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[硕士论文] 徐斌
地质工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:本文对闽江口表层沉积样品中硅藻进行了分析,将表层硅藻数据与环境数据进行了合理排序,分析了闽江口表层硅藻分布特征及其与环境因子的关系,利用研究区内表层硅藻数据建立硅藻一盐度转换函数,并用该转换函数恢复了研究区钻孔沉积样品古盐度。同时,结合研究区内地层划分以及钻孔硅藻组合特征等,分析了闽江口晚更新世以来海平面变化及海侵历史。主要研究成果如下:
  1.通过排序分析得出表层硅藻划分为4个硅藻组合带,其中包括2个亚带。Ⅰ带受近岸海水影响明显;Ⅱ带受水深控制,并受较强的潮汐作用影响;Ⅲ1带受潮汐和闽江径流共同影响;Ⅲ2带受潮汐和闽江径流共同作用,但水动力作用更强。
  2.通过删除MJ1站位以及MJ3站位中淡水种,在WA-PLS模型下建立函数,得出WA-PLS模型中Component5模型具有最大的相关系数(R2=0.98851)和最小的均方根误差(RMSE=0.63794),最大偏差仅为2.0631,确定Component5模型为最优转换函数。
  3.根据硅藻一盐度转换函数重建了闽江口3个钻孔盐度值。结果表明:DZK001钻孔重建盐度值范围为2.80~8.39,介于淡咸水至微咸水之间;DZK003钻孔重建盐度值范围为0~9.65,介于淡水至微咸水之间;DZK014钻孔重建盐度值范围为0~6.55,介于淡水至微咸水之间。
  4.闽江口揭露地层为上更新统及全新统。上更新统沉积物由灰色卵石层、淤泥和淤泥质土组成,其沉积厚度变化较大,变化范围为20m~30m,此层主要表现为海相沉积,淤泥厚度沿河口区逐渐增大;下全新统沉积物由深灰色淤泥及淤泥质土组成,此层沉积厚度变化范围为5m~20m,河口上游由海相沉积逐渐转为陆相沉积,河口区主要以海相或海陆交互相沉积;中全新世时期主要沉积淤泥及砂,整体沉积厚度变化较小,变化范围大致为3m~7m,河口上游表现为陆相沉积,河口区为海相沉积;晚全新世时期沉积灰色淤泥和灰黄色细砂及杂填土,沉积厚度变化不均,主要表现由人类工程活动引起沉积厚度变化。
  5.该研究区晚更新世以来主要发生了3次海侵作用:第一次海侵发生于晚更新世玉木亚间冰期,此次海侵为“福州海侵”;直到早全新世初期,发生了第二次海侵;第三次海侵发生于中全新世时期,此次海侵为“长乐海侵”。
[博士论文] 胡东平
地球化学 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:地质历史时期典型生物灭绝事件期间环境气候条件以及海洋碳硫循环的重建,对人类正确认识现代环境和生物危机以及促进人与自然和谐发展具有重要意义。本课题以晚奥陶世海相沉积岩为载体,探究当时生物大灭绝期间海洋和大气的化学条件及其变化机制以及对生物灭绝的影响。本文主要集中于以下三个方面:
  1.晚奥陶世海洋碳循环扰动机制的探究
  在具有详细生物地层控制的基础上,对采自美国内华达州Copenhagen Canyon剖面碳酸盐的无机碳同位素、87Sr/86Sr比值以及微量元素进行分析,并结合模型计算重建了当时海洋碳循环及其扰动的主要控制因素。结果表明,该剖面未受显著的后期成岩蚀变,记录了海水的原始同位素信息:晚奥陶期间存在两次显著的碳同位素正偏移(峰值分别为~+7‰和~+5‰),且与冈瓦纳冰川的开始和消融具有很好的一致性。对应地,87Sr/86Sr比值存在两次快速降低且与碳同位素和冰川协同变化。结合数据以及海洋箱式模型的综合分析,本文认为碳酸盐风化输入的增加是导致全球晚奥陶世碳同位素正偏的主导因素,不一定需要有机碳埋藏增加:冰川开始,海平面下降,碳酸盐台地风化加强,导致河流输入的碳同位素组成变重,从而导致海相碳酸盐的碳同位素组成正偏;冰川融化,海平面上升,碳酸盐台地被海水淹没,风化输入减少,海相碳酸盐的碳同位素组成恢复到初始值。
  2.贵州红花园剖面的多硫同位素(△33S,δ34S,和△36S)记录及其环境指示意义对采自贵州桐梓红花园剖面的沉积岩样品进行高精确度的多硫同位素组成以及碳、硫含量分析。首次在24.5亿年以来的地质记录中发现了硫同位素的非质量相关分馏(△33S最大可达~0.9‰)。通过对数据和硫同位素分馏原理的综合分析,认为与大规模火山喷发相伴随的平流层光化学反应是产生红花园硫同位素非质量相关分馏的原因。这一发现识别出晚奥陶期间华南曾存在多次平流层火山喷发,并将大规模火山活动和晚奥陶世生物灭绝联系起来;表明硫同位素的非质量相关分馏也能发生并保存在显生宙的地质记录中,为晚奥陶世生物灭绝的机制提供了新的视角,也为重建地史时期火山活动的生态和环境效应提供了新的有效研究手段。这一结论也得到其他地质记录的支持:在华南及全球中晚奥陶世地层中广泛发现大量蚀变火山灰夹层,表明当时全球火山活动频繁,与火山活动相伴随的环境恶化以及臭氧层空洞可能是造成晚奥陶世生物灭绝的原因之一。
  3.秀山和Vinini Creek剖面的汞(Hg)记录及其环境指示意义
  对采自重庆秀山和美国内华达州Vinini Creek剖面的沉积岩样品进行Hg浓度、Hg/TOC比值以及Hg同位素组成的分析测试。发现两个剖面在晚奥陶期间均呈现Hg富集特征(Vinini Creek剖面的Hg浓度高达736.6ppb),远高于正常海洋沉积物的Hg含量,表明当时外界Hg输入显著增加。结合Hg同位素数据,本文认为秀山和Vinini Creek异常的Hg富集特征是火山活动导致Hg释放增加的结果。晚奥陶世生物灭绝之前及附近层位的Hg富集信号指示火山活动可能是造成这次生物灭绝的原因之一,与本文多硫同位素研究的结论一致。
  另外,本文Hg浓度及Hg/TOC数据显示局部的沉积环境条件可能对沉积物Hg异常的记录产生显著影响。火山活动或其他过程导致的Hg输入增加在沉积物中的保存与有机质的埋藏量密切相关:当有机质的埋藏量大大超过Hg沉降的需求时,即使火山活动导致Hg输入增加,Hg/TOC比值仍然因为TOC含量高而偏低,不能真实反映Hg输入的异常;而如果有机质埋藏太少,Hg输入的异常也不能保存在沉积物中。因此,运用沉积物Hg/TOC比值作为古火山活动的指标时,应综合评估Hg浓度、Hg/TOC比值、TOC含量以及样品的沉积环境和古地理条件,以获得准确的古火山活动及环境效应信息。
[硕士论文] 吴国栋
环境工程 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:黄河三角洲历史上曾发生多次严重风暴潮灾害,给当地造成了重大经济损失和人员伤亡。随着黄河三角洲高效生态经济区的成立,黄河三角洲地区经济迅猛发展,风暴潮灾害造成的经济损失也呈现迅速增加的趋势,风暴潮灾害已成为影响和制约黄河三角洲地区经济社会发展的重要因素。因此,对风暴潮灾害进行深入研究,减少风暴潮灾害损失,对保障当地居民生命财产安全,保证黄河三角洲地区经济健康稳定发展有重要意义。
  本文利用气象科学和海洋水文科学相结合的方法,应用羊角沟、黄河海港两个测站2008-2010年的风向、风速、气压、逐时潮位、天文潮位等数据资料,对海域潮位、风场特点和明显风暴增水过程进行了统计分析,结果表明:
  (1)黄河海港属于正规日潮区,潮差较小,潮位受天文潮影响较小,周期性较弱,平均潮位较低,夏季平均潮位高于冬季,8月份平均潮位最高,1月份平均潮位最低。黄河海港12月份和4月份平均风速较大,8月份平均风速较小,2月份到10月份,东风分量占风向主导地位;羊角沟属于不正规半日潮区,潮差较大,潮位受天文潮影响较大,平均潮位较高,夏季平均潮位高于冬季,8月份平均潮位最高,1月份平均潮位最低,羊角沟东风分量占风向主导地位,4月份平均风速较大,9月份平均风速较小。
  (2)黄河三角洲地区发生风暴潮的典型天气形势有冷空气配合气旋型、台风北上型、冷高压型,其中冷空气配合气旋导致的风暴增水比较明显,风暴潮潮位较高,大多数严重风暴潮灾害都是在这种天气形势下发生的。
  (3)影响风暴增水最主要的因素是风应力,对于羊角沟和黄河海港,持续性东北大风和天文高潮叠加是导致风暴潮的直接因素。对实测高潮潮位出现时间和天文高潮潮位出现时间进行线性拟合,发现两者存在明显的相关关系,实测最高潮位一般发生在天文高潮位出现之前。对东北风平均风速和实测高潮位进行线性拟合,两者数据相关性较高。根据气象预报的东北风最大风速和东北风平均风速,通过与风暴增水的相关关系,估算风暴潮增水值,结合预报的天文潮位得到估算的风暴潮最大潮位。通过天文高潮位出现时间及东北大风持续时间,结合相关关系,对高潮位出现时间进行预报。
  (4)根据风暴潮高潮位和当地具体损失情况,对风暴潮灾害进行分级。根据黄河三角洲地形地势、沿海防潮海堤建设、沿岸经济布局、当地人口分布情况,预测风暴潮不同潮位高度情况下的影响范围和行业,进行受灾分析,制定风暴潮防御措施,减少灾害损失。
[硕士论文] 程朋
土木工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:浅层气是海洋环境中重要的工程地质灾害之一,在我国的黄渤海、东海和南海片区均有一定程度的分布,尤以东海近海片区分布最为典型。随着我国海洋经济开发以及对能源需求的持续增长,一些工程建设将不可避免会在潜存浅层气的海域范围内展开。深入研究海床含气沉积物的声学响应特性,进一步完善海洋含气沉积物的探测技术和识别理论,对于海洋环境下相关基础设施建设、能源和资源开采以及防灾减灾工程具有重要的意义。
  声学探测是海底沉积物无损探测的主要手段。本文以我国东海杭州湾海床含气砂质沉积物为研究对象,开展CT扫描实验,获取气泡尺寸分布,依据气泡共振规律,选取适宜的激振频率,开展声学响应特性实验研究,并与Anderson-Hampton模型对比,提出改进的声速模型。主要研究内容如下:
  第一,改造完善实验设备,基于GDS应力路径三轴仪,增加弯曲-伸展元测试系统、带有高精度低量程差压传感器的双压力室系统,并配合自主研制高压溶气饱和仪,成功实现了含气砂质沉积物的试样制备和声学实验测试。
  第二,为了解含气砂质沉积物中气泡的赋存状态与尺寸分布规律,自行设计加工了可用于含气砂CT扫描的装置,利用225kV-3D-micro-CT进行扫描,借助VGStudio MAX软件处理扫描图像,获得了含气砂质沉积物中的气泡赋存形态和尺寸大小分布;利用Log-logistic概率密度描述气泡尺寸分布规律,同时根据Log-logistic概率密度函数中参数属性,预测了含气砂质沉积物中孔隙率和含气量变化时,气泡尺寸分布规律。
  第三,基于气泡尺寸分布规律,得到气泡共振频率的范围,研究低于气泡共振频率下,含气砂质沉积物的声学响应,并结合室内三轴砂样尺寸大小,确定室内声学测试激振频率范围;选取适宜的激振频率,开展声学实验,获取了含气砂质沉积物的幅值和声速参数。
  最后,重点介绍Anderson-Hampton模型的适用性与局限,并与实验实测数据对比,阐述了模型预测与实测结果差异性产生的原因。依据含气量与压缩波速关系,提出了改进的含气砂质沉积物声速响应模型;针对该模型参数,进行灵敏度分析,检验了模型的适用性。
[硕士论文] 陈金月
地图学与地理信息系统 四川师范大学 2017(学位年度)
摘要:海岸带是区域生态环境、气候变化等地球科学的极佳切入点,研究海岸线的变迁有利于了解海岸带环境变化过程及其机理,为海岸带的可持续发展和保护提供服务。珠江三角洲大力发展海洋经济,海岸带开发程度高,岸线变动频繁,加上全球气候变暖、海平面上升的叠加作用,造成了海岸带生态环境的巨大破坏,对珠三角城市的智慧发展和海岸资源永续利用带来了极大影响。本研究选取珠江三角洲为研究区,综合运用Landsat系列遥感影像、地形图以及GoogleEarth等多元数据,目视解译1973年、1978年、1988年、1998年、2008年与2015年六期海岸线数据,并根据文献综述的先验知识对岸线的利用方式进行分类。在此基础之上,从海岸线空间分布、岸线利用程度、岸线位置变化以及不稳定性等四个角度,运用岸线组成、分形维数、多样性指数、岸线利用程度、端点变化速率以及不稳定性等多项指标,多尺度对珠江三角洲的海岸线变迁进行系统分析,讨论了引起其变化的主要驱动因素。最后,聚焦珠江三角洲的各市(特别行政区)岸段,探讨其岸线变化特征。结果表明:
  1)近40年来,珠江三角洲自然岸线比例持续下降,2015年已降至44.30%。主要驱动力因素由河口冲淤、海岸侵蚀等自然因素(万顷沙岸段的冲淤造陆)转化为区位政策和经济活动驱动下的剧烈改变,主要包括围垦养殖、港口建设和陆连岛工程等人为活动。
  2)珠江三角洲海岸线变迁呈显著的区域特征,沿海各市均存在大规模人工岸线的扩张,变化剧烈的区域集中在伶仃洋海区、磨刀门海区、黄茅海海区;从行政区划上来看,主要集中在广州市南沙经济开发区、深圳市大鹏湾与蛇口半岛、珠海市唐家湾-拱北、江门市崖南镇。
  3)1973-2015年间,珠江三角洲的海岸线分形维数变化趋势与岸线长度变化一致,除中山市1978-1988年出现波动以外,大致呈现持续增长趋势,岸线轮廓趋于复杂化。香港地区以显著地海岸线长度占比和基岩岸线比例,成为唯一一个高于珠江三角洲海岸线分形维数的地区。珠海、广州、深圳三地的海岸线分形维数有明显的增长趋势,三地是珠江三角洲的主要开发地区,特大型港口、城市建设用地、填海造陆等工程活动是其海岸线分形维数增长的主要因素。
  4)珠江三角洲岸线利用程度持续增加。利用方式主要包括围垦养殖、种植,滨海交通与港口码头,空间上从香港、广州逐步扩散至深圳-东莞、珠海-惠州、中山和江门。
  5)岸线不稳定性有显著的空间集聚及分布特征。珠江口西岸及以西地区岸线不稳定性高于珠江口东岸及以东区域;岸线扩张具有显著的空间和阶段特征。1973-2015年长时间尺度上,珠海、广州两地岸线扩张的平均速率较快;1973-1978年,岸线扩张较快的区域分布于珠海、江门、广州;1978-1988年间,深圳市沿岸扩张增长迅速;1988-1998年,新增热点区域包括东莞、中山地区;1998-2008年,扩张至整个研究区;2008-2015年,研究区扩张速率有放缓趋势。
  本研究揭示了近40年来珠江三角洲海岸线变化的时空特征,能够为海岸功能划分、资源开发与优化以及生态经济建设提供基础资料和信息支持,促进珠三角海岸带智慧发展,未来应持续关注珠江三角洲海岸线的变迁及其对生态系统的影响。
[硕士论文] 韩伟孝
物理海洋学 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:海浪是发生在海洋中常见的波动现象,有效波高(Significant Wave Height,SWH)是描述海浪特征的主要参数之一,在海洋研究和海洋环境预报中具有重要作用。卫星遥感是全球海洋SWH观测的重要手段,为海浪气候调查、海浪和其他海洋过程模型验证、海浪形成机制研究等提供了全球覆盖、长时间序列的沿轨海浪遥感数据。
  为了获取时空连续的全球海浪遥感数据产品,国内外对此开展了许多基于海浪沿轨数据的融合研究。现阶段主要的全球海浪融合数据产品,其空间分辨率为1°×1°难以满足海浪精细化特征研究的需求。因此,本文基于多源卫星遥感数据开展了全球海浪高分辨率遥感数据融合产品的研制。首先,使用美国国家数据浮标中心(National Data Buoy Center,NDBC)提供的浮标数据对T/P、Jason-1/2、ENVISAT RA-2、Cryosat-2、HY-2A等6颗卫星雷达高度计及ENVISATASAR海浪谱SWH数据进行了精度评价,根据二者的回归分析结果对遥感数据进行了校正。其次,基于反距离加权法并通过敏感性试验优选时空窗口,使用校正后的多源遥感数据得到了2000~2015年全球海浪遥感融合数据产品,其时间分辨率为1天,空间分辨率为0.25°×0.25°,优于现有的海浪遥感融合产品。最后,使用NDBC浮标数据对本文海浪融合产品进行了精度验证,结果显示二者整体平均RMSE是0.299m;与AVISO海浪融合产品相比,二者呈现高度的一致性,相关系数为0.93,这表明本文海浪遥感数据产品准确可靠,具有良好的全球适用性。
  应用本文融合得到的全球海浪遥感数据产品,分别对中国近海和全球海浪时空分布特征进行了统计分析,检验了本文产品的应用能力。中国近海海浪空间分布结果显示,浪高最大值位于巴士海峡以东海域,海浪冬季浪高最大,夏季最小;SWH月平均变化具有明显的年周期和半年周期;海面风速和海浪波高相关性分析表明,海浪波高时间变化特征与海面风速相似,具有明显的相关性。全球海浪空间分布结果显示,全球浪高最大值主要分布在南大洋西风带、北太平洋和北大西洋;季节特征明显,北半球春季浪高最大,夏季减小,秋季达到最小,冬季又增大,南半球变化与北半球相反;SWH月平均变化具有年周期、半年周期和季节周期,总体上具有逐年增大的趋势,且增大速度在加快。
[硕士论文] 靳姗姗
物理海洋学 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:南海是世界上最大的半封闭边缘海,通过多个海峡分别与中国东海、西太平洋、印尼海以及印度洋进行水体交换,在外海水和近岸径流的共同影响下,南海水团变性明显,故大洋水团的定义和划分方法并不完全适用于南海。本文取“浅海水团”定义为:理化性质相近、具有规律的季节变化以及“内同性”和“外异性”的宏大水体。该定义与K-means聚类算法的原理相契合,因此,本文基于1966-2013年间南海的WOD13温盐观测数据,分别在整个海域和5°×5°的各小区域内,利用K-means算法对水团进行划分,并结合系统聚类法和T-S点聚图分析南海各水团的分布、温盐性质及其季节变化,以及太平洋水和黑潮水进入南海后的变性过程。其中,在K-means计算过程中,分别根据类内距离和函数和密度值函数进行水团数和初始聚类中心的确定。
  本文将南海水划分为10个水团:沿岸冲淡水(F)、近岸混合水(M)、南海表层水(S)、南海南部陆架水(SS)(仅夏季出现)、黑潮表层水(KS)、南海次表层水(U)、黑潮次表层水(KU)、南海次-中层水(UI)、南海中层水(I)、南海深层水(D)。季节尺度上,各水团温度的变化表现为为冬低夏高,但从表层到底层,变化幅度逐渐减小;表层水团(F、M、S、TS)盐度的变化表现为冬高夏低,主要取决于河水径流和降水的变化;表层以下水团(U、UI、I、D)受对应水层太平洋水的强烈影响,各水团盐度的季节变化不明显,尤其是南海中层水,低盐特征非常显著。KS和KU分别是表层和次表层黑潮水入侵南海(冬季强于夏季,次表层水强于表层水)而成,温盐性质无明显的季节变化。本文中得到的各水团性质及其变化与已有结论较为一致,表明改进后的K-means算法在南海水团的划分上具有高效性和准确性。
[硕士论文] 谢泽林
海洋气象 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:南极第三大冰架埃默里冰架位于东南极普里兹湾区域。由于气候条件的限制,通常在夏季开展普里兹湾水文观测,仅凭夏季的水文观测数据无法全面理解普里兹湾海洋-海冰-冰架构成的复杂系统。因此,需要通过数值模式理解普里兹湾区域的物理过程。本文利用涡分辨率海洋-海冰-冰架耦合区域模式,模拟普里兹湾区域海洋-海冰-冰架相互作用过程。耦合区域模式需要使用再分析资料作为大气强迫场驱动海洋,然而目前并没有针对普里兹湾区域的大气再分析资料与观测数据的对比研究,所以,在对普里兹湾进行模式模拟之前,对五套主流再分析资料与站点数据进行对比分析,选取一套适用于普里兹湾的大气强迫场。除此之外,由于海洋对大气变化会产生响应,选定一套再分析资料之后,将用来驱动全球海洋-海冰模式,分析风应力输入海洋中能量的气候变率特征。
  为了选取一套适用于普里兹湾的大气强迫场,对比五套再分析资料和来自英国南极局的站点数据。五套再分析资料分别为:欧洲中心再分析资料(ERA-Ⅰ),日本25年再分析资料(JRA-25),日本55年再分析资料(JRA-55),美国国家环境预报中心再分析资料(CFSR)和美国国家航空航天局再分析资料(MERRA)。站点数据包括:两个人工观测站,Davis和Mawson;三个自动气象站,AM02,AmeryG3和MtBrown。通过再分析资料与站点数据的风和温度对比,选定一套再分析资料之后,用于强迫普里兹湾区域模式以及全球海洋-海冰模式。普里兹湾区域模式和全球海洋-海冰模式使用的是麻省理工学院海洋环流模式(MITgcm)。
  站点观测和再分析资料的对比结果表明:再分析资料之间的风速存在较大差异;再分析资料使用的模式无法模拟出南极大陆沿岸真实的强气流;在五套再分析资料中,JRA-25更适用于普里兹湾区域模拟。利用JRA-25驱动普里兹湾区域模式,模拟结果表明:模式模拟的海冰和温盐与卫星观测以及水文观测基本一致。区域模式还模拟出了变性绕极深层水入侵大陆架的过程,并发现新的入侵路径,即普里兹湾东边界流。利用JRA-25驱动全球海洋-海冰模式,模拟结果表明:风应力输入到海洋中的能量会对大气扰动产生显著的响应。北大西洋涛动(NAO)正位相的年份风应力输入到海洋中能量的大值区北移且加强;南半球环状模(SAM)正位相年份输入到南大洋的能量大值区也南移并加强,且输入到南极大陆沿岸流中的能量也有显著增加。经验正交函数分解(EOF)分析结果表明:NAO主导了风应力输入到北大西洋区域的能量变化。而SAM解释了南大洋区域风应力输入能量的第一模态,第二、三模态解释了受ENSO影响的情况。
[硕士论文] 韦洋洋
环境科学 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:南极地区是研究气候变化和生态环境响应的重要场所。湖泊沉积物由于具有相对高的分辨率和良好的年代序列被认为是重建气候和生态环境变化的可靠载体。生物标志物和单体碳同位素等有机地球化学指标在南极古环境研究中应用广泛。南极地区湖泊沉积物中生物标志化合物的种类、含量、分布特征以及碳同位素组成特征可以很好地指示环境中有机质输入状况和沉积环境的变化,同时也可以重建研究地区生态环境演化历史。本研究主要选取东南极罗斯海地区生物粪土沉积物、西南极菲尔德斯半岛和东南极拉斯曼丘陵湖泊近表层沉积物,以及保存较好的生物残体和一些环境介质样品,通过有机生物标志物和碳、氮同位素地球化学等方法,从历史的角度探讨南极典型地区湖泊沉积物中脂类生物标志物和碳、氮同位素地球化学分布特征及其所反映的气候和生态环境变化信息。涉及的主要研究内容和得到的主要研究结果如下:1.南极湖泊沉积物长链烷基脂质有机地球化学分析
  湖泊沉积物中一般存在具有较强奇偶优势的长链(>C24)烷烃和较强偶碳优势的长链烷酸,传统观点认为长链烷基脂质主要来源于陆地维管植物,是植物叶蜡的主要组成部分。由于全球大部分环境中都存在高等植物,许多科学研究很难发现沉积物中非维管植物的脂质来源。南极地区气候环境恶劣且缺乏维管植物,因此可以成为研究非维管植物脂质来源的有利场所。通过对东南极大明湖和南极半岛长湖湖泊沉积物中脂类化合物及其单体碳同位素分析,并与南极各种环境样品的脂质分布及其单体碳同位素特征开展了对比分析,研究结果发现两个湖泊沉积物样品(大明湖和长湖)中都存在大量的长链烷基脂质,南极半岛长湖沉积物长链烷基脂质主要来源于苔藓和地衣的贡献,但大明湖周围苔藓地衣分布稀少,因此该湖泊沉积物中检测到的长链脂质可能有其它来源。样品的单体碳同位素值也证明了大明湖沉积物中长链烷基脂质主要来源于水生环境,最有可能是源于水体中的微生物(真菌和细菌)或者是微生物对湖藻来源的有机化合物产生改造作用的结果,而维管植物对在高纬度的东南极湖泊环境的长链烷基脂质的贡献可以忽略不计。
  2.东南极蒲福岛地区粪土层脂类生物标志物特征
  对罗斯海蒲福岛地区粪土沉积物开展了脂肪酸和甾醇等有机地球化学分析,结果表明BI沉积剖面中脂肪酸以短链C16和C18为主峰,短链主要来源于湖泊藻类和生物粪便输入。醇类以粪便甾醇为主,将胆甾烷醇和异构粪甾醇含量分别作为企鹅和海豹数量的替代性指标,重建了历史时期企鹅和海豹的数量变化,结果表明在1680-1770AD和1860AD-至今两个时期企鹅和海豹的数量都有所增加,而海豹的数量变化相对而言更为剧烈。植物甾醇和叶绿素a在深度剖面上的变化趋势与企鹅和海豹种群数量变化相似,表明采样点周围生物活动与湖泊水生生态系统的发育具有密切关联。生物粪的输入为水生藻类的生长提供营养物质,促进藻类进一步生长。
  3.东南极难言岛湖泊沉积物有机碳同位素特征及其生态环境意义
  我们对东南极难言岛两个沉积柱IIL9和IIL1以及水生藻类等环境介质样品进行了总有机碳(TOC)、总氮(TN)和有机碳同位素(δ13Corg)分析,结果表明IIL9沉积物δ13Corg值在-14.6‰~11.6‰之间变化,平均值为-13.4‰(n=48),明显高于IIL1沉积物有机碳同位素值(-23.2‰~20.4‰,平均值为-21.8‰)(n=55),表明两根沉积柱的有机质来源不同。因此,有机碳同位素可以有效区分难言岛地区水系沉积物的有机质来源。将IIL9和IIL1沉积物δ13Corg值与南北极不同来源的有机质和湖泊沉积物δ13Corg数据进行比较,结果表明IIL9沉积物的有机质主要来源于藻类,而IIL1沉积物中低δ13Corg值表明了沉积物受企鹅粪便输入的影响较大。根据有关文献报道,并结合研究区的自然环境背景,我们认为IIL9沉积物中高δ13Corg值可能是由于水生生态系统中光合作用效率高而在水体中形成二氧化碳扩散限制环境,导致更多的13C被藻类同化吸收。IIL9沉积剖面中δ13Corg与TOC和TN的变化呈显著正相关,初步推断IIL9沉积物中的δ13Corg值与湖泊初级生产力的变化相关,较高的δ13Corg对应于更多的水生藻类生长,因此δ13Corg值可以用作指示初级生产力的变化。
  4.东南极罗斯岛CapeBird地区生物粪土沉积物中脂类生物标志物及其单体碳同位素地球化学特征
  南极企鹅和海豹对气候变化的响应具有一定的差异性。我们对罗斯岛CapeBird地区沉积物中保存的古海豹毛进行了形态学统计分析,发现在采样点附近活动的海豹种属主要是象海豹。通过对CapeBird地区古海豹毛和粪甾醇的分析表明在1280-1660AD时期,海豹曾生活在此处,该时期是海豹生存的适宜期晚期。同时发现在维多利亚地南部MarblePoint地区在约2.7KaBP存在象海豹适宜期早期。CapeBird地区生物粪土沉积物中脂肪酸的分布特征以短链C16和C18为主峰,推测研究的沉积剖面中有机质主要来源于生物粪便和藻类等植物残体的输入。脂肪酸单体碳同位素值范围在-34.7~-28.5‰之间,在深度剖面上短链脂肪酸单体同位素值与生物粪的输入量具有一定的关联,表明单体碳同位素不仅可以明确地指示沉积物有机质来源,而且有可能应用于古生态变化记录的重建。
  
[硕士论文] 葛菲
力学 北京交通大学 2017(学位年度)
摘要:由于温度、盐度在垂向上的差异,自然界中的海洋是天然的分层流体。同陆地一样,海洋底部也具有不同的地质形态。海山是海洋地质形态中不可缺少的部分,其存在对海水的流动结构具有重要的影响,研究海山三维分层流动对人们认识海洋、开发海洋、利用海洋具有重要意义。
  本文利用数值模拟的方法研究了海山对海水上游结构及下游结构的影响,并通过大量工况的计算得出定性和定量的结论。通过对比不同雷诺数(Re)和分层强度(K)的算例发现:海水的垂向运动强弱依赖雷诺数和分层强度,并随雷诺数的提高显著增大,随分层强度的提高而显著降低。
  进一步的数值模拟结果显示,海山上游会出现明显的上升流。分层强度越低,上升流的分界点越容易在较低雷诺数下出现。通过定量分析获得了均质海水分界点高度的标度律。此外,本文根据对不同截面垂向流率的定量分析,对海山垂向流率与雷诺数的依赖关系进行了拟合。
  本文对均质海水和分层海水的三维海山绕流进行了试算,并对其上下游结构进行了定性、定量分析,但是仍然需要更多的理论分析、海上测量和实验室实验结果对文中的结论进行验证。
[硕士论文] 袁超
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:本文利用20世纪大气再分析资料和欧洲中心海温资料研究了春季北太平洋和北大西洋风暴轴的变化特征及其在不同时间尺度上与海温异常之间的关系。结果表明,春季北太平洋风暴轴主要存在两个空间变化型,即反映其强度变化的第一模态和反映其南北位置变化的第二模态。年代际及以上时间尺度上,风暴轴强度、位置与太平洋海温之间的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用。在不同年代际背景下,风暴轴与太平洋海温之间的关系则存在明显的年代际转变:1977年以后,风暴轴强度与太平洋海温的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用,而在1977年之前则主要表现为海洋对大气的强迫作用,特别是同期冬季日本以东黑潮和黑潮延伸区海温异常的强迫作用;风暴轴南北位置与太平洋海温异常之间的关系,在1977年以后表现为大气对海洋的强迫作用,主要表现为对北太平洋中部海温的影响,但在1977年以前表现为海洋和大气的共同作用,风暴轴南北位置的变化还与同期的赤道中东太平洋海温异常有关,表明ENSO可能对风暴轴的位置变化存在影响。
  春季北大西洋风暴轴同样存在类似的两个空间变化型,其强度和位置指数存在显著的年际变化特征,并且具有4年左右比较稳定的周期。年际尺度上,北大西洋风暴轴与海温异常之间的关系主要表现为海洋和大气的共同作用,风暴轴强度变化主要对热带大西洋海温有影响,但前期会受到赤道东太平洋海温异常的强迫作用。风暴轴南北位置变化主要对纽芬兰岛以东海温有显著影响,但前期和同期会受到赤道东太平洋海温异常的强迫作用。
  春季两大洋风暴轴位置关系存在年代际变化,1960年以后两大洋风暴轴南北位置存在类似“跷跷板”现象的反相关,可能是后期海温变率加大,导致激发出更显著的大气环流异常,从而两大洋风暴轴南北位置反相关耦合加强。
[硕士论文] 王鼎琦
物理海洋学 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:黑潮是西北太平洋的一支强西边界流,沿太平洋西岸北上过程中,经过吕宋海峡时会有部分黑潮水进入南海,从而影响着南海北部甚至整个南海的海洋环境。涡旋脱落是黑潮水入侵南海的重要方式之一。
  本文主要采用1993-2014年法国空间局(AVISO)多卫星融合海面高度距平(SLA)和绝对动力地形(ADT)全球网格化延时数据,统计分析了黑潮在吕宋海峡附近海域脱落并进入南海的涡旋及其与大尺度环流的关系。研究过程中还采用了美国国家海洋数据中心(NODC)的WOA13年平均温盐剖面气候数据,以及1993-2010年SODA2.2.4月平均海洋同化数据集。
  结果表明:
  (1)暖涡脱落数量远多于冷涡数量,且脱落的冷涡绝大部分在黑潮西侧边缘生成,而脱落的暖涡则大部分在黑潮控制区生成;
  (2)冷涡、暖涡脱落时的平均半径、平均振幅相近,但是冷涡的平均生命、平均迁移距离约为暖涡的一半;
  (3)冷涡不是每年都有脱落,主要在冬季脱落;暖涡则每年均有脱落,主要发生在秋季;
  (4)脱落涡旋数量与脱落时的黑潮路径类型相关,当黑潮为入侵路径时,最容易脱落涡旋;
  (5)脱落涡旋的平均西行速度为5.8 cm/s,与斜压第一模态长Rossby波波速及大尺度环流的西向平流流速之和相近。
  作为比较和补充,我们还利用了1993-2013年OFES模式数据产品,统计并分析黑潮的脱落涡旋,并研究其流场、温度和盐度的三维结构特征。
  结果表明:
  (1)暖涡脱落数量远多于冷涡数量,且脱落的冷涡绝大部分在黑潮西侧边缘生成,而脱落的暖涡则大部分在黑潮控制区生成。这一特征与卫星观测结果一致,但模式得到的脱落涡旋个数和出现频率比高度计观测到的要明显偏低;
  (2)脱落冷涡的垂直尺度与其来源有关,脱落暖涡的垂直尺度可达1000m以上;
  (3)脱落涡旋的温盐结构受黑潮的影响较大。
[硕士论文] 高莉媛
海洋生物学 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:海洋脂溶性藻毒素是海洋微藻产生的一类毒性有机代谢物,易于通过食物链传递和积累,不仅对海洋生态系统、海洋渔业和养殖业产生影响,还对人类健康造成威胁。查阅国外相关文献可知,多种海洋脂溶性藻毒素在全球近海海洋环境中广泛分布。黄海和渤海是我国重要的经济动物产卵场、育幼场,在近岸海域有许多重要的海水养殖区;近年来,我国学者从黄海的多个典型养殖区海水中发现了多种脂溶性藻毒素,但是,还缺乏对黄海和渤海不同环境介质中脂溶性藻毒素分布特征的系统调查研究。
  本研究以黄海和渤海以及黄海的典型海湾—海州湾、渤海的龙岛周边海域为研究海区;通过海上调查采样,获得海水、海水悬浮颗粒物和沉积物样品;在实验室中采用固相萃取法(SPE)对海水中溶解态的脂溶性藻毒素进行富集,悬浮颗粒物样品用超声辅助提取法处理,沉积物样品用加速溶剂萃取法(ASE)提取;采用高效液相色谱-电喷雾多级质谱法(HPLC-ESI-MS/MS)对海水(溶解态)、悬浮颗粒物和沉积物中的8种典型脂溶性藻毒素(OA、DTX1、YTX、PTX2、AZA1、AZA2、SPX和GYM等)进行检测;结合相关文献,对黄渤海海洋环境中脂溶性藻毒素的分布特征和来源进行探讨,主要研究结果如下:
  (1)对渤海表层海水、悬浮颗粒物和沉积物中的8种典型脂溶性藻毒素进行了大面调查研究。结果表明,渤海海域海水中检出2种脂溶性藻毒素PTX2和OA,其中以PTX2为主,浓度范围为0.59-6.95 ng/L,平均浓度为2.20 ng/L;在悬浮颗粒物中检出了4种毒素,分别为:PTX2、OA、AZA1和AZA2,也是以PTX2为主,最高浓度为3.68 ng/L;在沉积物中检出PTX2和OA,但含量均较低。脂溶性藻毒素在渤海中的分布呈近岸浓度高、远岸浓度低的趋势,在烟台北部、长岛群岛周围海域、渤海湾近岸海域、唐山南部及龙岛周围海域毒素含量相对较高。
  (2)黄海海水、悬浮颗粒物和沉积物中所含的脂溶性藻毒素种类与渤海基本一致,但在黄海一个悬浮颗粒物样品中检出了YTX,含量未到定量限,在沉积物中只检出了OA;黄海海水中也是以PTX2为主,浓度在0.49-14.14 ng/L范围内,平均浓度为4.19 ng/L,与渤海相比,黄海海水中PTX2的含量明显较高,尤其是北黄海区域出现高值区。脂溶性藻毒素在黄海中的分布也呈近岸浓度高、远岸浓度低的趋势,在黄海北部、海州湾、长江口区域脂溶性藻毒素的含量相对较高。北黄海是我国重要的贝类养殖区,养殖贝类污染脂溶性藻毒素的风险相对其他区域较高,应加强对北黄海海洋环境和养殖贝类中脂溶性藻毒素的监测。
  (3)2016年3月份和10月份,海州湾海洋环境中典型脂溶性藻毒素大面调查结果显示,从表层海水中共检出了5种脂溶性藻毒素,分别为OA、PTX2、DTX1、GYM和AZA2,其中以OA为主,3、10月份OA浓度范围分别为1.26-4.22ng/L,1.81-55.85 ng/L,平均浓度分别为2.39 ng/L、26.81 ng/L;3月份在海州湾检出的GYM是在我国海域海水中首次检出,10月份检出GYM呈大面积分布。悬浮颗粒物中检出了OA、DTX1和GYM,浓度均未到定量限。在海州湾(2016年5月份)沉积物中,检出了OA、DTX1和PTX2,DTX1占的比例最大,OA和PTX2的含量依次降低,3种典型脂溶性藻毒素含量均不高。总体而言,10月份海州湾不同环境样品中脂溶性藻毒素浓度水平明显高于3月份。2016年4月-2016年9月,对海州湾赤潮监控区6个站点海水、悬浮颗粒物和沉积物样品中的典型脂溶性藻毒素进行了监测,从表层海水检出了OA、DTX1、PTX2和GYM,其中以OA的浓度最高,平均浓度为23.19 ng/L;其中5月份表层海水中OA浓度水平远远高于其他月份,OA浓度最高达到133.9 ng/L。悬浮颗粒物及沉积物中脂溶性藻毒素含量相比海水中含量很低。自2016年4月至2017年3月,对海州湾连岛附近两个站点海水和悬浮颗粒物中的脂溶性藻毒素进行了为期一年的监测(每个月1次),连岛东站位9月份海水中毒素浓度达到一年当中的最高值,连岛西站位春季5月份毒素浓度最高,在9月份又出现一个小高峰。综合以上数据结果不难发现,针对海州湾海洋环境中的脂溶性藻毒素,应在5月份与9、10月份进行重点监测。
[硕士论文] 李天宇
气候系统与气候变化 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:基于1960-2014年NCEP/NCAR(美国环境预报中心和国家大气研究中心)的逐日再分析资料以及NCPC(美国气候预报中心)的海温资料和大气环流及海洋指数,通过计算风暴轴指数、经验证交分解(EOF)等方法,研究了冬季北半球北太平洋风暴轴(PST)和北大西洋风暴轴(AST)之间不同时问尺度下的协同变化特征,并利用回归和相关分析对风暴轴的年际和年代际协同变化特征与同期海气系统的空间耦合关系进行了探讨。主要结论概括如下:
  (1)从所定义的冬季北半球两大洋风暴轴的纬度、经度和强度指数来看:三个指数均存在明显的年际变化和年代际变化,其中年际分量的方差贡献远大于年代际分量;对于单个风暴轴来讲,无论是滤波方差场原始序列还是其年际分量和年代际分量序列,每个风暴轴各自的纬度指数和经度指数均呈显著正相关,表明每个风暴轴各自的南北位移和东西位移具有很好的协同性;虽然从原始序列来看,两个风暴轴之间各指数之间的相关关系均并不显著,但是对于年际分量序列和年代际分量序列,两个风暴轴之间均具有显著的协同性变化,其中,在年际尺度上,两者仅强度变化之间具有显著的正相关,而在年代际尺度上,AST的经度(纬度)变化与PST的强度(纬度及强度)变化均具有显著的负相关。
  (2)EOF结果表明,两个风暴轴之间协同变化的空间结构在年际尺度上反映的主要是强度的变化,第一模态为两者强度在其气候平均位置附近同时减弱(增强)并伴随AST整体和PST东部均略有北抬(南压),第二模态为两者强度在其气候平均位置附近同时减弱(增强)并仅伴随AST整体略有南压(北抬);而在年代际尺度上,第一模态为AST整体偏北(南)中东部偏强(弱)与PST整体偏南(北)中东部偏弱(强)的反位相协同变化;第二模态为两个风暴轴的强度在其气候平均位置附近同时增强(减弱)的一致性协同变化。
  (3)进一步分析表明,两个风暴轴之间以不同模态协同变化时,与同期海温、遥相关型及环流异常等海气系统之间均呈现出很好的空间耦合关系,但具有不同的特点。
[硕士论文] 李美琪
海洋气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:中国东部海域水域环境复杂,面积狭窄,黄海浅水与东海深水相邻水域水深差异达上千米,此海域不仅包含台湾岛、琉球群岛,还包含著名的强势海流系统黑潮,因此该海域的台风海洋涡旋特征不同于宽阔海域的海洋涡旋。本文运用海气再分析资料和数值模拟,系统性探讨台风经过中国东部海域不同海区时驱动的海洋涡旋,以及海洋涡旋不对称性引起的区域海气相互作用,尤其是研究不同海区涡旋的结构特征及能量输送过程,并通过区域海洋模式模拟,研究此海域内环境因子对台风海洋涡旋的影响机制。
  研究结果显示:以K均值法对台风及其海洋涡旋依据路径特点分为A,B,C三类,同时根据海域特点分为三个海区:黑潮南部宽阔深海区,穿越黑潮主流区,黑潮北部黄东海浅海区。合成分析显示,A类中线台风海洋涡旋强盛,经黑潮时形成黑潮逆流;B类再入海台风海洋涡旋近台湾岛,受黑潮西部与台湾岛共同影响,涡旋变形减弱;C类偏朝鲜半岛台风海洋涡旋被群岛影响,产生附加新生涡旋,遇黑潮时形成增幅效应。分析结果还显示,涡旋强流区表层强辐散有利于形成海洋上升流和SST冷中心,加强近海面混合层和混合层下的低温低盐涌升流。在偏南的Ⅰ区Ⅱ区台风海洋涡旋强流区与潜热通量大值区对应,支持台风CISK(第二类条件不稳定发展)机制。对典型涡旋的垂直结构分析显示,涌升层厚度显著浅于海域水深,涌升强度与分区水深成正比,弱于海域内近岸上升流。涡旋向下衰减迅速,Ⅰ区和Ⅱ区厚度可达700m,Ⅲ区可达整层(80m)而低层水平环流会发生逆转。各区强流区强于0.2J的动能下传层次仅为涡旋深度的一半,并且强流区下传强度以及传输速度均大于涡旋中心的传输。
  FVCOM数值模拟重点模拟了中线类台风梅花海洋涡旋及其伴随的反气旋式涡旋在Ⅲ区黄海海域特征,并通过波浪,底摩擦,地形水深,以及能量转换等因子效应探讨台风海洋涡旋结构特征的影响机制。在耦合波浪模块后,模拟结果显示海洋涡旋海表流场明显增强,涡旋的形状更完整,水位梯度显著增强,涡旋强度进一步加大。区域海洋模式模拟出了夏季存在于北部黄海向北的沿岸流,其与台风海洋涡旋强流,以及海岸地形共同作用,形成了台风海洋涡旋伴随的反气旋式海流涡,海洋气旋涡和反气旋涡强流区的能量下传速度均显示比涡旋中心部分更快,维持时间更长,能量传输值也更大。气旋涡的动能主要来源于台风风应力驱动动能,反气旋涡的动能主要受到海流梯度最大区和海岸地形的影响。底部摩擦力的增大有利于底层气旋涡和反气旋涡的加强。在海洋气旋涡和反气旋涡的显著辐散区有温盐要素的明显的涌升,但海底地形升降驱动的温盐涌升与下沉,其强度更强些。
[硕士论文] 张平阳
海洋地质 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:作为相对简单的洋内弧后盆地,马里亚纳海槽是深入研究大洋俯冲带岩浆作用、俯冲带壳幔相互作用并建立弧后盆地岩石成因一般性模型的理想地区。本研究在岩相学特征鉴定的基础上,对获取自马里亚纳海槽扩张中心三个不同构造位置(18°N、17°N、15°30′N)附近的26件熔岩样品进行了较为详细的矿物化学和岩石地球化学研究,结合前人的资料,探讨了马里亚纳海槽轴部岩浆过程。
  马里亚纳海槽熔岩为斑状结构,气孔构造,斑晶矿物组合为橄榄石、单斜辉石和斜长石,与特征的亚碱性拉斑玄武岩的矿物组合一致。橄榄石为贵橄榄石,呈自形或半自形,常见熔蚀现象。单斜辉石斑晶主要为普通辉石,仅少量存在,多为它形,主要与斜长石斑晶交互共生呈斑状聚晶。斜长石斑晶以培长石为主,自形,具有聚片双晶结构、环带结构;斜长石微晶以拉长石为主,呈板条状、针状,具中空骸晶结构。以上斜长石斑晶与微晶在牌号上的差异与岩浆演化过程是一致的。
  由橄榄石-熔体饱和表面模型计算获得的马里亚纳海槽18°N处扩张脊之下源区地幔温度平均值为1321.5℃,与前人利用全岩或玻璃的Na(Fo90)、Fe(Fo90)成分估算的结果一致,但低于北斐济海盆(1431±40℃)、北劳海盆(1449±23℃)及正常大洋中脊(1453-1475℃)等地区约100℃,指示马里亚纳海槽与上述区域相比在地幔动力学过程上存在差异。利用斜长石-熔体平衡温度压力计对现有样品数据的计算结果显示,马里亚纳海槽18°N扩张中心之下可能存在有三个深度的岩浆房:10.6km、6.2-5.2km和2.1km(对应压力为3.57kbar、1.91~2.06kbar和0.69kbar);海槽17°N和海槽15°30′N岩浆房深度分别为7.5km(对应压力为2.47kbar)和10.4km(对应压力为3.43kbar)。计算获得的斜长石斑晶平衡结晶温度变化于1110℃-1156℃之间,由斜长石微晶所计算的岩浆冷凝温度为979℃-1104℃之间。计算获得的单斜辉石斑晶平衡结晶温度变化于1152-1207℃之间,压力0.42-5.11 kbar,高于同一样品中的斜长石斑晶平衡结晶温度和压力。上述结果反映,马里亚纳海槽熔岩矿物结晶顺序为橄榄石-单斜辉石-斜长石,基本符合前人提出的弧后盆地的岩浆作用矿物的结晶顺序。
  主量元素特征表明,马里亚纳海槽熔岩属于由玄武质岩浆分离结晶演化而来的一套亚碱性拉斑玄武岩浆系列熔岩。与MORB相比,研究区熔岩具有较高的Al2O3、 Na2O以及稍低的TiO2,反映本区具有与洋中脊岩浆活动不同岩浆演化过程。微量元素组成上,熔岩类似于典型的弧后盆地玄武岩(BABB),且介于正常大洋中脊玄武岩(MORB)和岛弧玄武岩(IAB)之间。微量元素原始地幔标准化蛛网图为“右倾型”强不相容元素富集型,富集大离子亲石元素(LILE)及轻稀土元素(LREE),亏损高场强元素(HFSE)。稀土元素分布形式呈右倾,(La/Yb)N=0.99~1.93,Eu略显正异常(δEu=1.01~1.22,平均值1.067)。Ba/Th、Pb/Ce、Th/Nd、La/Sm、Th/Nb、Ba/Nb、Th/Nb等微量元素比值显示熔岩起源于受多种俯冲组分影响的地幔。本研究数据获得的指示总俯冲组分(Ba/Nb)、深俯冲组分(Th/Nb)和浅俯冲组分(Ba/Th)的微量元素比值,除了表现出前人研究中俯冲组分在马里亚纳海槽弧后区域分布的一般规律之外,也展现出俯冲组分在弧后区域小范围内分布复杂且不均一的特征。俯冲组分加入量的计算结果表明,富水流体对本研究的海槽三个位置的可能影响程度为17°N>18°N≈15.5°N,沉积物熔体可能影响程度为18°N>17°N≈15.5°N。结合前人数据,俯冲组分对弧后盆地地幔的影响程度主要受到马里亚纳岛弧与弧后扩张中心之间距离的控制,兼有加入的俯冲组分沿纬度变化方向存在差异的影响。因此,弧后盆地熔岩中俯冲组分的加入量大体上可以作为指示弧-盆系统构造演化阶段的指标。
[硕士论文] 白文蓉
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:通过CMIP5提供的25个工业革命前控制试验(piControl)模拟数据评估分析了热带太平洋气候平均及两类El Ni(n)o(即东部EP和中部CP型El Ni(n)o)期间海表盐度(SSS)空间结构差异及其与海表温度(SST)、降水和纬向流的关系。结果表明:
  (1)模式对于气候平均SST、降水、SSS和纬向流的空间技巧评分依次减小,SST与SSS空间相关关系证明SSS对SST存在明显的反馈机制。SSS与降水、SSS与纬向流的空间相关说明降水和纬向流均影响SSS。其中,暖池、SPCZ(SouthPacific Convergence Zone)降水与同区域SSS的关系大于纬向流与SSS的关系,而ITCZ(Intertropical Convergence Zone)纬向流和日界线SSS关系大于降水与SSS的关系。
  (2)SSS异常变化与ENSO事件密切联系。SSS异常EOF第一时间序列超前EP型ENSO指数10个月,可能与西风爆发引起西太平洋暖淡水向东积聚有关;SSS异常EOF第二时间序列超前CP型ENSO指数5个月,但模式模拟的超前滞后性不明显。特别的,SPCZ区域SSS异常超前EP和CP型ENSO指数10个月。
  (3)EP型SST和降水水平分布的模拟能力强于CP型,SSS则为CP型强于EP型。CP型模拟的SST、SSS和降水异常中心位置较EP型偏西且强度偏弱;CP型SST、降水和SSS三者空间分布的线性一致性比EP型好,即在CP型中,SST影响降水,进而影响SSS,同时SSS对SST调制的反馈机制较显著,而对于EP型,由于海洋水平平流和非局地效应等因素,使得SST与SSS空间对应较差;
  (4)依据多模式模拟的SSS空间技巧评分高低将CMIP5模式分为两类,技巧评分低(高)的模式模拟SST、SSS和降水异常值的中心位置偏西(偏东)型,引起中心位置偏移的原因与模式模拟赤道太平洋冷舌的位置有关,即赤道太平洋冷舌西伸显著,导致发生El Ni(n)o时SST异常变暖西伸显著,进而使得降水异常和SSS异常位置偏西。同时,技巧评分低的模式还易出现向东南延伸的负SSS异常,原因是双赤道辐合带的东南分支过于明显,即降水偏多,导致SSS偏淡。SSS变化会影响ENSO的发生发展。
[硕士论文] 郭富
海洋化学 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:生源硫化物是自然界中由生物生产、利用或转化的一类含硫物质,它们在硫的全球循环中所起的作用至关重要。二甲基硫(Dimethylsulfide,DMS)作为海洋中最重要的挥发性硫化物,其对全球气候变化以及酸雨等全球性环境问题能起到非常重要的影响。β-二甲基巯基丙酸内盐(Dimethylsulfoniopropionate,DMSP)和二甲基亚砜(Dimethyl sulfoxide,DMSO)分别作为DMS的前体物质和重要氧化产物,在很大程度上影响着海水中DMS的含量和分布。水团作为海洋中重要的水体功能单元,其性质的差异直接影响着生源硫化物的生物地球化学过程。因此,基于水团特征来研究生源硫化物的时空分布特征及其影响因素,有助于更加准确的把握生源硫化物分布变化的影响机制,从而为深入研究海洋生源硫对气候环境的影响提供新的思路。
  极地、亚极地海区能够放大全球气候变化所引起的微观效应,从而起到有效的指示作用。本文基于中国第5~7次北极科学考察白令海调查实验数据,在水团划分的基础上,分析了白令海各水团生源硫化物(DMS、DMSP、DMSO)的时空变化规律及其影响因素。得出的主要结果如下:
  1、白令海海盆区有3个水团,即上层水、中层水和深层水,其中,上层水具有高温、低盐、高溶解氧、高叶绿素、低营养盐的特征;中层水主要特征为低温,其他要素浓度水平介于上层水和深层水之间;深层水具有低温、高盐、低溶解氧、高营养盐、低叶绿素的特征,尤其是硅酸盐浓度较同类海区同深度水体高很多。白令海中陆架区有4个水团,即白令海陆坡水、白令海陆架冷水团、陆架表层暖水和混合变性水,其中,陆架表层暖水具有高温、低盐、低营养盐、低叶绿素特征;陆坡水具有高营养盐、低叶绿素特征;陆架冷水团具有低温、高溶解氧、高叶绿素特征;混合变性水的性质介于陆坡水和冷水团之间。北部内陆架区分3个水团,即阿纳德尔水、阿拉斯加沿岸水和白令海陆架水,阿纳德尔水具有低温、高盐、高营养盐、低叶绿素、低溶解氧的特征;阿拉斯加沿岸水则为高温、低盐、低营养盐;白令海陆架水主要特征为高溶解氧、高叶绿素。此外,白令海区域2012年为冷年(较暖年低2~3℃),2014、2016年为暖年,因此各水团温度2012年最低。
  2、白令海区2012年为冷年(较暖年低2~3℃),2014、2016年为暖年。受此影响,白令海二甲基硫化物的浓度和生物周转速率2012年小于2014年和2016年,例外的是北部内陆架区DMSP浓度2012年大于2014和2016年,可能与DMSP充当细胞内冷冻保护剂有关。二甲基硫化物生物生产速率略高于消耗速率,且生产和消耗速率空间变化趋势一致。白令海DMSO的水平分布趋势为:海盆区<中陆架区<北部内陆架区;DMSP则为:中陆架区<海盆区<北部内陆架区;DMS水平分布无明显规律。
  3、白令海海盆区,各水团DMS的含量大小为:上层水>中层水>深层水,各水团浓度平均值分别在5~15、2~8和0~1 nmol/L之间;在海盆北部靠近陆坡的区域,受气旋式涡流的影响上层DMS高值水舌有明显向下延伸趋势;各水团DMSPd浓度平均值在2~35 nmol/L之间,而DMSPp平均值在6~110 nmol/L之间;上层水和中层水DMS和DMSPd的分布主要受Chl-a的影响,深层水中温盐胁迫影响DMS和DMSPd的分布。
  中陆架区,表层暖水DMS和DMSP浓度较高,DMS、DMSPd和DMSPp平均值分别在2~11、20~40和27~87 nmol/L;陆坡水和混合水次之,平均值分别在0~2、2~40和18~78 nmol/L;陆架冷水团浓度相对较低,平均值分别在0~2、1~18和14~50 nmol/L;表层暖水、陆架冷水团和白令海陆坡水DMS和DMSP分布的受控因素较为复杂,混合变性水受Chl-a影响明显。
  北部内陆架区,阿纳德尔水中DMS和DMSP浓度最低,DMS、DMSPd和DMSPp平均值分别在0~3、12~28和20~80 nmol/L;白令海陆架水和阿拉斯加沿岸水中较高,平均值分别在1~15、12~47和44~120 nmol/L;白令海陆架水DMS与DMSP受温盐的影响明显,阿拉斯加沿岸水和阿纳德尔水影响因素较复杂。
  4、白令海DMSOd和DMSOp的分布趋势一致,其浓度从表层到底层随水深增加浓度降低,表层水团DMSOd和DMSOp浓度均在55 nmol/L以上,底层水团则低于25 nmol/L。从水团分析发现海盆区各水团DMSO受DMS氧化和浮游植物合成影响较大;中陆架区表层暖水主要受生物生产控制;北部内陆架区阿拉斯加沿岸水和白令海陆架水高于阿纳德尔水。
[硕士论文] 王悦
气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:利用1979-2015年NCEP/NCAR月平均再分析资料、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的月平均降水资料(CMAP)以及英国哈德莱中心海表温度月平均资料,采用Kao and Yu(2009)定义CP型ENSO指数的方法,计算了夏季CP型海温(SST)异常指数,并分析了中部型ENSO和海洋性大陆区域(MC)气候异常的联系。同时在分别滤除IOBM(IOD)保留IOD(IOBM)信号和同时滤除IOBM、IOD信号的情况下,研究了中部型ENSO和海洋性大陆区域气候的联系和影响机制,分析了IOD(IOBM)在这种联系中所起的干扰作用。结果表明:
  当夏季CP型SST正异常事件发生时,MC的核心区域(中太平洋)区域出现显著降水和气温负(正)异常,此时MC核心区域有明显的负(正)热源异常,大气受冷却(加热)而下沉(上升),同时潜热释放之外的非绝热加热表现为负(正)异常,易于导致降水负(正)异常。MC区域与中太平洋间主要通过水平环流和垂直环流建立联系。(1)中部型ENSO指数显著正异常时,在对流层低(高)层,MC区域和中太平洋间存在由关于赤道的对称气旋性(反气旋性)环流对而形成的直接联系,并使得MC区域东部辐散(辐合)偏弱,而MC区域西部辐散(辐合)偏强。(2)在垂直剖面上,赤道中太平洋海表温度的正异常和MC核心区域的大气异常冷却有利于促使该地区低层赤道西风异常增强并进而利于CP型SST正异常的维持,并由此通过反Walker环流圈促进MC区域下沉运动增强。此为MC与中太平洋间的直接联系,可由Bjerkness机制进行解释。而位于中太平洋与秘鲁地区的异常垂直环流亦可用这一机制进行解释。MC与中太平洋间的间接联系主要表现在由赤道外低纬和中纬地区均存在的沿弧形路径上的垂直环流而建立的MC与中太平洋地区的联系上。这些弧形垂直剖面上的垂直环流不仅与局地Hadley环流有关,还与热带和中纬度的Rossby波动有关。
  IOD不改变海洋性大陆区域降水负异常的特征,但可造成降水范围的东、西向偏移和增强太平洋上降水正异常。同号年时,IOD使得热带太平洋海温异常表现为负、正的偶极型分布,异号年时为负、正、负的三极型分布。虽然IOD使得同、异号年时MC区域海温异常影响范围不同,但均增强了CP型ENSO与MC区域环流异常的联系。同、异号年均在MC区域对流层低(高)层辐散(合),与之相应的垂直环流在MC和太平洋间形成了一完整的反Walker环流圈,易于造成降水负异常。
  类似地,IOBM亦不改变海洋性大陆区域降水负异常的特征,但影响MC区域降水范围的变化和增强太平洋上降水正异常。IOBM使得MC区域海温异常变化与地表气温变化一致。同、异号年均在MC区域对流层低(高)层辐散(合),易产生下沉运动,有利于造成降水负异常。IOBM基本不影响同号年辐散风和垂直环流运动,但使异号年下沉运动加强。
  以上结果有利于人们深刻认识CP型ENSO对MC地区气候的影响机理以及与热带外环流异常的联系。
[硕士论文] 蒋琳
海洋气象学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:东中国海是一个物产丰富、陆架宽广的海域,很多动力学现象在此发生。近海陆架上的物质输运过程会引起营养物质、幼鱼、沉积物以及污染物的传输等等,具有重大的研究意义。而陆架陷波(coastal trapped waves,简称CTWs)是大陆架和斜坡区域近岸水流变化的主要影响因素之一,对陆架区域的物质交换和混合会产生很大的影响。目前关于CTWs引起的跨陆架输运机制并不清楚,因此本文从理论出发,首次将CTWs机制引入输运讨论。
  首先,推导出适合东中国海特殊地形的CTWs公式。其次,在量级为10-1Nm-2的理想风应力的条件下,将强迫CTWs理论应用到东中国海,研究了东中国海强迫CTWs所致的跨陆架输运。本文将跨陆架流场分别分为4项:地转平衡项(简称GB)、二阶波动项(简称SOW)、底部摩擦项(简称BF)和埃克曼项(简称EK);以及3个模态:开尔文波模态(简称KW)、第一陆架波模态(简称SW1)和第二陆架波模态(简称SW2)来分析。研究发现:从这4项的作用来分析,只有GB项和EK项对输运的影响是持续的,而BF项对输运的贡献仅限于近岸60-240km,SOW项的作用可以忽略;从3个模态的作用来分析,跨陆架输运主要受KW、SW1的影响。同时底摩擦对于跨陆架输运具有重要作用,随着线性底摩擦系数的不断增加,跨陆架输运的波动趋势越来越弱直至近似于平滑斜线。
  东中国海强迫CTWs模式的理论分析是比较理想的情况,为了得到更加真实的结果,本文还对东中国海ROMS(Regional Ocean Modeling System)模式数据进行了分析。结果分析发现从山东沿岸至江苏沿岸存在这一支周期为2.7、4.2和10.4天左右的由北向南传播的CTWs波动,其最大的相速度为10ms-1左右。同时根据所选的沿岸剖面和50m等深线上的跨陆架剖面计算沿岸和跨陆架输运大小,对其用整体经验模态分解(简称EEMD)方法后分解出周期约为2.7、4.2和10.4天由CTWs造成的输运,计算发现CTWs对沿岸输运的贡献明显大于其对跨陆架输运的贡献。
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