈有关。沉积相突变与孢粉种类的衰减表明该区沉积环境发生了巨大变化;碎屑白云岩和紫红色泥岩的出现和湿生孢粉的衰减以及中生孢粉的出现,均表明在T-OAE期间塔里木盆地北缘气候转为干热。该研究报道了首个来自陆相沉积盆地边缘的T-OAE记录,对于深入理解二氧化碳浓度显著升高背景下引起的陆地系统响应具有借鉴意义。

南大洋和南极考察航线海表超微型浮游生物分布及影响因子

南极考察航线跨越全球多个大洋,对认识超微型浮游生物在全球尺度分布及变化具有重要意义。依托中国第33次南极考察,利用流式细胞仪对航线海表水样中的超微型浮游生物进行了现场测定。结果表明,在热带与温带海域,超微型浮游生物量可占总叶绿素a浓度的60%以上,在南大洋则集中在15%~40%;原绿球藻主要分布在40°S以北海域,聚球藻主要分布在50°S以北海域,而超微型真核藻类和异养细菌则在沿线各海域均有明显分布。在纬向上,原绿球藻、聚球藻、超微型真核藻类和异养细菌的平均丰度分别为(5.50±9.09)×10^(3) cells/mL、(13.56±20.33)×10^(3) cells/mL、(3.87±3.08)×10^(3) cells/mL和(6.39±4.78)×10^(5) cells/mL;南大洋海域,超微型真核藻类和异养细菌的平均丰度分别为(3.31±1.46)×10^(3) cells/mL和(4.68±4.39)×10^(5) cells/mL,在少数站位检测到较低丰度的聚球藻,平均值为(0.38±0.39)×10^(3) cells/mL。纬向上,超微型真核藻类与温度呈显著负相关,原绿球藻与温度呈正相关,盐度与营养盐对其影响较弱;南大洋海域,超微型浮游生物与营养盐显著相关,在南极半岛海域大量消耗硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐,而在罗斯海则主要利用硝酸盐与磷酸盐。

大洋表层海水氧稳定同位素比率研究进展

大洋表层海水氧稳定同位素比率(δ^(18)O)能够准确指示多种海洋循环过程,也可以用来重建古气候变化。随着近几十年采样范围的扩大和分析技术的提高,大洋表层海水δ^(18)O研究取得了重要进展,其主要体现在δ^(18)O的时空分布特征及归因等研究方向。但是,受到海洋调查范围的限制,现在仍存在对δ^(18)O时空范围深入认知的不足。本文对大洋表层海水δ^(18)O的相关研究方法和研究进展进行了梳理和归纳,以期为未来的深入研究提供参考。

大洋科学钻探特点与发展趋势——基于国际大洋发现计划科学框架的对比分析

大洋科学钻探计划是地球科学领域迄今为止历时最长、成效最大的国际科学合作计划。自1968年以来,先后经历了深海钻探计划、国际大洋钻探计划、综合大洋钻探计划和国际大洋发现计划4个阶段。进入国际大洋发现计划,IODP工作组两次发布科学框架,文章对两个科学框架进行了对比分析。大洋科学钻探的特点和发展趋势是坚持解决重大科学问题,由地球拓展到太阳系,重视技术和大数据,以及扩大社会影响和宣传。这给我国发起国际大科学计划提供了启示,一要注重科技创新,运用大数据等先进技术;二要加强科学管理,促进开放和共享;三要重视提升影响力,扩大宣传和影响。

大洋科学钻探与海洋水合物钻井液体系研究进展

大洋科学钻探与天然气水合物的勘探开发都离不开钻井,且两者都会面临水合物形成和分解造成的风险。而钻井液是钻井工程的“血液”,因此,学术界和工业界对钻井液体系进行了深入研究,提出和设计了不同类型钻井液配方以服务于科学钻探和水合物安全高效钻采。该文综述了大洋科学钻探与水合物钻井特点及风险和相应钻井液性能需求,总结了国内外常用钻井液体系及性能评价,指出了当前研究存在的问题,并提出了今后钻井液体系发展方向,从而促进我国水合物商业化开采进程和服务于大洋科学钻探。