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1 中国科学院南海海洋研究所揭示印太气候模态对印尼贯穿流垂直结构的贡献 2024-03-18

近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)/全球海洋和气候研究中心(GOCRC)王春在研究员团队探究了厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和印度洋偶极子(IOD)对印尼贯穿流(ITF)垂直结构的年际变率的相对贡献。研究成果以硕士研究生朱琼瑞为第一作者,王春在研究员为通讯作者发表在国际期刊Journal of Geophysical Research:Oceans上。 印尼贯穿流(ITF)是全球经向翻转环流的一个重要组成部分,其变化对区域海洋环流和全球气候系统有着重要影响。ITF将热带西太平洋的暖水输运到热带东印度洋,通过印尼海域强烈的潮汐混合和Ekman抽吸的作用,使印度洋冷却并淡化,并同时改变区域海洋环流和两个大洋的平均状态。太平洋的水通过ITF进入印度洋,其垂直结构的变化直接影响印度洋的海洋层化和热带东印度洋的海洋热含量。影响ITF垂直结构年际变化的主要模态是ENSO和IOD。然而,目前这两个气候模态对ITF上层(0-300米)和下层(300-760米)输运的相对贡献并不清楚。   针对以上问题,本研究利用再分析数据和模式数据,通过多元回归分析量化了ENSO和IOD对ITF垂直结构的相对贡献。结果显示,由于两个气候模态达到峰值的时间和持续时间的不同,IOD在厄尔尼诺发展年对ITF输运的影响更大,而ENSO则是在厄尔尼诺衰退年对ITF输运的影响更大。此外,ENSO对ITF上层输运的相对贡献大于IOD,而IOD对ITF下层输运的相对贡献大于ENSO。但是由于ITF上层输运的变率更大,所以ENSO对ITF总输运的影响更大。    基于以上结果,本研究进一步探究发现ENSO和IOD对ITF输运的影响是通过Walker环流和海洋动力学的变化而产生的。ITF上层输运主要受表层风场异常的控制,而ITF下层输运则主要受由IOD和ENSO所引起的海洋波动力学的控制。IOD所激发的上升流Kelvin波在秋季进入印尼海域,影响当地的海表面高度异常并控制着ITF的输运;ENSO所激发的下降流Rossby波在春季从西太平洋的苏拉威西海进入印尼海域,开始控制ITF的输运。 本研究得到了国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金青年项目等共同资助。 相关论文信息:Zhu,Q.,and C.Wang*,2024:Contributions of Indo-Pacific forcings to Interannual variability of the Indonesian Throughflow in the upper and lower layers.Journal of Geophysical Research:Oceans,129,e2023JC020306. 文章链接:http://doi.org/10.1029/2023JC020306 查看详细>>

来源:中科院南海海洋研究所 点击量:11

2 中国科学院南海海洋研究所揭示印度洋边缘海中尺度涡与赤道波的动力联系 2024-03-17

近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)陈更新团队在印度洋边缘海中尺度涡与赤道波的动力联系研究方面取得进展,相关成果发表在国际期刊Journal of Geophysical Research–Oceans上,硕士生钟文静为该文第一作者。 孟加拉湾是印度洋北部的一个半封闭海湾,该海湾西部海洋中尺度涡活跃,被认为主要由背景流的不稳定诱发。印度洋赤道波动的能量在东边界以沿岸开尔文波和反射罗斯贝波的形式往孟加拉湾传输,对海湾东部的环流结构产生显著影响(参考阅读Chen等,2024),其是否对海湾西部中尺度涡产生影响呢? 本研究结合卫星高度计观测和非线性1.5层约化重力模式,率先报道了位于孟加拉湾一个周期性偶极子涡旋,并对其特征、动力机制和年际变化进行了研究。该偶极子涡旋存在于孟加拉湾西北部的3-5月,由北部的气旋涡和南部的反气旋涡构成。在生命周期内,气旋涡通常向南移动,而反气旋涡则偏向西南移动。两个涡旋的平均状态相比较,气旋涡比反气旋涡体积更小但强度更强。通过非线性1.5层约化重力模式的敏感性实验,研究发现局地风应力和来自赤道及海湾东侧的沿岸开尔文波是偶极子涡旋的驱动因子。在偶极子产生过程中,非线性平流项不可或缺。在年际尺度上,该涡旋对在1999、2000和2008年出现强度较弱的显著现象,是由于极端La Niña事件期间赤道印度洋上的西风异常减弱了局地风和沿岸Kelvin波。本研究有助于加深对赤道与边缘海环流之间动力联系的理解。 本研究由国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院青年创新促进会优秀会员项目和中国科学院南海海洋研究所专项基金等共同资助完成。 相关论文信息:Zhong,W.,Chen,G.,&Chu,X.(2024).An eddy pair in the northwestern Bay of Bengal:Characteristics,dynamics and interannual variability.Journal of Geophysical Research:Oceans,129,e2023JC020383.https://doi.org/10.1029/2023JC020383 Chen G.,Han W.,Huang,R.X.&Wang,D.(2024).Equatorial waves substantially modulate currents in the tropical Indian Ocean.The Innovation Geoscience 2(1):100053,https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2024.100053  文章链接: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2023JC020383 https://www.the-innovation.org/article/doi/10.59717/j.xinn-geo.2024.100053 查看详细>>

来源:中科院南海海洋研究所 点击量:11

3 自然资源部第三海洋研究所海气室通过跨单位合作开发并应用海水汞同位素预富集新方法 2024-03-17

汞是一种可长程迁移并通过食物链蓄积的有毒金属元素。作为最早受重视(水俣病)的一种海洋污染物,汞在海洋中的环境行为一直广受研究者关注。汞同位素分析方法是研究汞海洋环境行为的重要工具,但以往汞预富集手段存在的各方面——尤其是富集效率方面——的局限性限制了汞同位素技术在海洋学研究中的应用。近日,自然资源部第三海洋研究所海气室张元标研究团队建立了一种连续流-双吹扫捕集系统,利用该系统并结合多接受电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICPMS)分析技术,成功应用于厦门湾及南海海域海水汞同位素组成分析中。相关研究论文发表在《Analytical Chemistry》(分析化学类顶刊,Nature index期刊,中科院一区top,IF=7.4)上。 本系统在传统吹扫捕集方法的基础上引入了连续流动技术,保证吹扫效率的同时提高样品预处理速度,有效缩短样品富集时间。20 L海水经现场过滤富集后,在1.0-2.0 ng/L汞浓度下回收率为94.5±5.5%(n=7,1SD),汞浓度为0.1 ng/L时的回收率为99.7±0.5%(n=3,1SD)。以海水为基底加入标准汞(NIST 8610)含量为16-20 ng,加标回收率在91.6-101.1%之间,吸收溶液的汞同位素值与标准值一致,说明该方法无基底效应,富集海水汞的过程不会产生同位素分馏。 将该方法应用于近岸及大洋海水的汞同位素分析,结果显示,南海海水具有偏正的MIF,说明其可能受到大气汞输入的影响,并且其具有的Δ200Hg为0.01±0.04‰,进一步说明其受大气Hg(0)沉降影响更大。厦门湾海水具有偏负的MIF,加上其具有更高的汞浓度,很可能主要受到人为汞输入的影响。 该方法的研发有助于拓展汞同位素技术方法在海洋科学研究中的应用,对类似研究具有借鉴意义,可助力自然资源部第三海洋研究所IAEA海洋环境同位素协作中心建设。该研究在海洋三所创新(培育)团队支持下,得到了国家环境保护近岸海域生态环境重点实验室开放基金(202304)、自然资源部第三海洋研究所基本科研业务费专项(2022003)等项目的联合资助。论文第一作者为硕士研究生贺美娇,通讯作者为黄舒元副研究员,中科院地化所尹润生研究员及国家海洋环境监测中心王赛男工程师为论文共同作者。论文题为“Continuous flow–double purge and trap method for preconcentrating mercury in large volumes of seawater for stable isotopes analysis”。论文链接:10.1021/acs.analchem.3c01657 查看详细>>

来源:国家海洋局第三海洋研究所 点击量:2

4 LGM以来南极宇航员海古生产力和氧化还原环境变迁对大气CO2的影响 2024-03-17

国际学术期刊Frontiers in Marine Science发表了自然资源部第二海洋研究所题为“Paleoproductivity and deep-sea oxygenation in Cosmonaut Sea since the Last Glacial Maximum:impact on atmaspheric CO2”的最新研究成果。该研究重建了末次冰盛期以来南极宇航员海古生产力和深水通风的协同演化,并揭示了其对南大洋印度洋扇区与大气之间碳循环的影响和反馈。 南大洋(Southern Ocean)约占全球海洋面积的20%,贡献了全球大洋对大气CO2净吸收量的30-40%,是重要的碳汇区域。前人研究发现深海通风的强弱和大气CO2的变化之间具有强烈的关联。此外,通风增强还是高纬海洋深层氧含量进行补充、得以恢复的重要因素之一。东南极安妮角以北的宇航员海沿岸地区的生产力具有显着的区域特征,并且还与印度洋扇区环流系统下层密切相关。利用末次盛冰期以来宇航员海的沉积记录来了解气候驱动的生物地球化学的演变具有巨大的潜力。 研究结果表明LGM时期宇航员海的输出生产力和底层水含氧水平都较低,表层海水中浮游植物的养分利用率处于中等水平。表明可能由于海冰覆盖和表层水体分层的强化,宇航员海的深部水体处于通风较弱的状态,阻碍了对表层海水的营养供给。预成碳储库大量消耗氧气,同时形成的呼吸CO2被封存在南大洋深处,这可能是LGM时期大气CO2含量处于低值的一个重要原因。 进入末次冰消期后,宇航员海的通风情况得到改善,来自深海的营养供应增加,输出生产力随之大幅提升。但营养盐利用率较低,表层海水中的浮游植物对养分和溶解CO2的吸收效率较低,大量呼吸CO2伴随增强的通风释放到大气中。然而底层水中氧含量的补充量高于输出生产力增加对氧气的消耗量,因此宇航员海底层水的氧化程度有所提升。末次冰消期内的这些变化存在被ACR事件中断的痕迹。 在全新世早期和全新世中期,航天员海的古生产力分别经历了两次上升。研究者们推测南半球高纬度地区夏季日照量的变化对输出生产力的提高起到了重要作用。中全新世以后,南大洋印度洋扇区的生产力全面提高,同时营养盐的利用率也有所提高。宇航员海底层水含氧量整体上处于较高水平,这可能与全新世通气增强和/或东宇航员海冰间湖的形成有关。 论文第一作者为自然资源部第二海洋研究所海底科学重点实验室硕士研究生胡良明,通讯作者为自然资源部第二海洋研究所韩喜彬高级工程师;合作者包括自然资源部第二海洋研究所葛倩研究员、边叶萍副研究员和上海交通大学武文栋教授,以及自然资源部第二海洋研究所硕士研究生张怡、成都理工联培硕士生王逸卓、山东科技大学联培生马朋云。 该研究得到了国家重点研发计划(2022YFC2905500)和极地专项(IRASCC2020-2022)基金的资助。 论文引用: Hu L,Zhang Y,Wang Y,Ma P,Wu W,Ge Q,Bian Yand Han X(2023)Paleoproductivity and deep-sea oxygenation in Cosmonaut Sea since the last glacial maximum:impact on atmospheric CO2.Front.Mar.Sci.10:1215048.doi:10.3389/fmars.2023.1215048 查看详细>>

来源:国家海洋局第二海洋研究所 点击量:3

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