厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation, ENSO)包括低频海-气耦合和高频过程, 但 ENSO 动力学中的非线性阻碍了两者对 ENSO 发展贡献的定量分析。最近的一项工作提出了在线低通滤波技术, 通过去除模型中海-气耦合过程中风应力的高频部分, 从而研究低频海-气相互作用对ENSO动力学的影响。本文通过比较使用和不使用在线低通滤波模块的模式, 发现去除高频风力后会延长 ENSO 的周期, 并降低厄尔尼诺现象的多样性, 这证实了高频过程在厄尔尼诺多样性的成因中起着至关重要的作用。

本文利用2010—2019年东印度洋海洋学综合科学考察基金委共享航次数据、Argo(array for real-time geostrophic oceanography)和简单海洋再分析数据(simple ocean data assimilation, SODA), 研究了赤道东印度洋次表层高盐水(subsurface high salinity water, SHSW)的年际变化, 并探讨了其形成机制。仅限于春季的观测资料显示, 来自阿拉伯海的高盐水位于东印度洋赤道断面次表层70~130m深度处, 且具有显著的年际变化。基于月平均SODA资料的研究结果表明, 不同时期SHSW盐度异常的变化趋势存在显著差异, 2010—2015年趋势比较稳定, 而2016—2019年则呈现出显著的上升趋势。通过对SHSW的回归分析表明, 风场和次表层纬向流是控制该高盐水年际变化的主要因子。进一步的分析表明, 赤道印度洋的东风异常导致水体向西堆积, 产生东向压强梯度力, 进而激发出次表层异常东向流, 最终引起SHSW盐度异常升高。此动力关联在印度洋偶极子事件中尤为显著, 这进一步反映了赤道东印度洋SHSW的年际变化受到印度洋偶极子的调制。

本研究基于湾流海域14a(2005—2018年)船载ADCP观测的水平流速数据, 利用Helmholtz分解和波数谱分析等方法, 分离了海域内的地转平衡态涡旋运动和非地转内波运动, 分析了两者的动能在连续波数谱空间的转换尺度, 并初步探讨了影响湾流海域转换尺度的潜在因素。研究结果表明, 湾流强流区的地转平衡态运动活跃, 其转换尺度小于10km, 且季节性差异较小; 弱流区的非地转运动显著强于强流区, 其转换尺度约为15km, 夏季(~28km)明显大于冬季(~13km); 湾流海域的转换尺度受夏秋季频繁发生的飓风向海洋输入的近惯性波动能量影响。同时, 湾流海域转换尺度的深度变化结果表明, 转换尺度与亚中尺度范围内地转平衡态运动的动能水平呈负相关关系, 当地转平衡态运动的动能占主导时, 转换尺度相应减小, 较小的转换尺度对应较弱的非地转内波动能和较强的地转平衡态动能。本研究关于地转运动和非地转运动的有效分离, 有助于理解海洋不同尺度的动力过程及其能量转化。

珠江口沿岸风暴潮灾害频发, 且受台风影响显著。本研究对珠江口赤湾站近30 a(1990—2019)的极端增水进行了分析。结果显示: 近年来该区域年平均增水没有显著变化, 但极端风暴增水( 99.9%分位数)强度显著增强(1.62cm·a^-1), 意味着极端风暴潮灾害强度不断变大; 在这30a里, 有20a的年最大增水发生于台风期间(占66.7%), 2018年超强台风“山竹”引起的增水峰值达254cm, 为近30a最大的风暴潮灾害事件; 增水对台风的最大响应距离约为500~800km。在台风影响范围内, 增水强度与台风强度呈近似的线性关系, 与距台风中心距离则呈指数关系。分别利用台风强度的不同指标(台风中心最低气压、最大风速和最大风速半径), 结合观测站距台风中心的距离, 对增水进行拟合, 发现风速与距离组合对风暴增水的刻画效果最好[S_w=3.23e^-0.0036D×(Γ_w-3.90)+4.48, R²=0.78, RMSE=9.69cm]。这些研究结果可提升对珠江口风暴潮灾害的认识, 为台风风暴潮模拟提供验证资料, 并为风暴潮灾害风险评估与应对决策提供参考依据。

海洋初级生产过程是海洋碳循环的重要组成部分, 影响生物地球化学循环和全球气候变化。浮游植物作为海洋初级生产的主要贡献者, 按粒径大小可分为小型(micro粒级, >20μm)、微型(nano粒级, 2~20μm)和微微型(pico粒级, <2μm)。不同粒级浮游植物初级生产力(size-fractionated primary production, PP_size)对总初级生产力贡献不同, 在海洋物质能量流动及碳循环中扮演着不同角色。本文基于2019年南海西部夏季航次12个站位的生物光学剖面数据, 研究了南海西部分粒级浮游植物叶绿素a浓度和初级生产力的空间分布及它们对总叶绿素a浓度和总初级生产力的贡献百分比。利用各粒级670nm波段的浮游植物吸收系数[size-fractionated phytoplankton absorption coefficient at 670nm, a_ph-size(670)]与光合有效辐射(photosynthetically active radiation, PAR)的乘积[a_ph-size(670)×PAR]建立了南海分粒级初级生产力算法, 对于小型、微型和微微型浮游植物数据集, log[a_ph-size(670)×PAR]与log(PP_size)之间的决定系数R²分别为0.64、0.76和0.67。交叉验证的结果表明, 该算法具有良好的泛化性能。其性能显著优于仅利用浮游植物吸收系数估算分粒级初级生产力的算法, 表明PAR是影响分粒级初级生产力变化的重要因素之一。采用基于叶绿素a浓度的算法估算各粒级初级生产力时, 针对小型和微微型浮游植物数据集, 该算法的性能与本文构建的算法近似; 但针对微型浮游植物数据集时, 基于叶绿素a浓度的算法性能显著较低, 这可能归因于微型浮游植物吸收系数与叶绿素a浓度间的弱相关性。

利用Illumina测序技术研究了皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)消化道、鳃和足部的菌群结构, 以及受哈维弧菌(Vibrio harveyi)胁迫后皱纹盘鲍消化道、鳃和足部肌肉菌群的动态变化。在皱纹盘鲍的消化道、鳃以及足部肌肉中检测到9个门的细菌, 其中变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门, 在3种组织中的占比分别为30.1%~64.4%、37.45%~70.6%和71.1%~85.9%; 拟杆菌门(Bacteroidetes, 5.53%~46.09%)、梭杆菌门(Fusobacteria, 4.43%~36.80%)及软壁菌门(Tenericutes, 0.60%~28.77%)为次优势菌门; 其余为放线菌门等5个菌门和一些未知类群。在属水平上, 皱纹盘鲍消化道内的优势菌属为支原体属(Mycoplasma, 15.85%~34.55%); 鳃组织中的优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas, 54.81%); 足部肌肉中的优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas, 44.83%~69.76%)和Curvibacter(21.24%), 此外还有Pelomonas等菌属。引入病原哈维弧菌后, 随着胁迫时间的延长, 皱纹盘鲍消化道内弧菌的数量由7.2×10⁵cfu·mL^-1升高至10.9×10⁵cfu·mL^-1; 血液内的弧菌数量由2×10³cfu·mL^-1升高至4.7×10³cfu·mL^-1; 在受哈维弧菌胁迫48h后足部肌肉中弧菌的数量下降, 其余时间点足部肌肉中弧菌的数量均增加。除了受哈维弧菌胁迫24h后消化道的Ace、Chao指数以及受胁迫96h后消化道的Ace指数高于对照组之外, 其余时间点鲍消化道、鳃及足部肌肉的Ace、Chao指数均低于对照组。除受哈维弧菌胁迫24h后的鲍消化道、足部肌肉试验组和胁迫96h后的鳃组织试验组中的Shannon指数高于对照组外, 其余时间点均低于对照组。引入哈维弧菌后, 消化道内拟杆菌门及梭杆菌门的丰度均增加; 鳃组织的变形菌门丰度下降, 梭杆菌门的丰度增加; 足部肌肉的变形菌门丰度增加, 拟杆菌门的丰度则下降。在属的水平上, 除了个别时间点外, 消化道内的假单胞菌属、拟杆菌属(Bacteroides)、中度产丙酸菌属(Propionigenium)的丰度均增加, 支原体属丰度则下降; 鳃组织中的拟杆菌属、Kordia、中度产丙酸菌属的丰度均增加; 足部肌肉中假单胞菌属的丰度也增加。本研究从微生态角度探究常见的病原哈维弧菌对宿主体内菌群组成结构的影响, 为进一步研究宿主对病原哈维弧菌的响应机制及弧菌病的防治提供了新思路。

本研究以88种受胁鱼类为研究对象, 基于公开数据和最大熵模型(maximum entropy models, MaxEnt)预测其空间分布规律, 进而对东海及其邻近海域开展系统的保护空缺分析, 并提出了相应的规划建议。研究结果表明, 东海及邻近海域受胁鱼类的热点区面积为1.58×10¹¹m², 主要分布于长江口以南的近海和台湾海峡海域, 其中前10%热点区域面积为5.68×10¹⁰m², 主要分布在台湾岛近岸、澎湖列岛邻近海域、福建和广东沿岸海域。对其分布规律的进一步探究发现, 目前东海受胁鱼类的分布可分为6个区域, 而已有保护区主要集中在I区和Ⅳ区中, Ⅱ区和Ⅲ区则尚未设置任何相关的保护区, 并且大部分受胁鱼类的栖息地均未受到有效保护。本研究结果将为东海及其邻近海域生物多样性保护策略的升级与优化提供科学支撑。

钙化海藻作为一类重要的钙化生物, 不仅能构建稳固礁体, 而且部分藻株能诱导珊瑚幼虫附着变态, 在珊瑚礁生态系统中具有极其重要的生态功能。但是, 面对未来海水酸化与升温的共同作用, 珊瑚藻生理过程会发生怎样的变化, 目前尚不清楚。本文选取了广泛分布于珊瑚礁生态系统中的一种钙化海藻——孔石藻(Porolithon cf. onkodes)为研究对象, 采用3个CO₂分压(pCO₂: 400µatm、1200µatm、1800µatm)和温度(27℃、30℃、32℃)对其培养1个月, 通过监测藻体生长和钙化等参数的变化情况, 探究海水酸化与升温对活体与死亡的孔石藻的影响。研究结果表明, 当温度从27℃升高到30℃时, 活体孔石藻生长钙化没有受到显著影响; 但当温度提高到32℃时, 藻体生长钙化显著下降, 甚至出现溶解现象, 净钙化速率从206.99nmol·cm^-2·h⁻¹ (pCO₂: 400µatm; 温度: 27℃)降至-42.22nmol·cm^-2·h⁻¹ (pCO₂: 1200µatm; 温度 32℃)。类似地, pCO₂增加也会显著抑制活体孔石藻的生长钙化, 而且该抑制作用随着CO₂分压增加而增强。此外, 升温与酸化对藻体叶绿素a含量和净钙化速率均具有交互作用。与活体孔石藻相比, 死亡的藻体骨骼更易受到高温与酸化影响, 当温度升高至30℃或pCO₂提高至1200µatm时, 死亡藻体骨骼净溶解速率均显著增加, 而且高温与酸化的交互作用加速了骨骼溶解速率。研究结果表明了酸化与升温不仅会影响活体孔石藻的生长钙化速率, 而且会加速礁体主要组分(藻体碳酸钙骨骼)的溶解速率, 进而影响到珊瑚礁生态系统。本文研究结果对预测未来气候变化对珊瑚礁生态系统的影响、制定珊瑚礁生态系统保护与修复策略均具有重要的理论价值和生态意义。

深水珊瑚骨骼记录了珊瑚生长环境的精细变化, 但目前对南海深水珊瑚生长的影响因素、演化阶段及其对海洋环境变化的响应仍缺乏了解。本文通过对东沙西南海域深水珊瑚骨骼的化学元素、U-Th年龄进行测定和研究, 揭示8000a BP以来东沙西南海域深水珊瑚的发育演化特征及其控制因素。深水珊瑚常微量元素组合及因子分析表明, 底流活动、初级生产力、陆源物质影响了东沙西南海域深水珊瑚的生长和演化。根据U-Th年龄将深水珊瑚演化划分为4个阶段, 分别为Ⅰ (8000~4500a BP)、Ⅱ (4500~2500a BP)、Ⅲ (2500~1200a BP)、Ⅳ (1200a BP至今)。海底流速、有机颗粒物、海水温度与热含量、生源元素供给的剧烈动荡变化导致了4500~2500a BP珊瑚发育间断, 较强底流活动、较强冬季风和有机颗粒物供给的消长变化影响了东沙西南海域深水珊瑚的演化阶段及其特征。本文研究为深入探究大洋边缘深水珊瑚影响因素、发育演化特征及其对海洋过程的响应提供了新视角。

全面认识海底浅表层地质特征是识别和评价浅层海洋地质灾害的基础, 对海洋资源开发、海洋工程建设等有重要意义。南海东沙北部有多个油气田正在勘探开发, 但目前缺少对东沙北部海底浅表层精细地质特征的系统分析。针对南海东沙北部水深100~400m区域, 综合利用AUV(autonomous underwater vehicle)多波束、AUV浅地层剖面、二维地震、沉积物测试等数据, 识别了浅表层地质灾害因素, 并对其风险性进行了评估。调查发现, 研究区海底表层沉积物总体相对稳定, 发育有沙波、陡坎、冲沟等海底微地貌; 海底以下浅层未见浅层气, 多处发育埋藏古河道。海底沙波的形态和分布特征具有显著的空间差异, 波高大于1m的沙波主要分布于水深134~143m、168~187m、205m以深区域, 并且能够在现代动力条件下发生移动, 观测结果显示海底沙波的发育与内波过程相关。陡坎坡度超过20°, 本文认为这与贯穿浅层的断层有关。

太平洋板块沿希库兰吉海沟俯冲至新西兰北岛下方300km左右, 向南与新西兰南岛发生碰撞, 导致北岛发生顺时针旋转。该区域为研究俯冲带地幔楔变形, 理解俯冲过程中地幔物质运动及其动力学过程的理想场所。本研究利用近震(深度范围在70~150km) S波分裂计算获得了北岛弧后塔拉纳基地区的地幔楔各向异性特征, 结果显示快波方向和延迟时间在空间上存在一定的变化。深度在120km之上的地震对应的快波优势方向为NE—SW, 近似平行于海沟走向, 反映了地幔楔中平行于海沟方向的地幔流动引起的橄榄岩晶格优势排列; 而120km之下地震主要集中在塔拉纳基地区北部, 快波方向为NNE—SSW向, 且延迟时间随深度增大而增加。由于太平洋板块俯冲到100~150km处的俯冲角度急剧变陡至近似直立, 引起深部地幔楔强烈变形。因此, 推测弧后北部深度>120km地震的NNE—SSW快波方向可能是受到地幔楔中平行于海沟走向的地幔流动, 以及俯冲角度变陡而使深部地幔楔强烈变形的共同作用的结果。弧后北部地幔楔深部的拉张作用更为强烈, 是造成各向异性在空间上变化的主要原因。

碳酸盐岩台地的沉积厚度和弹性波速度是评估珊瑚礁发育规模以及结构稳定性的重要参数。本文根据西沙地区琛航岛和永兴岛流动地震台站所记录的远震接收函数波形, 通过识别沉积底部产生的转换横波及其多次波震相, 精确拾取震相走时信息。同时参考岛屿钻井资料和人工地震探测结果, 计算获得了台站下方碳酸盐岩台地的沉积厚度、平均纵波速度和波速比。结果显示: 永兴岛和琛航岛下方沉积体的平均纵波速度约为3.5km·s^-1, 波速比约为2.42, 平均厚度分别约为1.35km和1.55km。计算获得的平均厚度与西沙钻至基底的测井结果较为一致(约1.257km)。琛航岛沉积厚度略大于永兴岛(约200m), 表明碳酸盐岩台地沉积基底的起伏或与生物礁沉积相的差异有关。

群体感应抑制剂能够通过调控致病菌的群体感应系统来降低其致病力, 且不易使其产生抗性突变, 有望治疗或协同治疗细菌性感染, 以应对细菌耐药性问题。本文研究了一株海洋来源的放线菌达松维尔拟诺卡氏菌JS106中的抗群体感应活性物质。采用减压柱层析和高效液相色谱从JS106的发酵液中分离到6个化合物: 1, 6-二羟基吩嗪(1)、6-羟基-1-甲氧基吩嗪(2)、4', 7-二甲氧基异黄酮(3)、N-(2-羟基苯基)乙酰胺(4)、1-甲氧基吩嗪(5)和2-氨基吩恶嗪-3-酮(6)。在测试浓度下, 所有化合物均表现出很好的抗群体感应活性, 对紫色色杆菌的色素产生有显著的抑制作用, 但没有明显的生长抑制。菌株JS106可产生丰富的吩嗪类化合物, 在抗群体感应方面有出色的应用潜力。

为探究不同分子量海蚌类肝素的理化性质、体内抗血栓活性及对出血时间的影响, 本文以海蚌类肝素G2(60.25kDa) 及其 2 种不同分子量的降解产物DG1(24.48kDa)、DG2(6.75kDa) 为研究对象, 首先采用改良的硫酸-咔唑法和BaCl₂-gel 比浊法测定糖醛酸及硫酸基的含量, 利用纳米粒径仪测定粒径、Zeta电位, 并同步利用热分析仪分析热稳定性; 然后通过小鼠黑尾模型和小鼠断尾模型分别研究抗血栓活性及对出血时间的影响。研究结果表明, 随着分子量的降低, 海蚌类肝素硫酸基含量升高, 糖醛酸含量降低, 初始降解温度先升高后降低, 粒径降低, Zeta 电位升高。相对于海蚌类肝素G2, 其适度降解产物DG1具有更高的抑制尾部血栓形成的能力, 同时具有较低的出血风险。

本论文对中国南海来源真菌Penicillium sp. SCSIO 40438的次级代谢产物进行了研究。通过硅胶柱色谱、Sephadex LH-20凝胶柱色谱以及高效液相色谱等多种分离方法对该菌株的发酵产物进行了分离纯化, 并利用核磁共振和高分辨质谱等波谱学方法对分离得到的化合物进行了结构鉴定。从中共分离鉴定到9个化合物: 1-(2-Methylbut-3-en-2-yl)-1H-indole-3-carbaldehyde (1)、1-methyl-2(1H)-quinazolinone (2)、fructigenine A (3)、fructigenine B (4)、2-[(s)-hydroxy(phenyl)methyl]-3-methylquinazolin-4(3H)-one (5)、3-methylviridicatin (6)、3-O-methylviridicatol (7)、viridicatol (8)和(+)-cyclopenol (9)。其中, 化合物1和2为新天然产物。抑菌活性实验表明, 化合物8具有中等强度的抑制金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌活性, 最低抑菌浓度为8.0µg·mL^-1。

2019年在南海北部开展了4个季节的现场调查, 获取了调查海域海水温度、盐度和营养盐等环境要素的实测数据。珠江口西侧近岸海域营养盐表现出明显的季节性和区域特征, 除秋季为潜在的氮限制外, 冬、春、夏季均表现为磷限制, 且春季最为显著, 主要受冲淡水输入和陆架水入侵影响。受西南季风强弱和调查海域海底地形差异的影响, 春、夏季珠江口外跨陆架断面(A断面)上升流强度大于海南岛以东跨陆架断面(B断面), 且夏季营养盐浓度等值线的爬升高度和范围大于春季。黑潮水入侵稀释了陆架坡折处以外海域的营养盐浓度, 冬季75~150m深水体的营养盐浓度相比夏季降低了25%以上; El Niño期间黑潮水入侵增强, 春、秋季A断面的东沙群岛附近海域75~150m深水体的营养盐浓度比相邻站位均低20%以上。春季冷涡中心无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN)、磷酸盐(PO₄^3--P)和硅酸盐(SiO₃^2--Si)相较于边缘区域分别升高了6.42μmol·L^-1、0.71μmol·L^-1和10.03μmol·L^-1, 夏季上升流和中尺度涡共同作用造成了A断面营养盐的凹型结构。综上所述, 南海北部海域营养盐浓度主要受冲淡水、上升流、黑潮入侵、中尺度涡旋等因素的独立或耦合作用, 呈现复杂多变的时空分布。

随着沿海地区经济和人口的不断发展, 人类活动对海湾水质状况的影响日渐加剧。本文以大亚湾为研究对象, 以近20年的调查统计数据为基础, 综合运用变异系数评价、双变量相关性分析、主成分分析、线性回归分析等方法, 对影响大亚湾水质的人为压力要素和海域承压要素所包含的指标进行筛选; 将自身变动幅度较大且对大亚湾水质产生主要影响的指标识别为关键控制指标, 并通过承载力占比的计算对关键控制指标进行量化解析, 继而对指标产生的水质效应进行定量评价。结果表明, 人为压力要素中的围填海面积、生活污水排放量和工业废水排放量这3个指标的变异性大、主成分综合载荷数较高且与大亚湾海域的主要污染物溶解无机氮含量的年际变化有显著相关性, 是影响大亚湾水质的关键控制指标。对这3个指标进行承载力占比计算的结果显示, 围填海面积、生活污水排放量和工业废水排放量的承载力占比分别为6.19%、5.07%和17.51%, 其中工业废水排放的占比最高, 对海湾承载力的影响最大。以上研究显示, 人类活动是造成大亚湾水质恶化的主要原因, 为有效改善大亚湾的海洋环境质量、提高管理水平, 应从岸线整治修复和陆源排污(尤其是工业废水的排放)控制入手, 科学制定管理方案, 推动大亚湾地区的可持续发展。

人工礁是一类人为放置在海底的结构物, 以模拟实现天然礁石的某些特性, 具有加强渔业资源增殖、促进海洋生境修复和支持滨海娱乐休闲等功能。其起源可追溯到数千年前, 但关于人工礁的系统性研究和应用是自20世纪开始的。近年来, 随着人工礁的研究热度与日俱增, 大量的新材料、新结构、新方法和新应用被提出和实践。通过回顾国内外关于人工礁的研究进展, 从人工礁的设计、研究及应用三个方面对当前该领域的现状进行综述, 并对今后人工礁的研究和应用方向进行展望, 旨在为国内人工礁方面的相关工作提供一定的借鉴和参考。

基于同化资料和数值模式, 文章研究了北向索马里流(norward Somali current, NSC)的季节特征和产生机制。NSC在5月开始出现, 在8—9月向北延伸至近15°N, 并形成一个强盛的反气旋式环流。10月下旬, NSC开始减弱, 并于11月消失。NSC由局地沿岸风和东侧西传的海洋波动共同激发。在5—7月, 在局地西南沿岸风的协助下, 东非沿岸流(EACC)跨越赤道进入北印度洋, 形成了NSC。在8—10月, 即便无局地西南沿岸风, 在来自阿拉伯海东边界的海洋波动和EACC共同作用下, 依旧能形成NSC。研究表明, 局地沿岸风虽能诱发近岸的环流结构, 但NSC关联的影响范围较大的反气旋式环流结构则由西传的海洋波动所激发。

黄茅海是位于珠江三角洲西南部的一个喇叭形溺谷河口湾。近几十年来在自然过程和人类活动共同作用下河口的地貌形态发生了巨大变化。文章基于1972—2016年地形图和卫星遥感影像, 对河口岸线和水下地形的变化进行了量化分析, 并构建了三维水动力模型对河口动力对地貌形态变化的响应进行了讨论。结果显示, 土地围垦使得黄茅河口的口门和岸线急剧向海延伸, 水域面积大面积减少。受此影响, 河口的纳潮量减少了近19.61%, 由1972年的11.13亿m³减少为2016年的8.95亿m³。河口的束窄和形态的变化也使得河口出现水位抬升、径流动力增强, 潮差增加, 涨潮历时缩短, 落潮历时延长等变化。未来, 随着河口的淤积充填, 河口的潮汐动力将受到进一步削弱。

利用第五次和第六次国际间耦合模式比较计划(coupled model intercomparison project, CMIP)中全球气候模式的历史时期和未来增暖情景模拟结果, 结合观测资料, 文章对比评估了23个CMIP6模式和32个CMIP5模式对El Niño多样性的模拟能力, 并预估了东部(eastern Pacific, EP)型和中部(central Pacific, CP)型El Niño对未来全球变暖的响应特征。结果表明, 绝大多数CMIP5/6气候模式能够合理地模拟El Niño的多样性特征, 且CMIP6多模式的模拟性能较CMIP5有明显提升。CMIP6模式不仅减弱了EP型El Niño空间模态模拟的离散性, 而且还显著提高了CP型El Niño空间模态的模拟能力; CMIP5/6多模式基本能够模拟出两类El Niño的季节锁相性特征, 但CP型El Niño衰亡时间较观测明显滞后3个月; 同时CMIP5/6多模式模拟的EP型El Niño强度与观测值较为接近, 但CP型El Niño的振幅却强于观测。在未来全球变暖背景下, CP型El Niño事件的发生频率相对于EP型事件将趋于降低; EP型和CP型El Niño振幅强度随着全球变暖加剧将被增强, 且EP型增强幅度显著强于CP型。

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。

海洋细菌由于所处环境的复杂性和多变性, 进化出独特的环境适应机制。基因岛通常携带宿主细菌环境适应性有关的基因, 在推动细菌环境适应性和基因组多样化中起重要作用。假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)在各种海洋生境中广泛分布, 具有重要的工业应用价值和生态修复潜力。文章以深海沉积物中分离的假交替单胞菌SM9913为研究对象, 通过与表层海水中分离的假交替单胞菌TAC125进行比较基因组学分析, 发现SM9913基因组上yicC基因内部整合了一个18kb的基因岛, 我们命名为GIPspSM9913。该基因岛编码整合酶、切离酶以及多套限制修饰系统。数据库检索分析发现GIPspSM9913同源的基因岛在假交替单胞菌、希瓦氏菌(Shewanella)、弧菌(Vibrio)和气单胞菌(Aeromonas)等细菌中广泛存在。定量PCR结果显示, 当切离酶表达时, GIPspSM9913会从基因组上大量切离, 产生无基因岛的SM9913突变株。测序分析表明, GIPspSM9913的切除不会影响整合位点侧翼基因的表达。比较切离突变株与野生菌的运动能力、电转化频率和接合转移效率等, 发现GIPspSM9913可以提高宿主细菌的泳动能力和对外源DNA入侵的抵御能力。

澳洲管体星虫是海南当地的特色海产资源, 隶属管体星虫属。该属在星虫动物门内的分类地位一直极具争议。文章通过高通量测序测定海南文昌地区澳洲管体星虫的线粒体基因组, 与GenBank中收集的星虫线粒体基因组进行比对分析, 解析其基因组序列特征, 并进一步探讨管体星虫属在星虫动物门内的进化地位。结果显示: 澳洲管体星虫线粒体基因组长度为16483bp, 包含38个基因(13个蛋白质编码基因、23个tRNAs和2个rRNAs)。线粒体基因组呈AT偏好, 其A+T的含量为65.87%。分析相对同义密码子使用度发现, 澳洲管体星虫线粒体蛋白质编码基因对结尾为A和U的密码子具有明显偏好性。澳洲管体星虫线粒体蛋白编码基因COX1、COX3、ND5的氨基酸数量与其他星虫比较, 差异较大。澳洲管体星虫与GenBank中收集的星虫线粒体基因组的主编码基因中, COX1、COX2和CYTB基因变异位点比例低, 而ND2、ND4L和ND6基因变异位点比例高, ATP8基因的变异位点的比例最高(83.33%)。采用邻接法(neighbor-joining, NJ)、最大似然法(maximum likelihood, ML)、贝叶斯法(Bayesian inference, BI), 利用线粒体基因组核酸序列构建进化树, 结果显示, 管体星虫属介于革囊星虫属和方格星虫属之间, 与革囊星虫属关系较近, 反而与方格星虫属的关系较远, 与传统的形态学分类不一致。形态学上, 管体星虫属混合了革囊星虫属和方格星虫属的形态特征, 而线粒体基因组构建的进化树更能体现管体星虫属真实且独特的进化地位。

海南岛岸礁的造礁珊瑚代表性种类澄黄滨珊瑚(Porites lutea)是环境适应性较强的块状产卵型珊瑚。探究其遗传结构和连通性将有助于揭示其海南岛岸礁集合种群的遗传多样性格局和幼虫迁移路径, 进而阐明海南珊瑚礁的恢复潜力。文章通过11个P. lutea微卫星标记来分析10个海南岛岸礁地理群体(八所、海尾、大铲礁、邻昌礁、雷公岛、木栏头、铜鼓岭、龙湾、大洲岛和鹿回头)和1个西沙群岛(西沙七连屿)群体的遗传结构。结果显示, 整体上各群体的遗传多样性中等偏低, 平均等位基因丰度 (allelic richness, R_s)为(2.8±1.3)(八所群体) ~ (3.7±1.7)(邻昌礁群体), 平均观测杂合度和期望杂合度分别为0.31 (铜鼓岭群体) ~ 0.54 (大铲礁群体)和0.50 (雷公岛群体) ~ 0.64 (海尾群体)。除海南岛东部龙湾群体、大洲岛群体和西部的八所群体、大铲礁群体之外, 其他7/11的地理群体均呈杂合子缺失。海南岛岸礁澄黄滨珊瑚P. lutea地理群体间的遗传分化显示, 集合种群分为北东南遗传连通带和西岸两支, 支间遗传分化显著, 前者包括北岸的雷公岛群体和木栏头群体、东岸的大洲岛群体, 以及南岸的鹿回头和八所群体。由于珊瑚幼虫随海流迁移而形成的有效的基因流, 消弭了它们之间的遗传分化, 而西岸群体因北部湾沿岸海流交换不畅, 与外部的基因交流受阻。西岸的海尾群体与西南部的八所群体间尽管相距不足50km, 但遗传分化明显, 这可能是由于昌化江径流形成的盐度波动和悬浮沉积物的隔离作用。同样, 铜鼓岭群体因处于铜鼓岭岬角内波影区, 其南部八门湾径流或限制了它与东岸群体的基因交流, 因而呈现近交、低杂合度和非随机交配特性。此外, 由于对离岸礁坡环境的趋同适应, 东岸龙湾群体与西岸的离岸岛礁邻昌礁群体、大铲礁群体和海尾群体之间的遗传相似性更高。以P. lutea集合种群为代表的海南岛珊瑚岸礁有着相对充沛的基因交流, 且因受海流、径流及复杂岸礁环境影响而形成了多层次的遗传分化和基因流格局, 这构成其应对外界胁迫的主要自然恢复力。西沙群体与海南岛岸礁群体之间的遗传分化较大, 呈现显著的地理隔离。西沙七连屿可能由于自身珊瑚礁健康状况的衰退而丧失了对海南岛珊瑚幼虫的补充能力。

文章以我国东南沿海重要的经济鱼类黄鳍棘鲷(Acanthopagrus latus)为研究对象, 通过对50尾野生黄鳍棘鲷基因组重测序开发单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)标记, 并利用MassARRAY^®质谱分析系统对部分SNP标记进行验证。研究结果如下: 1) 50尾野生黄鳍棘鲷重测序共产生约233.48Gb原始数据(raw data), 过滤接头和低质量数据后, 共获得233.43Gb数据, 每个样品平均数据量为4.67Gb, 平均鸟嘌呤胞嘧啶(guanine cytosine, GC)含量为42.85%, Q20在96.56%以上, Q30在91.1%以上, 过滤后数据与参考基因组的比对率为98.06% ~ 99.47%; 2) 通过基因分析工具(genome analysis toolkit, GATK)分析, 从50个个体中共挖掘出13843766个SNP, 经过滤后获得6501个高质量SNP; 3) 从高质量的SNP标记中, 随机挑选30个SNP使用MassARRAY技术进行分型, 其检出率(可以分型的位点)为98%, MassARRAY分型结果与基因组重测序分型结果一致率为64.83%, 这说明两种技术在SNP分型方面存在差异。综上所述, 本研究初步建立了黄鳍棘鲷SNP标记挖掘、过滤与验证的方法, 开发的SNP位点可用于后续黄鳍棘鲷增殖放流效果评估及基因组选择育种研究。

为了解“海马”冷泉区浮游动物的垂直分布以及冷泉活动可能对上方浮游动物群落产生的影响, 2020年9月在“海马”冷泉区的5个调查站位使用浮游生物分层拖网对1250m以浅的浮游动物垂直分布进行了调查。使用浮游动物图像扫描系统(ZooScan)对不同水层的浮游动物样品进行了分析, 获取了浮游动物的丰度、生物量和粒径谱的垂直分布特征。结果显示: 浮游动物丰度和生物量主要集中在0 ~ 100m水层, 低于100m后, 浮游动物的丰度和生物量随着水深增加均快速下降, 在1000 ~ 1250m水层平均分别仅为8.33个·m^-3和12.10mm³·m^-3。 总体看来, 桡足类是各水层浮游动物的优势类群, 胶质类浮游动物在深层中的占比上升。“海马”冷泉区不同站位和水层标准化生物量谱斜率的变动范围为-0.94 ~ -0.57, 截距的变化范围为-2.10 ~ 5.94。从表层到底层, 浮游动物标准化生物量谱基本呈现斜率逐渐增大而截距逐渐减小的趋势。这反映了浮游生态系统的生产力水平从表到底逐渐下降, 但浮游食物网的能量传递效率逐渐增加。甲烷气体渗漏强度最大的ROV1站位在1000 ~ 1250m水层表现出异常的粒径谱特征, 生物量谱的斜率a显著低于同水层其他站位, 同时在600 ~ 800m水层出现浮游动物丰度的相对高值, 推测该站位的浮游动物群落结构可能受到冷泉区甲烷渗漏的影响。

具有共生体的浮游动物胶体虫在寡营养海域的有机碳循环和硅循环过程中发挥着重要的作用, 但对于胶体虫的研究较为薄弱。文章利用走航式采样和虎红染色方法, 首次揭示了北印度洋—马六甲海峡—南海跨多个海域表层水中胶体虫的物种多样性、生物地理及其季节变化。研究海区胶体虫的物种数非常丰富, 春季17种、冬季高达27种; 北印度洋—马六甲海峡的多样性在春季普遍低于南海、但在冬季则高于南海, 表明北印度洋—南海生物多样性的区域地理分布受东亚季风影响显著。胶体虫群落结构的变化也存在生物地理上的差异、且受东亚季风影响显著, 如胶球虫科(Collosphaeridae)在春冬季均具绝对优势、球虫科(Sphaerozoidae)只在冬季显著增加; 春季和冬季的优势种组成也有不同, 表明表层水体中胶体虫的群落组成受季节变化影响显著, 东亚季风影响下表层水混合增强, 导致属种组成发生显著变化, 进而表现出季节变化是控制研究海区胶体虫群落结构的主因。胶体虫的丰度则与区域环境密切相关, 如马六甲海峡至巽他陆架春、冬季均较低, 南海次之, 北印度洋春、冬季都相对较高, 反映出其对特定海洋环境的适应性, 推测大尺度下区域的影响要高于季风变化的控制。可见, 胶体虫的物种多样性和绝对丰度能够反映出不同的生态环境信号, 为今后利用胶体虫替代指标进行古海洋和古环境重建研究提供重要的观测数据和基础参考。

中沙环礁位于中国南海的中心地带, 是连接东沙、西沙和南沙群岛的重要枢纽。文章基于中沙环礁地形、地质采样、多道地震等调查数据, 选取水深、沉积物类型、构造、滑坡易发区和坡度5个影响因子, 采用K均值聚类算法(K-means)和层次分析法对中沙环礁的稳定性进行定量分析, 将研究区划分为稳定性好、较好、中等、较差、差5个等级。分析了不同因子对中沙环礁稳定性的影响, 其中沉积物类型、坡度和水深是影响台地稳定性的主要因素。台地周缘斜坡区稳定性主要受坡度、断裂构造和滑坡易发区等因素的控制, 而台地周缘斜坡外深水区坡度因子贡献最大, 整体上环礁北部和西部的稳定性优于东部和南部。环礁台地和台地周缘斜坡外深水区稳定性最好, 越靠近台地斜坡稳定性逐渐变差, 台地斜坡上缘区域稳定性最差。评价结果可为研究区的开发规划、海底管线工程建设及防灾减灾提供基础地质服务。

广西钦州湾是中国南方重要河口型海湾, 近期在高强度人类活动影响下, 钦州湾水动力过程发生变化, 对港口航运和岸线稳定性产生影响。文章基于1985年和2020年两期岸线和水下地形数据, 采用水动力-沉积动力耦合的数值模型系统模拟了近35年工程建设和海岸围垦对钦州湾水动力和未来水下地形演变的影响。结果表明, 围填海工程略微增加了龙门水道和外湾地区的潮汐场流速, 有利于优化流路的空间分布格局; 同时, 围垦改变了潮汐不对称性分布, 变化较大区域发生在茅尾海北部、龙门水道、外湾中部和三墩公路周边, 对滩潮格局发育和局部冲淤态势产生影响; 钦州湾中部龙门水道侵蚀略微增加, 但变化范围更为集中, 外湾地区变化幅度略微减少, 变化趋势向东西两侧水道集中。总体而言, 围垦工程导致钦州湾水下地形变化趋于稳定。钦州湾围垦工程对动力地貌稳定性产生重要影响, 对维持港口航运和海岸带经济可持续性发展具有积极意义。

从一块腐烂的鲸鱼骨头分离鉴定了一株真菌Penicillium sp. S2014503。利用大米固体发酵培养技术从该菌产物中获得10个化合物, 通过核磁共振波谱数据比对分析结合质谱数据分析, 手性化合物测定旋光值或者进行X-射线单晶衍射分析后将这10个化合物分别鉴定为emodin (1)、citreorosein (2)、tetrahydro altersolanol B (3)、conioxanthone A (4)、chrysogine (5)、pyramidamycin B (6)、germicidin O (7)、2-(6-hydroxy-5,7-dimethylbenzefuranone-4-yl) acetaldehyde (8)、astrophenone (9)和chenopodolans A (10)。经生物活性测试发现, 化合物1和2对藤黄微球菌具有弱的抑制活性, 化合物1、2和4对卤虫幼虫具有显著的致死毒性。此外, 化合物1是中药大黄和虎杖的主要致泻成分。文章首次报道了来源于海洋动物样品鲸鱼骨的真菌Penicillium sp.能够生产大黄素类等活性天然产物。

文章以香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis)为原料制备牡蛎酶解产物(oyster hydrolysis, OH), 分析其基本营养成分和氨基酸组成, 并探究其对甲磺酸溴隐亭致产后缺乳症大鼠的泌乳功能改善作用。结果表明: OH粗蛋白含量较高, 其次是总糖, 而脂肪含量较低, 肽含量为33.4%; OH中必需氨基酸占总氨基酸的39.8%, 且含有较高比例的支链氨基酸。动物试验结果表明: 相较于模型组, OH高剂量组大鼠泌乳量显著增加(p < 0.05)且优于阳性对照组; OH各剂量组均极显著提高了缺乳大鼠乳腺组织器官指数(p < 0.01), 其效果接近于阳性对照组, 但未能恢复到正常水平; 苏木精-伊红染色观察结果显示, OH各剂量组乳腺组织腺泡较多, 腺泡呈现圆形且充盈, 内有较多的分泌物, 腺泡有明显扩大增生, 相较于模型组, 有明显的恢复; 与模型组比较, OH各剂量组血清和乳腺组织催乳素(prolactin, PRL)、催乳素受体(prolactin receptor, PRLR)含量显著提高(p < 0.05), 说明OH能够促进缺乳大鼠催乳素分泌, 而血清多巴胺(dopamine, DA) 的含量极显著降低(p < 0.01), 表明OH能够降低由溴隐亭导致的多巴胺含量过高。 此外, OH能显著提高乳腺组织中乳糖(lactose, LC)、甘油三酯(triglyceride, TG)含量(p < 0.05), 提高了乳汁营养成分; OH各剂量组血液中平均血红蛋白(mean corpuscular hemoglobin concentration, MCHC)、红细胞(red blood cell, RBC)的数量也显著增加(p < 0.05), 对产后气血不足有一定的改善作用。因此, OH能够改善缺乳症状, 提高产后泌乳量, 具有促进泌乳的潜力。

合理的红树种间组成结构是有效发挥红树林湿地生态价值的前提, 明确的红树林种间分布信息是开展红树林生态系统治理和规划工作的有效依据。针对海南八门湾红树林湿地, 基于高分三号(GF-3)全极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)和高分六号(GF-6)多光谱遥感数据, 本文提取了35个红树林遥感特征, 利用极端梯度提升树(eXtreme gradient boosting, XGBoost)算法开展了特征重要性排序、特征筛选和红树林种间分类实验, 将其与传统的支持向量机(support vector machine, SVM)、随机森林(random forest, RF)机器学习算法进行精度比较, 并基于XGBoost算法进行了3种特征组合方式(优选特征、多光谱特征、全极化SAR特征)的分类精度比较, 旨在探索XGBoost对红树林种间分类的适用性和光学与全极化SAR数据对红树林种间分类的能力。结果表明: 1) 识别红树林种类的优势特征依次为多光谱的光谱波段、极化分解参数、光谱植被指数, 且仅利用前8个优选特征(绿光波段反射率G、蓝光波段反射率B、Yamaguchi面散射分量Y_s、近红外波段反射率NIR、增强型植被指数EVI、比值植被指数RVI、归一化植被指数NDVI、Freeman面散射分量F_s)即可达到较高分类精度。2) 对于八门湾红树林湿地, XGBoost算法的红树种间分类总体精度最高, 为86.16%, 卡帕系数为0.836, 比SVM和RF算法高3% ~ 8%; 优选特征的红树林种间分类精度比单独的多光谱特征或全极化SAR特征高10% ~ 12%。3) 八门湾红树林总面积约为797.58hm², 共有白骨壤、海莲、红海榄、杯萼海桑、角果木、榄李、木榄、正红树、海漆9种优势真红树, 杯萼海桑和木榄的面积较大, 分别占全部红树林面积的45.46%、21.21%。

为开展南海西沙海域海水重金属质量浓度水平测定及来源分析, 2021年12月采集了西沙海域6个站位的0 ~ 200m深度分层海水样品共24个。6个站位的温度、盐度、浊度、溶解氧、有色可溶性有机质和叶绿素的垂直剖面数据由盐温深测量系统现场测定。海水样品中的重金属质量浓度采用电感耦合等离子体-质谱仪进行测定, 各站位Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As、Fe、Mn的质量浓度平均值范围分别为0.22 ~ 20.79µg·L^-1、未检出~ 0.25µg·L^-1、1.90 ~ 15.90µg·L^-1、0.13 ~ 0.17µg·L^-1、0.54 ~ 1.31µg·L^-1、0.29 ~ 0.33µg·L^-1、2.93 ~ 3.17µg·L^-1、0.39 ~ 1.23µg·L^-1、0.35 ~ 1.14µg·L^-1; Hg在各站位均未检出。仅有D2 ~ D4站位的5m层海水中Cu或Zn浓度超过国家海水水质一类标准(GB 3097-1997), 重金属的水平和垂向空间分布特征受陆源输送、环境因子和人类活动等影响。主成分分析结果表明西沙海域海水中重金属主要存在3类来源: 船舶排放、陆源农业径流、陆源碎屑和工业生产排放。文章中的海水重金属质量浓度基本在南海海域前人报道值范围内, 但表层海水中Cu、Pb、Zn、Cd质量浓度与1998年南海海域背景值比较有数量级的升高, 可能反映了近年来区域日益增强的人类活动的影响。

海参具有重要的海洋生态、食用和药用价值, 目前我国野生海参资源严重枯竭, 开展人工繁育是恢复海参种群资源的重要途径, 了解海参产卵行为的调控激素对于开发人工注射催产药剂具有十分重要的意义。文章对海参中发现的可调控海参产卵行为的激素进行了综述, 并对未来的研究进行展望, 以期为深入揭示海参产卵行为的关键机制以及开发海参的人工注射催产药剂提供参考。

人为活动引起的二氧化碳(CO₂)等温室气体排放是驱动全球变暖的主要因素。全球变暖对粮食、水资源、能源、经济安全等领域均产生了严重威胁。减缓全球变暖势在必行, 不仅需要大规模减少CO₂等温室气体排放, 还需要大量部署CO₂移除(carbon dioxide removal, CDR)技术(又称负排放技术), 主动从空气中移除CO₂并长期封存, 尽快使全球CO₂净排放减少为零, 达到“碳中和”。海洋占地球表面积的70%, 是最大的活跃碳库, 具有巨大的CO₂吸收潜力。基于海洋的CDR是实现碳中和的必要途径, 海洋CDR理论、方法、技术研究已成为热点和前沿领域。目前, 海洋CDR的研究认知仍相对较弱, 具有广阔的发展空间。缓解全球变暖的迫切需求促使海洋碳汇基础理论和海洋CDR研究快速发展, 原创性进展不断出现。本文主要综述铁铝假说的理论基础, 探讨基于“海洋铝施肥”的CDR发展潜力。铁铝假说认为, 铝可增强上层海洋浮游植物固碳, 降低生源碳分解速率, 提高海洋生物泵效率, 增加碳向深海输出、封存, 调控海洋碳汇的形成, 影响大气中CO₂的浓度。与铁一样, 铝可能也是影响地球历史时期和现代气候变化的关键因子。通过提高铁的利用效率和向深海碳输出效率, 铝可以弥补人工海洋铁施肥的不足, 赋予海洋铝施肥成为新型的基于自然碳汇的CDR方法和技术的潜力。作为一种CDR方法, 海洋铝施肥尽管具有潜在高效的特点, 但还处于较为初级的概念阶段。本文提出, 应当从上层海洋浮游植物固碳、生源碳向深海输出、碳的长期封存三个方面, 进一步研究铝增强海洋碳汇的作用机制, 完善铁铝假说和海洋铝施肥的理论基础; 并在不同时空尺度上检验海洋铝施肥的CDR效能及其潜在环境影响, 为基于海洋铝施肥的CDR技术开发和应用提供科学基础。

海-气界面的物质和能量交换是导致全球气候和生态环境变化的重要原因。作为我国和西北太平洋最大的陆架边缘海, 南海的大气沉降在其外源输入中占有重要地位。随着南海周边国家经济社会的持续快速发展, 人为源污染物通过大气沉降向海洋的输送日益增强, 势必会对南海生态环境产生不可忽视的影响。基于近30年来南海生源要素、微痕量元素以及新污染物微塑料大气沉降的研究报道, 本文系统总结归纳了南海大气干湿沉降物浓度、干湿沉降通量及其影响因素, 并对其生态环境效应进行了分析。结果表明: (1)南海大气颗粒物浓度相较我国东部近海要低, 且基本没有酸雨的沉降, 但受东南亚生物质燃烧和我国化石燃料燃烧排放影响, 南海大气碳质气溶胶浓度和沉降量处于较高水平; (2)南海大气干湿沉降营养盐中均以氮占绝对主导地位, 且各形态氮的比例在不同海域存在较大差异, 沉降物的营养盐结构严重失衡; (3)气溶胶中人为源金属元素的溶解度较高, 多数成分以湿沉降为主, 大气微塑料多以纤维形态存在, 气象条件(降水量、风速等)、源排放强度是控制大气成分浓度和沉降通量的主要因素; (4)大气氮沉降约占南海表层氮输入总量的20%, 大气氮的输入会加重海域的低氧和酸化, 且营养物质沉降对浮游植物的爆发性增殖有重要作用, 大气沉降会对南海这一寡营养生态系统产生多重复杂影响, 这与海域水文条件、初始营养状况、浮游植物类群以及大气成分和沉降特征等密切相关。今后应注重在研究的深度和广度上持续发力, 聚焦各类大气成分尤其是有机态氮磷和新污染物干湿沉降的精准化常态化监测, 从多学科交叉角度深入探明生源要素和微痕量元素大气沉降与南海生态系统之间的影响与反馈机制。大气沉降是南海生物地球化学循环的重要一环, 对南海生态环境的影响是一把“双刃剑”。随着未来南海陆源物质大气沉降作用的持续增强, 这一影响必将更趋复杂和深远。

吕宋海峡是连接南海与西太平洋的唯一深水通道, 也是调节南海环流及其热力特征的关键海洋通道。在大尺度西边界流、中尺度涡、热带气旋等众多因子的共同影响下, 吕宋海峡输运表现出显著的多时间尺度变率特征, 其中热带气旋是影响该海域强烈且频繁的天气过程之一, 解析吕宋海峡输运与热带气旋之间的动力联系也是近年来南海海洋研究的热点之一。本文主要从吕宋海峡附近热带气旋活动特征及其对黑潮、吕宋海峡附近环流结构、吕宋海峡输运的影响等方面回顾最新的研究进展。最后, 本文认为接下来应当在热带气旋调制吕宋海峡输运的机制, 以及对吕宋海峡输运年际变化的贡献等方面加强研究。

本文基于观测数据和模式产品, 探讨了南海西边界流(South China Sea western boundary current, SCSwbc)区域海洋涡旋的统计特征、涡致热输运并重点探讨了两类冬季环流形态及其风场分布对它们的影响。结果表明研究区域的涡旋气候态上存在旋转速度很强, 半径较大, 振幅略高于平均值的涡旋统计特征, 其中气旋式涡旋(cyclonic eddy, CE)的占比约为56.8%。并且涡旋的生成和消亡主要发生在冬/春季, 而涡旋的振幅、半径和旋转速度在夏/秋季发展到顶峰。年际时间尺度上, 年平均经向风应力与反气旋式涡旋(anticyclonic eddy, AE)的振幅、半径、旋转速度和消亡均有较好的相关性, 但与CE特征的相关性并不好。“O” 型冬季环流模态下, 风场和南海西边界流显著减弱, 冬季环流在越南沿岸发生向东分支。涡旋在“O”模态下吸收平均流能量迅速发展, 在越南沿岸东部地区产生了强的涡致热输运(eddy-induced heat transport, EHT)。同时, 涡旋内部旋转速度减小且反气旋式涡旋个数减少; “U” 型冬季环流模态下, 情况则相反。

孟加拉湾典型地形对潮汐的影响机制尚未得到深入研究, 故本文基于FVCOM(finite-volume community ocean model)设置了一组控制试验和三组对照试验, 通过数值试验手段理解湾顶和两侧陆架地形, 以及陆架区域显著的峡谷地形对该区域潮汐的影响机制。试验结果显示: 恒河峡谷有利于减小峡谷附近的潮波振幅, 但对湾顶潮差影响不大; 顶部陆架宽度有助于增大潮波振幅, 增大湾顶的潮差; 东侧陆架有助于增强开尔文波, 增大湾顶潮差, 但影响不如顶部的陆架显著; 西侧陆架仅对西部局地有影响, 对整体同潮图分布影响较小。