应用宇生放射性同位素硅-32示踪海洋过程的研究

^32Si是一种宇生放射性核素，半衰期约150年。由于其来源单一、生产速率相对恒定，并具有与稳定硅相同的化学和生物特性，一直被视为研究50～1000年尺度海洋过程的一个理想的计时钟和示踪剂。本文介绍了^32Si在海洋学的应用，主要包括示踪近岸和大洋水体的混合，河口和大洋中硅的地球化学行为和循环，深海海底颗粒物的混合，及利用其计算沉积速率／混合速率，建立年代序列来反映环境变化的信息。

氚和氦－3对研究海洋过程的应用

氚（３Ｈ）与其它全球散落放射性产物的不同之处，在于它与水文循环密切关联。本文通过介绍中大西洋脊两侧Ａｚｏｒｅｓ（亚速尔群岛）海域、表层海水中３Ｈ及其放射性子体产物氦－３（３Ｈｅ）浓度分布的演变，揭示了沿亚速尔群岛流有一强锋存在，以及３Ｈ浓度与海水盐度、氧含量、水团“年龄”之间的关系，有力地说明在ＨＴＯ分子状态的３Ｈ，对研究海洋过程是一理想的示踪剂。

海洋时空过程数据模型及其原型系统构建研究

从地球信息科学角度,分析了海洋现象的过程特性,并给出过程对象的BNF范式组织结构。把具有过程特性的海洋现象分级抽象为海洋过程对象、阶段对象、序列对象和状态对象,讨论了海洋过程对象的语义分级抽象与顺序、包含关系及过程对象内的演变机制,分析了通过过程对象隐式记录演变机制、过程对象存储表提供其程序接口,实现连续渐变表达机制在模型中的实现策略,发展了基于过程对象、过程对象关系表的模型的过程化组织结构。在Geodatabase9.2基础上,扩展过程对象的存储机制,构建海洋时空过程数据模型的原型系统(海洋时空过程数据库系统MarineSTPDMGDB和海洋系统功能平台MDMProtoTypeSystem),并给出其框架结构及关键技术实现流程。原型系统的构建及功能分析结果证明了模型的科学性与适用性,为"数字海洋"战略的实施提供了理论基础。

荷电膜技术在海洋化工过程中的应用及展望

本文叙述了荷电膜 (含离子交换膜和双极膜 )技术在海洋化工领域中的应用 ,其应用机理基于压力驱动和电场驱动两大类 ,并与传统的海洋化工 (原称盐化工 )行业进行了比较。所选实例大部分来自工业实践和本实验室的研究成果。在此基础上 。

亚太地区水文变化与海洋过程文献计量分析

亚太地区水文循环是全球气候环境系统的重要组成部分。该文基于WOS检索结果,结合人工数据清洗和内容阅读,筛选出3353篇与亚太地区水文变化与海洋过程相关的文献,利用VOSviewer文献计量分析工具,分析了该领域研究现状,包括发文数量趋势、主要研究国家、主要研究机构、主要研究人员、重点研究内容、热点研究主题以及高影响力论文等,以期为相关研究提供宏观的、概况的信息支持和决策参考。

“海洋化学与物理过程耦合”课程教学实践

为了提高学生的学习效率及适应海洋科学学科发展的需要,文章探讨了“海洋化学与物理过程耦合”课程教学实践,具体包括科学设置课程内容、多元选取教学手段、合理优化考核方式三个方面。

海洋中尺度过程与区域海洋环境和气候安全

海洋中尺度过程是海洋系统状态维持和变异的关键过程。作为系统的衔接尺度,中尺度过程对海洋能量信息的传递和转换具有重要作用,在一定层次上决定区域海洋致灾风险以及环境和气候安全。文章基于海洋的分异与连通性,阐述海洋中尺度过程及其影响,并提出地球系统科学全息观。研究结果表明:海洋中尺度过程制约和调控海洋热量、碳吸收、初级生产和营养盐等能量和物质的再分配;对于海洋中尺度过程尚待系统和深入认识,建议从全息科学的角度构建观测体系,发展诊断区划、过程构造学分析和全息仿生仿真技术方法体系,逐步建立和发展海洋动力过程多层次尺度演绎规律和全息分析方法研究体系,从而为海洋环境和气候安全保障以及自然资源管理、生态文明建设和国家海洋治理提供科学参考和科技支撑。

热带—副热带海气相互作用和海洋动力过程

2017年11月18～20日，中山大学、中国科学院南海海洋研究所、广东省气象局联合主办，气候变率及其可预报性研究项目（CLIVAR）、广州市科学科技协会及中国气象局广州大气科学联合研究中心协办的亚印太地区大气一海洋科学大会（Conference on Atmospheric-Oceanic Sciences for Asia and Indo-Pacific Oceans ）在广州市举行。

Argo大洋观测资料的同化及其在短期气候预测和海洋分析中的应用

国际Argo(Array for Real-time Geostrophic Oceanography)计划的实施,提供了前所未有的全球深海大洋0～2000m水深范围内的海水温度和盐度观测资料,在大气和海洋科研业务中应用这一全新的资料,是深入认识大气和海洋变异、提高我国气候预测、海洋监测分析和预报能力的一个关键所在。通过开发非线性温-盐协调同化方案和利用同化高度计资料来调整模式的温度和盐度场,建立了可同化包括Argo等多种海洋观测资料的全球海洋资料变分同化系统,提高了对全球海洋的监测分析能力。实现了海洋资料同化系统与全球海气耦合模式的耦合,显著提高了短期气候预测水平。利用Argo资料改进了海洋动力模式中的物理过程参数化方案,有效提高了海洋模式对真实大洋的模拟能力和对厄尔尼诺/拉尼娜的预测能力。开发了利用Argo浮标漂流轨迹推算全球海洋表层和中层流的方法,提高了推算的全球表层流、中层流资料质量,有效弥补了洋流观测的匮乏。

季风环流影响下的南海海洋细菌多样性特征初探

季风驱动下的南海海洋动力过程有着季节性的多尺度变化特征,显著影响南海海洋生态系统的演化进程。海洋细菌作为海洋生态系统中物质循环和能量流动的重要组成部分,对环境变化和海洋多尺度动力过程有着积极的响应。将微生物生态过程与海洋动力过程相结合,研究微生物的群落结构、动态变化及其与海洋环境过程的耦合,是目前国际海洋科学多学科交叉研究的热点之一。文章以国家自然科学基金重点项目"季风环流影响下的南海海洋细菌多样性特征及其生物海洋学意义"的主要研究成果为基础,从南海北部上升流、海洋锋面、中尺度涡旋、次中尺度过程及其对海洋细菌多样性和生态系统可能的影响等几个方面,探讨当前的研究进展和初步研究成果。

地表及海洋环境的镁同位素地球化学研究进展

镁(Mg)是主要造岩元素,其地球丰度仅次于铁和氧。Mg几乎参与了地表所有圈层间的物理、化学和生物作用。随着多接收器等离子质谱等分析方法的改进和完善,Mg同位素显示出更加广阔的应用前景。同时,Mg独特的地球化学特征,使其在地表及海洋地球化学领域的应用日益广泛。本文主要就近几十年来Mg同位素在地表及海洋地球化学领域的研究现状、存在的问题以及发展趋势进行系统的总结与探讨。虽然,目前对Mg同位素的研究还处于早期阶段,但许多研究成果显示,Mg同位素具有很大潜力成为环境变化的新的指示工具。

70年来中国化学海洋学研究的主要进展

我国的海洋化学工作者通过70年来,特别是近30年来的化学海洋学研究,实现了我国与世界先进水平进入同步发展的快车道,其显著的特点是:(1)化学海洋学研究从元素地球化学分布系统转向了以揭示深层次海洋生物地球化学过程为核心的研究;(2)化学海洋学研究实现了多领域、多视点的综合交叉研究;(3)更加关注了人为影响与自然变化共同作用下的海洋生态环境变化研究,对近海和海岸带而言,更加注重从海陆统筹一体化角度探析化学物质的分布迁移特征。本文从生源要素的海洋生物地球化学过程、微/痕量元素与同位素的海洋化学研究、生物过程作用下的化学海洋学过程等角度,重点总结归纳和分析了30年来我国海洋化学研究的重要进展和发展状况,以期对化学海洋学的进一步研究提供借鉴和启迪。

中国物理海洋学研究70年：发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”,发展了第三代海浪数值模式;提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了“棉兰老潜流”,揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了“南海内波潜标观测网”,实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流“边缘不稳定”的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。

在23万吨浮式储油轮项目(FPSO)上过程控制的建立

23万吨FPSO(浮式储油轮)项目是中国首次通过国际竞标中标的国际FPSO项目,也是目前国内建造的最大的FPSO项目.该FPSO由美国Halliburton集团的KBR公司总承包,将由美国的第三大石油公司CON0C0用于它在印尼开发的油田的生产,大连新船重工有限责任公司作为分包商负责船体及船舶系统的设计及建造,工程号为FPS03.大连新船重工有限责任公司在此项目上建立了过程管理及控制系统,提出了造船企业海洋工程建造管理的新思路,这些管理方法及管理思路对于国内的造船企业都有着良好的参照与借鉴意义.新船重工所建立的过程控制系统包括了项目管理制的建立、持续的建造规划、全员性的项目培训、全过程的检验控制与管理跟踪、应用Primavera ProjectPlanner对计划进行管理等过程.比较清晰、完整地建立了一套过程控制的管理思路.

国家海洋局将与航天科技集团共建海洋遥测中心

国家海洋局将与中国航天科技集团公司共建海洋遥测工程技术研究中心，该中心的主要研究方向包括海洋目标微波探测技术、海洋动力过程微波探测技术、北斗二代卫星的海洋应用等。根据共建方案，该中心计划在2～3年内完善海洋应用产品研制和成果转化所需的工程技术试验条件和基础设施建设，

热带太平洋海表二氧化碳分压的时空变化特征及其与物理场间的联系

为研究赤道太平洋海表二氧化碳分压(pCO_(2)^(sw))年际变化的机制,基于中科院海洋所宋金明研究团队于2021年发布的中国首套全球海表二氧化碳分压数据产品,使用相关性分析、经验正交函数(empirical orthogonal function, EOF)分析和奇异值分解(singular value decomposition, SVD)等方法,研究了2005~2019年赤道太平洋pCO_(2)^(sw)气候态分布及其去趋势后的年际异常的时空演变特征;结合pCO_(2)^(sw)与多种参数的相关性和厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO)过程探讨了赤道中西太平洋pCO_(2)^(sw)年际异常中心形成的原因。研究结果显示,热带太平洋pCO_(2)^(sw)季节变化、年际异常及其EOF第一模态特征向量沿赤道均出现两个中心,其中一个在赤道中西太平洋日界线附近,另一个在赤道中东太平洋120°W附近;且不同季节、不同ENSO相位时期前者的位置会沿赤道有东西向移动。赤道太平洋pCO_(2)^(sw)年际异常的EOF第一模态时间系数与Ni?o 3.4海表温度指数呈极强的负相关性(二者间的相关系数为-0.853);赤道中西太平洋pCO_(2)^(sw)年际异常与海表温度、纬向风速、虚拟盐通量和降水等异常均呈负相关,而与叶绿素浓度、盐度、位势密度和混合层深度等异常呈正相关,同时也与经向流速异常有关。据此,提出一种关于ENSO调制赤道中西太平洋pCO_(2)^(sw)年际变率的物理机制:当ElNi?o发生时,热带太平洋信风减弱,赤道西太平洋出现西风异常,主要降水带和沃克环流的上升支沿赤道东移,使得赤道中西太平洋降水增多(虚拟盐通量、进入海洋表层的淡水通量增加等),导致盐度降低、上层海洋层结增强和垂向混合减弱,使得次表层富含二氧化碳的冷水上涌减少,导致pCO_(2)^(sw)变小。

渤海动力对黄河入海泥沙输移的影响

海洋动力过程对黄河入海泥沙的淤积和扩散具有决定性作用 ,利用三维斜压动力 -泥沙模型分析了黄河口外海域潮流动力变化与黄河入海泥沙淤积、扩散特性之间的响应关系。季节环流以及涨落潮的分布和变化很好地解释了黄河口南北浮泥的形成和消长变化以及黄河入海泥沙向海扩散的机理。结果表明 ,入海泥沙在洪季。

大气沉降对海洋初级生产过程与氮循环的影响研究进展

大气沉降通过为海洋提供外源性氮、磷和铁等微量元素,可显著影响海洋氮、碳循环过程,并产生气候效应。一方面促进海洋初级生产和生物固氮,增强海洋吸收二氧化碳的能力;另一方面影响海洋氮、碳循环路径,增加海洋生物源气溶胶排放量,间接影响气候变化。由于大气沉降对海洋生态系统及气候变化的重要影响,相关科学问题已成为海洋科学与大气科学交叉研究的热点,被多个国际研究计划列为核心研究内容。在大气污染物排放持续增加与沙尘事件频发的背景下,大气沉降对我国东部陆架海(黄海、东海)及其邻近西北太平洋碳、氮循环过程的影响日趋增强,因此该海区已成为大气沉降及其气候影响研究的代表性海域。结合分子生物学和实验生态学手段理解大气沉降影响下的海洋初级生产过程,利用同位素示踪技术研究大气沉降对海洋氮循环的影响,以及获得大气沉降影响下海洋生物源气溶胶排放的观测证据将是未来研究的重点方向。

浅谈天发地收超视距雷达在南海监测中的应用

我国南海海域范围大,海洋动力环境恶劣,常规手段难以实现对南海的大范围连续观测。天发地收超视距雷达(天地波雷达)能够同时实现海洋动力要素监测和海上移动目标监视监测,具有天波雷达覆盖面积大、探测距离远的特点,又具有地波雷达对目标发现概率高的特点,是一种新的适用于我国南海的监视监测手段。文章分析了天地波雷达的特点,论述了天地波雷达在南海海洋动力监测和海上目标探测的应用前景。

黑龙江省大兴安岭地区植被生长与北极震荡的关系

归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)能够较好的反映植被的生长状况。根据2001-2015年NODIS/NDVI月值数据和北极震荡数据,探究北极震荡过程对黑龙江大兴安岭地区森林生长的影响,同时引入温度因子,对这种影响的机制进行了初步探讨,分析北极震荡过程是如何影响黑龙江大兴安岭地区森林的生长。研究结果表明:黑龙江大兴安岭地区森林生长与数千里之外的北极震荡过程具有较高的相关性。在生长季内,3月的北极震荡指数(AO)值和4月的NDVI值的决定系数为0.70,3月的北极震荡指数(AO)值能够解释4月的NDVI值的70%的变化。此外,北极震荡过程可以影响黑龙江大兴安岭地区的气温,而气温又能影响森林的生长,即北极震荡过程可以通过影响黑龙江大兴安岭地区的气温进而影响黑龙江大兴安岭地区森林的生长。此研究为林业工作者提供了一个新颖的视角,对更好地管理和利用森林资源具有重要意义。