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。

结合南海海域的地形条件、地质构造、地震学特征以及历史地震记录，在回顾总结国内外学者研究的基础上，分析了南海可能引发地震海啸的震源区域，并讨论了在我国南海沿岸发生海啸灾害的潜在可能性。采用目前在国际上广泛使用的COMCOT海啸模式，对马尼拉海沟的潜在地震引发的海啸进行了数值模拟计算，计算中包含了由地震参数到海面初始变形的转换、海啸的深水传播过程以及海啸的浅水传播过程。采用三重嵌套网格，外层网格对应于大范围的深水区域，使用球坐标系下的线性控制方程；第二层网格对应中等范围的较浅水区域，使用球坐标系下的非线性控制方程；第三层网格对应小范围的浅水区域，使用直角坐标系下的非线性控制方程。由模拟计算得到的海啸传时分布、近岸海面升降强度、四个特定点上海面高度随时间变化等的结果表明,我国南海沿岸遭受海啸袭击的可能性是存在的，应进一步对南海海啸进行监测、预警和研究。COMCOT模式性能良好，可用于对南海潜在地震海啸的进一步模拟研究。

通过分析ICOADS海洋气象资料，结合ISCCP短波辐射和OISST海面温度，研究并探讨了ENSO等大尺度海气相互作用过程背景下南海海表面温度（SST）的年际变化。研究表明，南海SSTA的年际变化和ENSO关系密切，并且分为两个阶段。以增暖事件为例，在厄尔尼诺（El Nino）发生年的冬季和消亡年的夏季，南海出现了两次显著增暖。第一次增暖出现在El Nino盛期，是El Nino影响的一部分，这时南海云量减少，净太阳辐射通量增加，SST上升。第二次增暖出现在El Nino结束后的夏季，不是El Nino直接作用的结果；这时夏季风减弱，一方面使得海洋的潜热损失减少，另一方面减弱了越南东部沿岸的上升流，两者的共同作用导致SST增加。

2008年3月6日至2008年4月9日, 在南海北部外陆架与陆坡上的沙波区进行了海底流速的连续观测，观测结果表明潮流与海流较弱，但时有流速达30—77cm.s-1的海底强流发生。强流方向与南海北部内波传播方向相对应，多分布在偏NW向与偏SE向。偏SE向流强于偏NW向流，与内波在传播方向上的下坡流大于上坡流的特征一致。对流速序列进行了旋转功率谱分析，结果表明，高于M2分潮的频率中，众多的振荡分量具有内波流性质，说明阵发性强流为内波所致。采用观测流速计算了沙波的移动速度，计算结果得出强流能起动海底泥沙，由于NW向传播（上坡方向）的内波导致了SE向（下坡方向）的净流动，沙波偏SE向移动，但沙波移动速度不大，小型沙波移动速度小于1.6m.a-1。采用潮流、风暴潮耦合模型计算了强台风驱动的海底流速过程，表明潮流、风暴潮耦合也能移动海底沙波，但沙波移动方向与台风路径相关，不一定为SE向，且移动距离更小，潮流、风暴潮耦合不是沙波移动的主要动力机制。

基于1987年9月到1988年8月期间南海北部的一个浮标资料, 首先分析了美国环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)联合推出的再分析风场在南海北部海域的适用性, 结果表明NCEP/NCAR再分析风场在一定程度上与浮标观测结果相一致。然后利用NCEP/NCAR再分析风场作为海浪模式输入场, 评估了WAVEWATCHⅢ(WW3)和SimulatingWavesNearshore（SWAN）这2个海浪模式在南海北部海域模拟海浪的能力, 结果表明在季风和季风转换期间, WW3模式和SWAN模式对有效波高的模拟能力几乎一致。在季风期间, WW3模式对平均波周期的模拟能力优于SWAN模式; 而在季风转换时期, SWAN模式模拟平均波周期的能力较好。此外, 还利用WW3模拟结果分析了南海北部海域海浪的空间分布特征, 分析结果表明有效波高受季风影响呈显著的季节变化, 平均波周期呈现相对显著的半年变化。

采用SODA海洋同化产品的月平均资料,本文分析了阿拉伯海东南海域表层盐度的季节变化特征，发现局地海面淡水通量不能解释盐度的变化。两个典型区域的表层海水盐度收支分析表明，海洋的平流输送是造成阿拉伯海东南海域盐度冬季降低、夏季升高的主要原因，而淡水通量仅在夏季印度西侧沿岸区域造成盐度降低。冬季，东北季风环流将孟加拉湾北部的低盐水沿同纬度输送到阿拉伯海，然后向北输送，使表层海水盐度降低；夏季，西南季风环流把阿拉伯海西北部的高盐水向南、向东输送，使阿拉伯海东南海域盐度升高。受地理位置因素的影响，阿拉伯海东南海域表层盐度的变化冬季明显强于夏季。

利用1958—2005年(共48年)有关南海西沙群岛的气象资料与ENSO观测资料, 从气温、降雨、台风3个方面研究南海西沙群岛海域气候异常与ENSO事件之间的关系。结果表明, 南海西沙群岛海域气候异常与ENSO事件存在非常密切的关系, 具体表现如下。气温方面, 南海西沙群岛海域逐月气温距平百分率与月ENSO指数存在显著的统计正相关关系, 在厄尔尼诺期间一般表现为气温偏高(正距平), 拉尼娜期间则相反; 功率谱分析显示该地区气温异常存在明显的周期性, 并且周期与ENSO事件的周期非常一致。降雨方面, 年平均ENSO指数与西沙群岛海域年降水量存在显著负相关,典型拉尼娜年的降雨量比厄尔尼诺年多约50%。台风方面, ENSO指数与到达该地区的热带气旋频次存在显著的统计负相关关系, 在厄尔尼诺期间的热带气旋频次比拉尼娜期间明显要少。

利用ECOM模式模拟南海正压M2、S2、K1、O1分潮, 对南海潮能通量及潮能耗散进行研究。结果显示, M2、S2、K1和O1分潮分别有38.93、5.77、29.73和28.97GW的能通量经吕宋海峡传入南海, 并有2.42、0.36、8.67和7.86GW的能通量由南海经卡里马塔海峡传入爪哇海。由东海及吕宋海峡西北部传入台湾海峡的M2分潮能通量为25.28GW。半日潮进入北部湾和泰国湾的能通量较少(6.52GW), 全日潮则较大(24.74GW)。通过民都洛和巴拉巴克海峡断面, 全日潮由南海向苏禄海共输送12.28GW的能通量, 而半日潮则由苏禄海向南海输送1.92GW的能通量。由模式输出结果估计得到的南海各局部海域的底摩擦耗散与净潮能通量存在差异, 为使二者平衡, 可对南海不同海域的底摩擦系数进行调整。依净潮能通量与底摩擦耗散平衡关系计算得到台湾海峡、北部湾、泰国湾及南海深水海域的底摩擦系数分别为0.0023、0.0024、0.0023和0.0021。

作为一种新的地球化学指标方法，多参数生物标志物法已被广泛应用于重建浮游植物生产力。这个方法假设沉积物中生物标志物含量基本可以反映光合层浮游植物的生产力。但对于这个假设还缺乏现场的证据验证，尤其是西太平洋边缘海地区现场证据。本文对南海表层沉积物中的浮游植物生物标志物含量分布进行了研究。通过对南海77个站位的调查，发现硅藻、甲藻和颗石藻3种主要浮游植物生物标志物的总含量变化范围为55—1 147 ng?g–1，陆源生物标志物C27+C29+C31正构烷烃总含量变化范围为57—732 ng?g–1。浮游植物生物标志物高值主要分布在近岸区、越南外部及巽他陆架北部的2个上升流区等高生产力区。研究表明，生物标志物的含量分布与现代海洋调查和其他古生产力指标对比显示生物标志物法基本可以用来重建生产力。相对于总有机碳含量（Total organic carbon，TOC）和蛋白石，生物标志物指标可以更准确地重建南海生产力。同时我们也发现，由于氧化降解和陆源冲淡效应的影响，在南海北部陆坡区和吕宋西北上升流区表层沉积物中生物标志物的含量与表层生产力的变化出现偏差，因此，在南海利用沉积物中生物标志物含量重建生产力存在区域性限制。

根据历史文献分析，已知南海海名最早出现于周宣王（827BC—782BC在位）时的《江汉》诗中。秦汉之间214BC—111BC时著的《山海经?海内东经》篇，记述了现时广东省三水和广州以南地区当时为海，称南海。这可从《史记》和《汉书》的记述，以及现代珠江三角洲的考古学、第四纪地质学和河口演变的研究成果所证实。南海古时别名涨海。明清时期外国人称为大明海和大清海。清朝以来，外国人把它翻译成（或称作）英文“South China Sea”，而近代某些中国人再把这个英文名词直译成汉文“南中国海”，忽视“南海”固有的中文名称。民国和中华人民共和国政府先后出版的地图和其他正式出版物，皆只用“南海”名。

根据2006年10月至2007年9月南海北部大陆架海域4个航次底拖网调查资料, 分析了该海域渔业资源的种类组成、种类丰富度和渔获率的空间分布。结果表明, 渔获种类数以湛江断面最多(405种), 汕头断面最少(337种)。种类数随水深变化呈非对称正态分布, 以40—80m水深组种类数最多。物种丰富度指数D的空间分布与种类数基本一致。在总渔获物中, 鱼类、头足类和甲壳类3大类群重量组成比例为80:12:8, 在断面分布上, 组成比例鱼类以珠江口断面最高, 头足类以湛江断面最高, 甲壳类以阳江断面最高。在水深分布上, 鱼类占比随水深的增加而增加, 头足类占比在40—100m水深较高, 甲壳类在10—20m浅水区最高。鱼类最主要的优势种有6种, 其中, 深水金线鱼主要在90—120m水深占优势, 黄鳍马面鲀在60—90m水深占优势, 条尾绯鲤在60—120m水深占优势, 单棘豹鲂鮄在120—200m水深占优势, 六指马鲅在30—60m水深占优势, 龙头鱼在10—30m水深占优势。鱼类渔获率断面分布以珠江口和粤西海域较高, 汕头海域最低; 水深分布渔获率随水深的增加而增加。头足类渔获率以粤西和珠江口海域较高, 粤东海域较低; 在100m水深范围内, 渔获率随水深的增加而增加, 100m以深渔获率减少。甲壳类渔获率以阳江断面最高, 其他断面均较低; 10—20m浅水区渔获率最高。通过与历史资料比较, 南海北部渔业资源衰退后种类更替现象十分明显, 大型优质种类数量大幅减少, 小型低值鱼类和头足类数量明显上升, 受近海捕捞压力较大影响, 鱼类的渔获率呈现随水深增加而增加的分布趋势。

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在沉积盆地的定量模拟研究中，建立各种数值模型是研究的基础。由于裂谷盆地在科学研究和油气勘探上的重要性，对其数值模型的研究一直受到高度重视，提出了众多理论模型。本文选择影响较大的或对南海被动陆缘研究有重要作用的数值型进行介绍，包括最基础的McKenzie瞬时拉伸模型，以及后来发展起来的限时拉伸模型、单剪伸展模型、挠曲悬臂梁模型、伸展随深度变化的模型和多幕拉伸模型。重点介绍各个模型的基本假设、应用条件、盆地演化的数学表达式，分析各模型之间的异同点和相互关系。文中还列举了南海北部的一些研究实例，以帮助深入理解不同数值模型的方法和应用。

从南海北部巴士海峡深海沉积物中提取到高质量的总DNA, 通过TA克隆构建了含有23个可操作分类单元(OTU)的16S rRNA基因文库, 选择各OTU中代表性克隆子进行测序与系统发育分析, 结果表明, 南海北部巴士海峡深海沉积物中细菌在系统进化树中至少分属于9个类群: 其中放线菌Actinobacteria, 变形细菌Proteobacteria, 和浮霉菌Planctomycetes为优势种; 其他细菌如疣微菌Verrucomicrobia, 鞘脂杆菌Sphingobacteria, 硝化螺旋菌门(Nitrospira), 绿弯菌Chloroflexi, 厚壁菌Firmicute, 酸杆菌Acidobacteria等为非优势种群; 另外有两个克隆子属于未知种群。在所获得的23个代表克隆子序列中,有11个序列与已知细菌的同源性≤95%, 占到了所有序列的48%, 这一结果说明在南海北部巴士海峡海区具有非常丰富的微生物多样性, 这一海区蕴含着大量未知的微生物资源, 因而值得进行进一步的研究探索。

基于2007年8月获得的ADCP（声学多普勒流速剖面仪）海流资料和CTD（温盐深剖面仪）水文资料，应用Gregg模型对南海中深层内波尺度的混合进行估计，同时应用Thorpe尺度对中深层存在的垂向翻转及由此引起的混合进一步分析。两种方法均显示，吕宋海峡附近上层400m的耗散率及混合率均强于18°N断面，中深层两个区域的混合率并没有显著区别。这表明吕宋海峡上层400m，可能存在更活跃的内波活动，从而产生更强的内波混合和垂向水团翻转。Gregg模型估计的耗散率和混合率量级分别为10–9W?kg–1和10–6 m2?s–1。大部分CTD站位在中深层均存在垂向翻转，而且保持较高的发生率，翻转所对应的混合率并不随深度增加而减小。以上南海北部的细结构混合特征增强对南海中深层混合的认识。

根据最新的OAFlux洋面蒸发量资料, 使用EOF经验正交分解、谐波分析、小波变换、功率谱分析、趋势分析、M-K检验等方法, 对南海海区蒸发量的时空特征进行了分析。结果表明: 1)南海地区的蒸发量空间分布上秋冬季节最强, 其次是盛夏季节, 而春季最弱。2)南海海面蒸发量表现为全区一致变化型和南北反相变化型两个主要模态, 并可以解释总方差 60%以上的变化。3)在2—5 年周期的年际变化尺度上, 南海海面蒸发量与12—2月Niño3.4区海温距平存在较大相关。距平合成分析表明, 在强La Niña年, 南海海面蒸发表现南北蒸发反相变化型, 南海北部为正距平区, 南部为负距平区; 而在强El Niño年, 整个南海几乎全为正距平区。4)南海海面各个季节的蒸发量空间分布形态都存在高频的2—5年的年际变化和低频的10—14年的年代际变化, 这些周期振荡在南海海面蒸发量演变的不同阶段显著性不一。5)不仅从多年平均的年际变化上看南海海面蒸发量在1997年发生突变, 而且四季的蒸发量也均在1980年代后期发生过由偏弱转为偏强的突变。

台风过后通常会在上层海洋引起冷迹, 即路径附近的海表面温度(sea surface temperature, SST)降低。本文利用多种卫星数据分析了12年(1998—2009)内经过中国南海的92个台风所引起的海表降温位置的分布特征。通过分析逐日微波遥感SST数据发现, 64个台风(69.6%)引起了明显降温(降温≥2℃)。其中, 43个台风(46.7%)引起的最大降温位于台风路径右侧; 13个台风(14.1%)引起的降温出现在路径附近; 同时还有8个台风(8.7%)引起的最大降温明显位于路径左侧。台风引起的最大降温出现的位置主要集中在路径左右两侧100km范围内。统计分析表明台风之前存在于上层海洋环境的冷涡, 特别是强冷涡, 在台风引起的海表面降温和位置分布中可能起着重要的作用。

利用2003年2月至2009年4月期间在吕宋海峡附近海域由Argo剖面浮标观测的温、盐度资料, 对该海域的水团分布及季节变化特征进行了探讨。结果表明, 在120.5?—122.75?E、19?—23?N范围内, 水团特征介于南海水和北太平洋水之间, 而19?N以南区域的水交换并不显著。北太平洋热带水(NPTW)和北太平洋中层水(NPIW)通过吕宋海峡入侵南海的趋势在夏季较弱。秋季, NPTW入侵南海的趋势增强, 而到了冬季, 受东北季风控制, 北太平洋水的入侵程度最强, 然而并无NPIW进入南海的迹象。值得指出的是, 整年没有发现明显的NPIW进入南海, 而南海中层水可以通过海峡流入太平洋, 其强度在秋、冬季节达到最大。

采集参数选取的优劣直接关系到野外地震资料质量的高低。作者经过多年海上地震调查实践，总结了一套实用的采集参数选取原则与验证流程。首先结合南海北部某调查区以往的地震和地质资料分析，建立了典型的地震地质结构模型；根据现有调查设备的性能，利用专业软件Nucleus6.2模拟对采集参数选取的理论计算，比较不同采集参数组合的模拟结果，选择有利于调查任务的参数组合。对海上生产前模拟选用的采集参数组合做试验和验证，确定了最适合的参数作业。运用该套原则和流程精心设计，实验获得了高质量野外资料。

南海北部海陆过渡带是一条深地震探测的空白带, 其地壳结构研究不仅可以揭示华南沿海地区地震活动规律和构造活动特征, 而且可以将以往在海上和陆上使用深地震探测所获得的地壳结构模型进行有效的衔接。鉴于南海北部海陆过渡带地壳结构的重要性, 2004年我们在香港外海域进行了一次海陆地震联测实验。本文以此次实验中广东和香港地区固定地震台网以及担杆岛流动台所获得的数据为基础, 对各台站接收到的Pg和PmP震相进行了近似横向均一的二维结构模拟, 获得了各台站对应的地壳平均速度和PmP反射点处的莫霍面深度值。其结果显示研究区地壳平均速度普遍为6.2km·s−1左右, 比全球地壳平均速度6.45km·s−1要低, 这可能与普遍发育于华南沿海地带的中地壳低速层有关。研究区东边的SHW台所获得的地壳平均速度为6.7km·s−1左右, 要明显高于全球地壳平均速度, 它可能是由于局部异常结构所造成的, 其与地幔岩浆的侵入作用可能存在一定联系。研究区莫霍面深度在26—35km左右, 变化趋势较为明显, 从北西向南东方向逐渐变浅, 属于地壳减薄型结构, 推测其可能与南海北部边缘的形成演化有密切联系。研究表明南海北部海陆过渡带是一个明显的转换地带, 它的深部地壳结  构特征应该与南海的扩张演化有密切联系, 这些认识推进了华南地区和南海北部陆缘地壳结构和构造属性的深入研究。

 2007年10月在南海北部设置13个断面(82个站位), 调查大型网采(孔径76um)砂壳纤毛虫的丰度、生物量和种丰富度。调查发现砂壳纤毛虫7属, 22种, 南海新纪录7种; 其中Tintinnopsis(拟铃虫)最多, 共10种, Codonellopsis(类铃虫)次之, 共6种。砂壳纤毛虫总丰度为0—41 768ind•m-3, 平均为(2 851-7 244)ind•m-3, 生物量为0—609.92ug•m-3(以碳含量计算,下同),平均为(42.75-110.80)ug•m-3; 76.83%站位的砂壳纤毛虫丰度低于1 000ind•m-3。砂壳纤毛虫生物量与丰度分布的总体趋势为近岸高且站位间差异大, 远洋低且站位间差异小。所采集种类集中分布于雷州半岛以东的近岸浅水区, 此区水文状况为高温低盐, 高叶绿素a浓度(Chl a); 不同种的分布规律不同, 多呈斑块状分布。各站位种的丰富度为0—12, 水平分布呈现近岸高远岸低的规律; 砂壳纤毛虫的丰度、生物量以及种丰富度与Chl a浓度均为正相关关系; Tintinnopsis schotti和Tintinnopsis radix为优势种。

近两年来，海内外和海峡两岸的中国科学家围绕深海研究进行反复研讨，一致认为南海是我国深海研究的首选，并初步形成了“南海深部计划” 的研究方案，提出以“构建边缘海的生命史”为主题，从洋壳深海盆的演化、深海沉积、生物地球化学过程三方面开展研究的建议方案。他们建议：利用现代技术重新测定南海磁异常条带，争取钻探大洋壳，系统研究火山链；观测现代深部海流和海底沉积过程，从深海沉积中提取边缘海盆演化的信息；认识海底溢出流体与井下流体的分布与影响，揭示微型生物在深海碳循环中的作用。争取在科学和技术全国性合作的基础上，在南海实现我国深海研究的突破。

2007年8月10—29日对南海北部41个站位进行了浮游植物群落结构的调查。调查结果表明, 共发现浮游植物5门80属216种(包括变种、变形、未定种), 调查期间南海浮游植物以硅藻为主, 占所有物种数的64.81%, 占总浮游植物细胞丰度的89.11%; 甲藻次之, 占所有物种数的30.56%, 占总浮游植物细胞丰度的10.62%; 蓝藻门的红海束毛藻Trichodesmium erythraeum在许多站位也占有相当的比例。绿藻和一些淡水的蓝藻只在珠江口附近的站位才被检出。主要优势种为海链藻Thalassiosira sp.、菱形海线藻Thalassionema nitzschioides、中肋骨条藻Skeletonema costatum、微小原甲藻Prorocentrum minimum和裸甲藻Gymnodinium sp.。从平面分布来看, 南海北部在珠江口外围和台湾浅滩海域存在2个浮游植物丰度高值区。表层和次表层浮游植物的平面分布格局差异很大, 表层浮游植物的丰度平均为25.21×103个•L?1, 高值区在珠江口附近海域; 次表层浮游植物丰度平均为9×103个•L?1, 高值区在台湾浅滩海域。调查区域的浅水站位(<200m)的浮游植物丰度远高于深水站位(>200m)。从垂直分布来看, 浮游植物的细胞丰度基本上自上而下随水深的增加而逐渐降低, 最大丰度在10m水层。深水站位与浅水站位的浮游植物垂直分布结构有很大的差异。硅藻类在浅水站位中基本随深度的增加而减少, 但在10m处出现最大值; 而在深水站位则存在次表层(75m)最大值的现象。甲藻类在浅水站位中随深度增加显著减少, 而在深水站位的75m以上其分布比较均匀。越靠近外海, 浮游植物中硅藻所占的比例越小, 硅甲藻比率大的海区一般具有高的生产力和较高的浮游植物丰度。调查海区表层和次表层的浮游植物Shannon-Wiener指数的平均分别为2.8和3.0, 生物多样性高的区域分别位于珠江口、粤东近海和海南的东部近海, 浅水站位的浮游植物多样性指数远高于深水站位。

水道-天然堤体系作为油气储集圈闭日益引起沉积学家和勘探家的重视。地震相特征是识别深水水道的有效途径，本文基于高分辨率2D、3D地震资料的地震相分析，在琼东南盆地陆坡区深水盆地中识别出早中新世、上新世和第四纪多期深水水道体系。早中新世深水水道在地震剖面上具有强、弱振幅交替反射和相互叠置的地震反射特征，局部具有杂乱反射特点；上新世水道整体表现为强振幅，横向上连续或者半连续，纵向上为强振幅的叠加；第四纪水道在地震剖面上具有典型下切反射特点，该水道整体振幅相对较弱，但其水道轴部充填具有典型的强反射特征，这与世界典型地区的水道轴部粗粒充填强振反射一致。这几期深水水道都发育于低水位时期，为上部物源搬运引起的浊流事件而形成。

本文基于42组不同年份不同季节获得的遥感反射率、水体各组分吸收系数的实测数据，对QAA（Quasi-Analytical Algorithm）和GSM（Garver-Siegel-Maritorena）算法在寡营养的南海和富营养的福建沿岸两种不同类型水体的吸收系数反演进行了检验。以水样测量值为参考，两种算法在本研究水体中的反演成效与他人在其它水域的研究结果相当。QAA算法在南海的反演成效高于福建沿岸水体。对于443 nm的总吸收系数（a443 ），南海的对数均方根误差（RMSE ）为0.046，平均相对误差为7.9%，对数平均偏差为0；福建沿岸水体的对数均方根误差（RMSE ）为0.194，平均相对误差为30.6%，对数平均偏差为-0.167 。GSM算法在两类水体的反演成效类似，A443 之RMSE和平均相对误差，南海分别为0.161和27.7%，福建沿岸分别为0.149和32.1%，但从A443的对数平均偏差值看，其在南海反演值低于实测值（对数平均偏差为-0.142 ），在福建沿岸则略呈高于实测值（对数平均偏差为0.016）。两种算法中的部分经验参数与实测值之间的差异是产生反演误差的主要原因，为了提高反演精度，对算法中经验参数的更进一步区域化调整可能是必要的。

本文通过南海北部陆坡神狐海域浅地层、单道地震剖面联合解释, 发现了一系列与天然气水合物密切相关的海底异常地貌、地层结构。在精细浅地层剖面上发现了陆坡丘状体、浅部断层以及由连续强反射层、声空白补丁、局部增强反射和声空白带构成的海底浅部含气带。浅部含气带位于海底之下34—82m, 通过其空间分布位置判断, 认为气体来源于深部天然气水合物的分解。在单道地震剖面上识别出麻坑、气体渗漏柱、褶皱、模拟海底反射(BSR, bottom simulating reflector)等结构。BSR位于我国首次钻取的天然气水合物样品深度之下, 判断其为该区水合物稳定带底界。依据ODP1148站深海钻井的地层厚度、沉积速率、测年等资料进行地层划分, 识别出渐新世、中新世等地层界面, 初步建立了神狐海域水合物区沉积地层年代标尺。地层年代划分结果表明BSR、褶皱、首次钻取的水合物样品位于晚中新世至上新世地层内, 以上地层成为南海北部神狐海域天然气水合物勘探重点目标层位。

居里面是岩石中铁磁性矿物因温度升高达到居里点而由铁磁性变为顺磁性时的温度界面, 在这个面以下的岩石由于温度超过居里点而被认为几乎无磁性。1985年中美双船地震扩展排列东剖面(ESPE)和1993年中日合作海底地震仪剖面(OBS93)均穿越南海东北部各主要构造带和盆地, 获得了完整的地震及重、磁资料。通过上述剖面的磁测异常反演出其磁居里面, 同时由热流探测资料计算其地温场并从中获取了热居里面(575℃等温面)数据(热居里面是笔者相对于磁居里面而提出的一个新概念, 即指由海底热流探测资料经地温场模拟而获得的居里面)。研究结果表明, 两种方法得到的居里面深度在很多地区并不一致, 表现出显著的差异。笔者认为造成这种差异的主要原因在于, 在有可能存在未知热事件的地区, 计算稳态地温场的前提条件并不成立, 因而由这种方法计算出来的热居里面在这些地区并不能真正反映居里面的深度, 从而形成了它与磁居里面的显著差异。通过计算研究区磁及热居里面并根据其差异可以快速判定该区下部是否存在10Ma以来的热侵事件以及是否有浅层热源, 这对于研究南海东北部新生代含油气盆地深部结构及沉积充填特征与烃源岩成熟生烃作用以及油气运聚成藏规律和油气资源潜力评价等, 均具有重要的油气地质意义和地球科学意义。

基于POM (Princeton Ocean Model)建立一个南海北部集合卡曼滤波的同化模式, 主要用于卫星海表面温度的同化。模式的平均水平分辨率为5km, 垂向分层为20层; 侧边界条件嵌套到一个大范围的南海海洋模式, 在同化方案上采用一个均方根集合卡曼滤波算法, 避免观测的扰动; 适当引入局地化算子, 消除样本在空间上的虚假相关, 同时增加集合样本的自由度。该同化试验同化了2008年夏季6月到7月的GHRSST (Global High-Resolution Sea Surface Temperature), 然后采用2008年夏季 SCOPE (Northern South China Sea Coastal Oceanographic Process Ex-periment)航次的温、盐数据对同化结果进行评估。结果表明, 相对于未同化模式模拟结果, 同化模式温度的改善比较明显, 表现在加强了南海北部的上升流, 校正了海表温度的偏差, 改善了温度的垂向分布。由于集合卡曼滤波是一种多变量调整的同化方法, 同化SST不仅能改善表层与次表层的温度分布, 而且对流场和盐度的调整也比较明显。

本研究测定了南海东北部和南部海域表层沉积物的生物硅含量(SiO2%), 其含量范围分别为1.08%—3.01%和0.79%—9.06%, 平均值分别为1.76%和4.22%。研究结果表明, 南海表层沉积物中的生物硅含量与站位水深呈正相关关系; 南海东北部的表层沉积物中的生物硅含量与其中的矿物含量、铁离子浓度、间隙水中的营养盐浓度不存在明显的相关性; 南海南部海域表层沉积物中的生物硅含量与烧失量、有机碳含量、碳酸盐含量呈正相关关系, 与粘土矿物含量相关性不明显。

根据南海北部的地磁场数据及其化极异常特征, 该区由北向南可分为复杂异常区、高磁异常区、陆坡磁异常平静区(磁静区)和海盆磁条带区四大构造特征区。其中, 磁静区可为内磁静区1、内磁静区2和外磁静区三部分。该区磁性基底反演结果表明, 外磁静区磁性基底深度为6—7km, 介于内磁静区(8—10km)和海盆区(4—5km)之间, 可能是前新生代残留古洋壳。外磁静区和下地壳高速层相对应, 指示其可能是在裂前或裂间由底侵作用形成的。陆架坡折带附近的F2断裂是内磁静区的北侧边界, 指示了南海北部陆壳向过渡壳的转变分界; 位于下陆坡与海盆的交界处的F4断裂为外磁静区的南侧边界, F3断裂可能指示了洋陆分界线的位置。