新近纪以来华北东部古地貌演化数值模拟及陆架海沉降控制

中生代以来,华北地区经历了华北古高原垮塌形成渤海湾盆地的地貌巨变过程。针对中生代的华北古高原和古近纪期间的渤海湾盆地裂陷过程已有大量研究,但新近纪以来,由于受太行山隆起、黄河沉积物输运、黄河贯通及海侵等地质事件影响,现今华北东部沿海地区及海域的地貌演化过程及地貌格局的定型时间还存在争议。使用Badlands数值模拟软件,定量化分析了地幔对流、构造事件、古气候、侵蚀和沉积等地球深浅部多种因素对于地形地貌的贡献,动态重建了华北东部晚新生代(25 Ma)以来的地貌演化过程;并通过与区域构造格架和沉积相展布的对比,检验了模拟结果的合理性。结果表明,华北东部的地貌格局在中新世期间已定型并趋于稳定演化;陆架海沉降是该时期华北东部地貌演化的一级控制因素。此外,该时期华北东部可能存在一条环山东半岛的古河流——华东河,这条古河流的形成时间不晚于中新世,可能在全新世期间消亡。本研究的古地貌模拟结果也有助于系统理解华北洋陆过渡带的多圈层相互作用。

1998～2003年卫星反演的中国陆架海叶绿素a浓度变化分析

利用1998～2003年SeaWiFS反演计算出的叶绿素a浓度数据,对中国陆架海叶绿素a浓度分布的规律和机理进行了分析探讨.结果表明,不同海区叶绿素a的浓度在各年间基本呈周期变化,每年随季节不同而变化.SeaWiFS反演的叶绿素a浓度分布情况与前人现场调查的结果较为一致,更为直观地揭示了中国陆架海的水文物理特征.遥感方法作为海洋科学研究的重要手段,更具应用前景.

中国东部陆架海沉积有机碳研究进展:来源、输运与埋藏

大河影响下的河口陆架区陆海相互作用活跃,是有机碳的主要沉积区,在全球碳的生物地球化学循环中发挥着重要作用。中国东部陆架海包括渤海、黄海和东海陆架,黄河和长江两条大河直接流入该区。从有机碳来源、输运和埋藏保存等方面总结介绍了近年来中国东部陆架海沉积有机碳源汇过程的研究进展。研究表明,土壤有机碳和海洋初级生产力是本区沉积有机碳的主要来源;有机分子标志物和多元统计分析模型的综合应用能更准确地评估近海沉积有机碳的源汇特征;陆架泥质区是长江和黄河陆源沉积有机碳的重要储库;河流输入、沉积再悬浮和远距离物质输运等沉积动力过程显著影响着本区不同来源、不同类型陆源沉积有机碳的输运和归宿;大河物质输入、海洋初级生产力以及陆架沉积作用共同支撑着该区较高的有机碳埋藏能力。本区的研究今后需要从海陆结合的地球系统科学的角度,从整体上研究沉积作用过程与有机碳迁移转化的影响机制和响应关系;结合我国东部陆架海特有的沉积物源汇体系特征,揭示从流域到近海物质输运体系中不同来源有机碳的年龄分布和归宿,并在气候变化和人类活动影响日益显著的背景下,探究不同时空尺度沉积有机碳的输运和埋藏保存及其对大气CO2和全球变化的影响和意义。

三维陆架海模式在渤海中的应用Ⅰ．潮流、风生环流及其相互作用

本文用三维陆架海模式（ＨＡＭＳＯＭ）对渤海的潮汐、潮流和风生环流进行了研究．潮波模拟结果较好，给出了主要分潮的潮位等振幅线和同潮时线、潮汐性质、潮流等振幅线和同潮时线、潮流椭圆、潮流性质和潮余流．指出在辽东半岛外海（老铁山水道北侧），存在一对潮生的气旋和反气旋的岬角旋涡对．渤海的风生环流具有显著的三维结构：中上层为基本沿风向的流动，而在水深较大处的中下层有明显的补偿流；风与潮的相互作用在渤海是显著的，表现为实际的风生环流在弱潮余流区域比单纯的风生环流要弱得多。

三维陆架海模式在渤海中的应用Ⅱ．温度的季节性变化

本文用三维斜压陆架海模式对渤海温度的季节性变化进行了研究。模式较好地再现了渤海温度场从混合到层化至再混合的季节性变化过程；在混合区与层化区之间有一冷水带；夏季，３个湾的湾顶和秦皇岛外海的海表层温度（ＳＳＴ）相对较高，后者与秦皇岛外海较弱的风和潮混合有关；ＳＳＴ、温跃层及潮锋位置的变化与气象外力和潮运动有关，具有天气尺度和大小潮变化的特征。

陆架海灾害地质因素分类

对灾害地质因素给出了定义，并提出了一个成因分类法。其原则是根据灾害 地质因素的成因分成６个类型，再据其对海洋工程的危害程度、直接或诱发性的特 征划分两类。表中所列内容主要为目前在中国陆架海区已经发现的，但其分类原则 也适合其他海区。

三维斜压陆架海模式的应用: 南海上混合层的季节变化

从一个三维斜压陆架海模式的数值模拟结果来揭示南海上混合层的季节变化规律，结果表明：（１）在南海北部上混合层的厚度（即混合层的下界深度）具有明显的季节性变化，与在南海南部上混合层的变化明显不同，前者的混合强度的变化幅度远比后者的要大得多．（２）在中南半岛中部东岸外海的西边界区域内，由于经常受冷涡控制，下层冷水涌升，上层水体层化显著，使得该海区垂直混合减弱．（３）在一些气旋（反气旋）涡的边缘，混合层厚度等值线分布密集，且水平梯度较大．（４）南海上混合层的厚度分布特征与上层环流的分布格局之间存在着较好的地转调整关系．

中国陆架海区第四纪孢粉学研究进展

中国陆架区属于堆积型浅海,其高速率沉积中的孢粉化石是地层划分,重建古气候古地理环境的重要指标。我国陆架海区孢粉学研究始于20世纪70年代,东部海区(渤海、黄海及东海陆架)第四纪孢粉研究的成果集中于20世纪80年代,而南海陆架海区与深海孢粉学研究自20个世纪90年代同步发展,已取得较显著成果。现代孢粉的来源及传播过程研究是正确解译地层孢粉的前提,我国陆架区主要通过表层沉积物孢粉组合变化探讨孢粉分布规律及传输路径,研究范围多集中在海区近岸或河口区,因此,覆盖更广陆架区的多角度(表层水体及空气孢粉)探讨孢粉物源及典型孢粉—藻类环境意义的工作亟待加强。同时,陆架区第四纪孢粉记录相对较少,多数研究集中于晚更新世或全新世阶段,且利用低分辨率的孢粉分析划分地层并定性恢复孢粉陆源区植被—气候及陆架海环境变化,深入认识我国陆架区的环境过程需要重视较长时间尺度或高分辨率的孢粉学研究。

中国东部陆架海锋面的时空变化及其对细颗粒沉积物输运和沉积的影响

本文利用中国东部陆架海不同季节的航次观测数据与HYCOM模式数据,分析了HYCOM模式输出的水体温盐数据在中国东部陆架海的适用性,并探讨了中国东部陆架海表底层温盐锋面的时空变化及其对细颗粒沉积物输运和沉积的影响。研究结果表明,中国东部陆架海表、底层温度锋(盐度锋)的分布趋势基本一致(不考虑冲绳海槽以东的海域),但底层锋面的强度和锋区范围明显大于表层。锋面的位置很好的体现了海区流系的基本格局。表、底层温度锋面基本处于几大水团的交界处,说明表、底层温度锋面的分布与研究区环流和水团配置情况密切相关。而表、底层盐度锋面的分布则与研究区入海径流、沿岸流以及暖流等的分布密切相关。此外,对比锋面与中国东部陆架各泥质沉积区的位置可以发现,研究区温盐锋面的空间分布和季节变化对于泥质沉积区的形成具有重要的控制作用。

陆架海碳循环模式研究现状与进展

海洋对CO2的吸收缓解了大气CO2浓度的持续上升,陆架海因其较高的初级生产而具有较强的固碳能力,在海洋碳循环中占据重要角色。然而由于陆架海过程时空变化剧烈,陆架海对人为CO2源/汇作用的动态格局还存在争议,陆架海碳循环的调控机制尚不清晰。IPCC AR4所采用的气候-碳循环耦合模型均未考虑陆架海碳循环,使其成为气候预测不确定性的主要来源之一。建立适宜的陆架海碳循环模型,可以探究陆架海不同区域CO2源/汇格局的长期变化,估算碳循环各关键过程的贡献,认识碳循环系统与生态系统的相互作用,评估陆架海碳循环在气候变化中的作用。基于陆架海碳循环模型研究现状,从物理过程、生物泵、碳化学系统等三个主要方面总结了陆架海碳循环模式在建模中应考虑的关键过程,提出了构建东中国陆架海碳循环模式的基本思路及拟解决的关键科学问题。

中国东部陆架海区粒度分析研究进展

沉积物的粒度受到物源区性质、沉积动力条件和搬运方式等因素的控制。自第四纪以来,我国东部陆架区由于海陆变迁、气候突变等古环境演化而沉积了巨厚的沉积物,这些成因特点都在沉积物的粒度特征中得到反映。沉积物粒度分析的经典方法是对粒度测试得到的数据进行计算和整理得到粒度参数和粒度图解,进而分析包括水动力、物源等在内的沉积环境特征。近年来随着计算机技术和数学模型的发展,沉积物粒度的应用也更加多元,如通过陆架区表层沉积物的粒度趋势研究现代沉积输运特征;通过敏感粒度研究高分辨率古气候演化;通过分离钻孔沉积物粒度数据重建古水深变化等。

中国陆架海海洋环流与海洋科学研究及展望

中国陆架海指的是由中国大陆、朝鲜半岛、九州岛、琉球群岛和台湾岛所环抱的海域。它包括世界上最宽阔的中国陆架浅海和冲绳海槽,这里海洋现象独特丰富,是中国海洋学家一直关注的海域。 在这一相对封闭的海域里,各种海洋现象相互作用,形成一个海洋系统。

中国东部陆架海对“新仙女木”事件的响应

新仙女木(Younger Dryas)事件是末次冰消期持续升温过程中的一次突然降温的典型非轨道事件,对于研究古气候、古环境的快速突变事件和短周期现象,合理评估现今气候—环境条件并做出气候变化的预测有着重要的意义。它是一个全球性的事件,中国东部陆架海也普遍发现了“新仙女木”事件的沉积记录。由于中国东部陆架位于欧亚大陆和太平洋之间,受季风的强烈影响,因此有着独特的响应。在“新仙女木”事件发生时,海平面在-50 m水深位置稍微下降或振荡徘徊,在-50 m线上则以湖泊沼泽、埋藏河床、风沙沉积记录为主,-50 m以下则以海洋沉积记录为主,这条线的附近则存在沼泽泥炭和古潮流沙脊。

中国东部陆架海底质沉积物环境磁学研究进展

中国东部陆架海是我国河流沉积物主要的汇,其沉积物记录了丰富的地质信息,环境磁学作为一种快速准确的研究手段,其在我国海洋沉积物的应用已显示出独有的优势。通过对我国东部陆架海沉积物的环境磁学研究,目前已经掌握其磁学分布特征,同时,环境磁学作为有效的示踪手段对沉积物物质来源有明显的指示意义,在指示沉积物还原氧化环境方面也取得了不错的研究成果。另一方面,在研究区环境磁学手段对重金属污染、磁性地层学应用以及古气候变化也有良好的反映,取得了一定成果。因此,环境磁学作为一种逐步普遍的地学研究手段,它的存在是对以往研究的有力补充,也会对今后研究加以新的思路。

氧同位素：追踪陆架海沿岸水团变化的良好标志

对于陆架海而言．除了冰体积效应、温度效应外，还有由于大陆淡水注入引起的、使１８（）值负向偏移（偏轻）的效应．而且在低海平面时期，当沿岸水团盛行时，这种效应起主导作用。笔者将这种效应从广义的盐度效应中分离出来，称为陆架海的负值效应。负值效应是影响近海海域古海洋学状况的核心问题。成岩作用及陆架暴露遭受剥蚀等也是引起１８Ｏ值偏轻的因素之一，但由于技术及经济条件的限制，目前还难以将它们从负值效应的影响中分离出来。本文根据南海北部四口钻井晚第三纪浮游有孔虫氧稳定同位素资料，首次对陆架海负值效应的大小及其时间、地理变化作了初步分析，并通过与浮游有孔虫等微体化石记录的对比，认为氧稳定同位素是追踪陆架海沿岸水团变化的良好标志。

大陆架海底地形图测绘

一、大陆架定义 在新的海洋法公约中,大陆架被定义为包括其领海以外依其陆地领土的全部自然延伸,扩展到大陆边外缘的海底区域的海床和底土,如果从测算领海宽度的基线量起到大陆架边的外缘的距离不到200海里,则扩展到200海里的距离。如果大陆的边界超过200海里。

北太平洋风场变化对东亚陆架海SST的影响

太平洋内部的气候变化与东亚陆架海海洋环境变化密切相关。本文利用OAflux资料、NCEP再分析资料,分析北太平洋内部风场的时空变化特征,将其距平场序列与东亚陆架海SSTA序列进行相关性分析,找出对东亚陆架海SST影响显著的风场关键区。结果表明:东亚陆架海SST距平序列与PDO指数同期相关系数接近于0,说明北太平洋内部异常信号只能通过斜压Rossby波调整影响东亚陆架海SST,不存在正压调整过程;北太平洋风场"关键区A、B"对东亚陆架海SST的变化影响最显著,且1958—2010年,2个风场"关键区"风速异常增强,分别被风应力旋度偶极子、异常负风应力旋度场控制,异常信号从中东太平洋传递到东亚陆架海,导致该海区SST明显升高,尤其是黑潮海域;"关键区A、B"风场异常信号分别超前东亚陆架海SST变化4a(7a)、4a时呈显著正相关,该时间基本与斜压Rossby波从大洋中东部传递到西部或副热带环流对风场变化通过斜压Rossby波进行调整所需的时间一致。

夏季琼东陆架海急流锋面分析及其混合率参数化

基于2012年7月13日-20日夏季琼东海域的断面调查资料,研究了琼东急流锋面空间分布特征、混合过程及其参数化。结果表明,夏季琼东陆架海急流锋面主要分布在50 m^100 m等深线之间,且100 m等深线附近的锋面为强锋面区。强温盐锋面主要发生在25 m以浅,最大的强度锋面出现在14 m左右。锋区混合率的最大量级10^(-3)m^2·s^(-1),约比大洋平均值高2个量级,且高值主要分布在锋轴线附近和接近海表处。所提出的混合率参数化方案可以较好描述夏季琼东陆架海锋区混合的主要特征。

中国东部陆架海及沿岸地区生态安全评价

陆架海是与人类活动及社会发展关系密切的地带,也是生态环境的脆弱区域之一。本文针对中国东部陆架海及沿岸地区特点,根据多因子大综合指标原则,整合自然和人类活动对东部陆架海产生的多重压力,采用逐层分解的方法,选取生态意义非常明确的指标,构建具有东部陆架海及沿岸地区特点的区域生态安全评价指标体系,对该区域生态安全状态进行评价和预测。计算结果显示,东部陆架海及沿岸区域生态安全总体水平呈现出稳中有升的趋势,但该区域生态安全现状仍处于"较不安全"状态。城市化和经济快速发展背景下的高能耗高污染的现状,是导致东部陆架海区域生态安全总体水平呈现"较不安全"状态的根本原因。

台风“查帕卡”(2021)在粤西陆架上产生的近惯性运动研究

近惯性运动是海洋中广泛存在的一种频率接近局地惯性频率的海水运动,热带气旋是产生近惯性运动的主要动力之一。本文基于COAWST(Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport)数值模型系统,构建了一个覆盖南海北部陆架的波浪-海流耦合三维水动力模型,并对模型进行了充分验证。利用该模型模拟了2021年第7号台风“查帕卡”在粤西近海陆架上激发的近惯性运动。结果表明,近惯性动能在水平分布上有两个能量高值中心,一个在台风风速最大的近岸区域,另一个在离岸约130 km处,且第二个能量高值中心持续时间更久。在水深40 m以浅的近岸区域,近惯性运动以正压模态为主,表底层流速的相位相同,能量从表层向底层递减。随着水深逐渐增加,在水深70 m到100 m的区域,近惯性运动呈明显的两层结构,表底层近惯性运动的流速方向相反,垂向上出现两个能量高值中心,呈明显的一阶斜压模态特征。通过动力模态分解,发现部分两层结构明显的区域由一阶斜压模态和二阶斜压模态共同主导。随着水深继续增加,更高模态的近惯性运动在总的近惯性动能中占据越来越大的比重。动量平衡分析表明,在水深较浅、风速较大的近岸区域,整个水层内的动量平衡都是由垂向湍流黏性力和压强梯度力主导。而在水深较深、风速较小的离岸区域,垂向湍流黏性力集中在表层和底层,水体内部的动量平衡主要由压强梯度力、科氏力和局地加速度主导。这些结果说明近岸区域主要是风应力驱动的正压波动,而陆架区域,上混合层内的近惯性运动由风应力驱动,混合层以下的近惯性运动则是由正压的压强梯度力驱动的。