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1 中国科学院海洋研究所在西北太平洋近惯性内波的特征与机制方面获新进展 2024-04-14

近日,中国科学院海洋研究所胡敦欣院士和庞重光研究员团队基于长期连续的潜标观测,阐明了西北太平洋台风过境激发的风生近惯性内波的基本特征、能量通量及其对跨等密度面湍流混合的影响,研究成果发表于国际学术期刊Journal of Geophysical Research:Oceans。 西北太平洋台风频发,具有丰富的近惯性运动。同时,该海区的背景场也十分复杂,特别是中尺度涡非常活跃,能够显著影响近惯性内波的传播和耗散等过程。团队基于西北太平洋四套潜标观测数据(L11、L12、L15、L17),采用波包分析等方法,深入分析了2017年10月台风“兰恩”过境所引起近惯性内波的基本特征,探究了海表风场、平均流、中尺度涡、背景层结的影响,并评估了近惯性能量通量及其对跨等密度面湍流混合的贡献。 通过比较台风“兰恩”过境时在四个不同站位生成的近惯性内波,发现位于两个气旋涡之间(L17)的近惯性动能下传深度为~620 m,比位于负涡度区域(L12站)的下传深度(~400 m)更深,而两种情况下近惯性能量通量的下传效率相当,分别为25%和21%。射线追踪模型结果显示,这是由于L17站位北面的强正涡度使向北传播的近惯性内波被反射,随后在层结最强处(~70 m)下传加速所导致。能量收支分析结果表明,在台风“兰恩”期间,大约5%~25%的近惯性风功注入到海洋上层50~200 m,而其中6%~25%的近惯性能量通量能够辐射到深层200~400 m。台风引起的强近惯性内波使耗散率增强了3~8倍,为跨等密度面湍流混合提供了约42%的能量。 该论文第一作者为中国科学院海洋所博士研究生袁圣铭,通讯作者为闫晓梅副研究员、张林林研究员,合作者包括庞重光研究员和胡敦欣院士。研究得到了国家重点研发计划项目、中国科学院战略先导专项、国家自然科学基金等项目的联合资助。 相关论文信息: Yuan,S.,Yan,X.,Zhang,L.,Pang,C.,&Hu,D.(2024).Observation of near‐inertial waves induced by typhoon Lan in the Northwestern Pacific:Characteristics,energy fluxes and impact on diapycnal mixing.Journal of Geophysical Research:Oceans,129,e2023JC020187.https://doi.org/10.1029/2023JC020187. 查看详细>>

来源:中科院海洋研究所 点击量:1

2 中国科学院烟台海岸带研究所揭示海洋灾害水母无性生殖细胞学与分子调控机制 2024-04-14

在全球气候变化与人类活动双重压力下,海洋水母灾害频繁发生,严重威胁滨海重大设施正常运转。海月水母是全球广布性灾害水母,也是我国近海主要灾害水母种类。海月水母具有浮游水母体和底栖水螅体交替的两个世代,水螅体具有灵活多变的无性生殖策略,包括出芽生殖、足囊生殖、横裂生殖等;水螅体可以通过出芽生殖进行快速种群增殖,也可以通过横裂生殖释放多个碟状体,因此,底栖水螅体是海月水母种群“指数级”暴发性增殖的源头和关键,而研究其调控机制对于阐明水母暴发机制具有重要科学意义。中国科学院烟台海岸带研究所董志军研究员在海洋灾害水母无性生殖过程分子调控机制方面开展研究工作,取得系列研究进展,相关成果发表于《The Innovation Geoscience》和《Molecular Ecology》。 水母是最早具有游泳运动能力的海洋生物类群,而横裂生殖是水母实现从底栖固着到浮游运动的关键生活史过程,也是决定水母暴发的关键转折时期。结合单细胞转录组测序、转录组测序、整体原位杂交、RNA干扰等技术手段,绘制了海月水母横裂生殖过程的细胞图谱,描绘了海月水母细胞类型多样性;揭示了海月水母从底栖水螅体到浮游碟状体转变过程神经肌肉系统的转录变化特征,识别了海月水母实现从固着到游泳的神经细胞和肌肉细胞新类型;探究了肌肉细胞的分化发育过程,发现HOX1参与调控海月水母横裂生殖和横纹肌的生成。该研究为海月水母横裂生殖的细胞学和分子调控机制提供了新认知,也为海月水母灾害防控技术研发提供了新思路,相关工作发表在《The Innovation Geoscience》(Li et al.,2024,The Innovation Geoscience)。 足囊生殖是水母在逆境条件下的无性生殖方式,对维持水母种群生存和水母暴发具有重要作用。研究发现温度和食物在调控海月水母休眠足囊形成中的关键作用。单细胞转录组分析显示在足囊形成过程中,不同类型细胞展现出特殊的基因表达模式,热休克蛋白编码基因HSC70和HSP90a可能作为调控休眠足囊形成的枢纽基因。此外,绘制了首个休眠体的细胞图谱,鉴定了维持休眠足囊在特定环境条件下长期存活和萌发的6种细胞类型。该研究为理解调控休眠形成的分子调控机制提供了新见解,有助于更好地理解逆境条件生物适应性生存策略。相关工作发表在《Molecular Ecology》(Li et al.,2024,Molecular Ecology)。 上述研究工作得到国家自然科学基金委山东联合基金(U2106208)、中国科学院战略性先导科技专项、泰山学者青年专家等项目支持。  相关论文:  Li Y.#,Peng S.#,Liu Y.#,Sun K.#,Wu L.#,Yu Z.,He K.,Ma Y.,Wang F.,Xu P.,Li J.,Sun T.,Zheng H.,Ye L.,Wang L.,Hao W.,Zhao J.*,Lin Q.*,Chen K.*,Dong Z.*2024.Molecular and cellular basis of life cycle transition provides new insights into ecological adaptation in jellyfish.The Innovation Geoscience 2:100063.https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2024.100063  Li Y.,Xu P.,Sun T.,Peng S.,Wang F.,Wang L.,Xing Y.,Wang E.,Zhao J.,Dong Z.*2024.Environmental and molecular regulation of diapause formation in ascyphozoan jellyfish.Molecular Ecology 33:e17249. https://doi.org/10.1111/mec.17249   查看详细>>

来源:中科院烟台海岸带研究所 点击量:0

3 基于被动源海底地震观测揭示的大西洋Romanche转换断层低波速比研究 2024-04-14

自然资源部第二海洋研究所于志腾副研究员及合作者在国际地学TOP期刊《Earth and Planetary Science Letters》发表了题为“Evidence for low Vp/Vs ratios along the eastern Romanche ridge-transform intersection in the equatorial Atlantic Ocean”的最新研究成果。第一作者为自然资源部第二海洋研究所于志腾副研究员,合作者为巴黎地球物理学院(IPGP)的Satish Singh研究员和法国地质海洋实验室(Geo-Ocean)的Marcia Maia研究员。 大洋转换断层是地球三种基本板块边界单元之一,两端通常与洋脊段相连,作为活跃的地震带,历史上经常记录7级以上大地震的发生。近年来,随着海洋地球物理探测的深入,新研究认为大洋转换断层拥有复杂的动力学过程,而不是传统认为简单的保守边界单元。尤其在巨大的转换断层与洋中脊交汇处(RTI),转换断层两侧的巨大年龄差深刻影响了RTI处的热结构和物质组成,但由于海洋调查有限,制约了对洋中脊和转换断层相互作用的深部过程的认识。 利用2019年7-8月在全球最长的大洋转换断层—Romanche转换断层的东末端布设的海底地震仪(OBS)获得的微地震数据,进行地震层析成像,获得洋中脊和转换断层交汇区的精细深部结构。沿着Romanche转换断层,发现了高Vp/Vs,地形隆起,推测为强烈蛇纹石化的橄榄岩组成,其阻碍了2016年7.1级大地震的向东传播。沿着大西洋中脊,未发现高的Vp/Vs异常,指示出该洋脊段深部热液循环较弱,主要受岩浆过程控制。研究发现了沿着Romanche转换断层大范围的低Vp/Vs异常(~1.6-1.7),深度达到15 km。通过DEM计算、结合岩石物理资料,详细讨论了几种可能性,最后提出在浅部(0-8km),低Vp/Vs异常受到与张应力有关的厚宽裂隙的影响;而在深部(8-15 km),低Vp/Vs异常主要与斜方辉石的富集有关。同时,各向异性也是不可忽视的诱因,但是缺乏足够的证据支持。 论文引用:Yu,Z.,Singh,S.C.&Maia,M.(2023).Evidence for low Vp/Vs ratios along the eastern Romanche ridge-transform intersection in the equatorial Atlantic Ocean.Earth and Planetary Science Letters,621,118380. 查看详细>>

来源:国家海洋局第二海洋研究所 点击量:1

4 热液硫化物微粒在海水中氧化溶解释放重金属的潜力和规律 2024-04-14

自然资源部第二海洋研究所海底科学实验室西南印度洋硫化物项目组陶春辉研究员团队在地球科学与环境科学领域期刊Environmental Science&Technology上发表了题为“Oxidative Dissolution of Sulfide Minerals Tends to Accumulate More Dissolved Heavy Metals in Deep Seawater Environments than in Shallow Seawater Environments”的研究成果。论文第一作者为海洋二所胡思谊博士,通讯作者为陶春辉研究员,合作者包括自然资源部第四海洋研究所关瑶副研究员、中国科学院海洋研究所殷学博高级工程师、中国科学院地球化学研究所朱传威副研究员,以及海洋二所廖时理副研究员、梁锦高级工程师和郭志馗副研究员。 海底热液硫化物是极具开发前景的深海矿产资源之一,受到了全球采矿界的广泛关注。但从现有的采矿模式来看,深海采矿会使得暴露在海水中的新鲜硫化物微粒显著增多,随后的氧化溶解可能会释放大量重金属,给周围生态环境带来负面影响。因此,在深海采矿前期有必要充分认识硫化物微粒在海水中氧化溶解释放重金属的潜力和规律。 基于此,研究团队以不同类型新鲜海底热液硫化物为研究材料,在不同固-液比、温度和氧化还原条件下,开展了多组硫化物微粒在海水中氧化的模拟实验,探索了不同类型硫化物微粒在海水中氧化溶解释放重金属的潜力和规律。 研究发现:(1)短时间尺度上溶液中出现了Zn的迅速累积,这可能归因于闪锌矿相对于黄铁矿、黄铜矿具有更低的静息电位,矿物之间的电偶相互作用导致闪锌矿优先发生溶解;(2)长时间尺度上溶液中溶解态重金属的净累积量出现降低的特征,这与硫化物矿物溶解释放的Fe转化为Fe氧化物,随后重金属被Fe氧化物吸附或发生共沉淀有关;(3)由于浅层海水环境中有更快的溶解氧供给、更多Fe氧化物的形成和更高的重金属清除效率,重金属在浅层海水环境中的净累积量普遍低于其在深层海水环境中的净累积量;(4)以天然海水中的重金属含量为环境基线,硫化物微粒氧化释放的大部分重金属只需经历一定程度的稀释就可以达到天然海水的水平;(5)不同类型硫化物由于矿物组合不同,表现出独特的氧化溶解特性,这些特性可以用于优化采矿模式,进一步减少重金属向海洋环境中释放。以上认识,有望为未来低污染型、高效益型深海采矿提供基础支撑。 该研究得到了国家自然科学基金(42127807)、海洋二所专项基金(JB2203,SZ2201)和中国博士后科学基金(2021M693778)等联合资助。 论文引用:Hu,S.;Tao,C.*;Liao,S.;Guan,Y.;Yin,X.;Zhu,C.;Liang,J.;Guo,Z.,2023.Oxidative Dissolution of Sulfide Minerals Tends to Accumulate More Dissolved Heavy Metals in Deep Seawater Environments than in Shallow Seawater Environments.Environmental Science&Technology,57,21438-21447. 查看详细>>

来源:国家海洋局第二海洋研究所 点击量:0

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