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1 南海南部波-波相互作用研究取得进展 2022-05-15

波-波非线性相互作用是全球海洋中的一种普遍现象,它可以在不同时空尺度的波动之间传递能量。因此,它在能量级联和调节全球海洋环流中起着重要作用。在南海北部由于吕宋海峡的存在,形成了世界上最强的内波,该海域的波-波非线性相互作用已经被广泛研究。然而,在远离吕宋海峡的南海南部,相关的研究则很少。基于锚系潜标现场观测资料,中国科学院深海科学与工程研究所海洋环流研究室联合华南理工大学南海环流研究团队在南海南部发现了强波-波非线性相互作用过程,其中全日内潮(D1 ITs)、近惯性内波(NIW)和D1-f内波之间存在活跃的非线性相互作用。 研究结果表明,尽管近惯性内波的蓝移可以为D1-f内波提供部分能量,但D1-f内波的大部分能量是由波-波非线性相互作用产生的。另外,研究还发现反气旋涡旋可以通过输入负涡度来减弱波-波非线性相互作用。在2020年夏季风的驱动下,中南半岛外海形成了一个强的中尺度涡旋偶极子,当该偶极子入侵南海南部时,偶极子南测的反气旋涡旋通过输入负涡度降低了局部有效科里奥利频率,从而抑制了该海域的波-波非线性相互作用。相关研究成果近期在国际知名地学期刊《Geophysical Research Letters》在线发表。 另外,利用南沙海域2018/2019年的锚系潜标数据,研究团队还研究了该海域内潮和近惯性波的垂直分布和时间变化。研究结果表明,内潮主要以O1、K1和M2分潮为主,其中全日内潮最强,其次为半日内潮。与前人的研究发现不同,南沙海域的全日内潮主要由mode-3模态主导,而不是以前认为mode-1模态。半日内潮的水平动能则以mode-1模态为主,受背景环流场影响。在冬季风期间,由于强风强迫,近惯性能量振幅较大。此外,由于近惯性内波的遥强迫,近惯性能量在当年的3月中旬至4月初达到峰值。总体而言,该海域的近惯性能量主要集中在500-600米深度以上。相关研究成果已发表于国际知名海洋学期刊《Frontiers in Marine Science》。 论文信息: Hongzhou Xu,Zhipeng Zhang*,Philip Adam Vetter,Qiang Xie,Tong Long,Bo Hong*(2022).Impact of anticyclonic eddy on nonlinear wave-wave interaction in the southern South China Sea during late summer 2020,Geophysical Research Letters,49,e2021GL096892.https://doi.org/10.1029/2021GL096892. Zhipeng Zhang,Hongzhou Xu*,Phillip A.Vetter,Qiang Xie,Xiaohui Xie,Wei Song,Chuan Tian(2021).High-frequency motions in the southeastern South China Sea during winter-spring 2018/2019,Frontiers in Marine Science,8,681993,https://doi.org/10.3389/fmars.2021.681993. 查看详细>>

来源:中科院深海科学与工程研究所 点击量:0

2 青岛海洋科学与技术试点国家实验室在南海北部海底峡谷研究方面取得新进展 2022-05-15

海底峡谷是大陆边缘重要的地貌单元,对沉积物“源—汇”过程及其相关能源资源、海底生态系统和海洋地质灾害等均具有重要影响。根据地貌特征,海底峡谷可分为单支型海底峡谷与树枝型海底峡谷体系。相较于单支型海底峡谷,树枝型海底峡谷体系多分布于构造活跃陆缘,具有活动性强和覆盖面积广等特征,因此可向深海输运更为丰富的陆源碎屑及有机质,为深海油气和天然气水合物聚集成藏提供充足的物质基础和储集空间,同时对深海碳汇过程也有积极作用。虽然当前关于单支型海底峡谷的形成演化已有较为深入的认识,但是对于地貌及地质过程更为复杂的树枝型海底峡谷体系的形成演化机理研究却较为匮乏,亟待展开进一步探索。 海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室科研人员综合利用高分辨率海底多波束测深和二维多道地震数据,对南海东沙海域的典型树枝型峡谷体系展开研究,系统分析了该树枝型峡谷体系的地貌特征、侵蚀-沉积充填特征及其与断裂体系和海洋动力的伴生关系。结果表明,东沙海域树枝型峡谷体系由一个主干峡谷(C2)和三个分支峡谷(C1,C3和C4)所构成,分支峡谷的走向及其纵剖面形态受构造作用影响的程度在空间上存在明显差异,故不能仅以局部分支与构造作用间的关系来阐释整个树枝型峡谷体系分支峡谷形成演化与构造作用的耦合关系。同时值得注意的是,峡谷区发育有广泛分布的沙波、冲刷坑等底流成因地貌,指示该峡谷体系处于强烈的底流作用之下,特别是内波/内潮作用。峡谷地貌通常对内波/内潮具有显著的放大效应,进而促进峡谷体系中各分支的得到冲刷和扩展;与此同时,对于直面内波/内潮的峡谷侧翼,受到的侵蚀作用更为强烈,从而更易于形成峡谷侧翼冲沟,其中部分冲沟在长期的侵蚀作用下可进一步演化为新的分支。综上分析,本研究建立了构造和海洋过程对树枝型峡谷体系形成演化的控制模式。该模式对于理解全球其他树枝型峡谷体系及其所在陆缘的形成演化及资源环境效应具有重要借鉴意义。 上述研究成果5月6日在线发表于国际地学杂志Geomorphology,海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室蔡峰研究员和孙启良教授为该论文通讯作者,中国地质大学(武汉)海洋学院青年教师王星星副教授为论文第一作者。该研究得到了青岛海洋科学与技术试点国家实验室“十四五”重大项目(No.2021QNLM020002)、国家自然科学基金(No.42106076)、山东省自然科学基金(No.ZR2020QD034)、中国地质调查局海洋地质调查项目(No.20221707)以及中科院海洋地质与环境重点实验室开放基金(No.MGE2021KG14)联合资助。 文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169555X22001787?via%3Dihub 查看详细>>

来源:青岛海洋科学与技术试点国家实验室 点击量:1

3 通过研究确定洄游鱼类的高度优先保护区域 2022-05-13

英属哥伦比亚大学(University of British Columbia,UBC)的研究人员通过研究将太平洋的四个高流量区域确定为高度优先保护区域,主要侧重于大型中上层鱼类(如金枪鱼、蓝旗鱼和剑鱼)的保护工作效果。 通过研究鱼类返回其出生地进行繁殖的趋势,这一概念被称为亲缘关系,通常被错误地认为只适用于鲑鱼物种—并将这些知识与渔获分布图、标签和基因测序研究相结合。研究人员通过“我们周围的海洋”计划,确定了太平洋中11种金枪鱼和其他大型中上层鱼类的初步洄游路线,并确定某些区域在维持其栖息地时应被视为“高”和“非常高”优先级。 这项研究的主要作者Veronica Relano表示,他们将亲缘关系的概念应用于从物种标记研究中提取的运动,如濒临威胁的太平洋蓝鳍金枪鱼和大量被捕捞的黄鳍金枪鱼,并且还将这些信息与从遗传研究中推断的种群之间的联系相结合。 有趣的是,当他们将提出的迁移路线和“我们的海洋”网站上提供的1950年至2016年的渔获量数据进行比较时,发现了许多巧合。显然,考虑到亲缘关系,这些路线的准确性得到了加强,尽管它们仍然是试探性的。 在分别分析了11种鱼类的季节性洄游路径后,研究人员将它们叠加起来,发现这些大型中上层鱼类的几个物种和种群使用相同的洄游路径。研究人员指出,那些高流量的区域,其中两个在太平洋东北部和中部,两个在西南和中部地区,应该成为蓝色走廊的一部分,这些路线应该执行严格的渔业管理措施或部分禁止工业捕鱼,以便增加栖息地的连通性,从而使海洋物种的种群能够自我维持。 研究人员还强调,但在建立保护区以支持减少鱼类种群重建之前,重要的是要考虑有关不同物种迁徙和运动的全部现有知识。研究结果表明,在哪些地区这样的努力会更有效,但他们目前提出的封闭式洄游周期是暂定的,还需要继续测试其有效性。(王琳编译) 查看详细>>

来源:英属哥伦比亚大学 点击量:1

4 科学家首次绘制南极洲深层沉积物中循环地下水系统 2022-05-13

科学家表示,液态水是了解冰川中冰冻形态行为的关键。近年来,南极洲的研究人员发现了数百个相互连接的液态湖泊和河流,这些湖泊和河流位于冰层中。而且,他们拍摄了冰下厚厚的沉积物盆地,其中可能包含最大的水库。但到目前为止,没有人证实冰下沉积物中存在大量的液态水,也没有研究过它如何与冰层相互作用。 来自六个研究机构的研究团队首次绘制了南极洲西部深层沉积物中活跃的巨大循环地下水系统。他们认为,这种系统可能在南极洲很常见,可能对这个冰冻的大陆如何对气候变化做出反应,或者甚至可能对气候变化做出贡献,这些目前都还未知。这项研究成果已经发表在《科学》(Science)杂志上。 几十年来,科学家们一直在南极冰盖上空通过雷达和其他仪器对地下特征进行成像。这些任务揭示了夹在冰层和基岩之间的沉积盆地,其多孔特性提供了储存地下水的潜力。但是,机载地球物理学通常只能揭示这些特征的大致轮廓,而不是揭示含水量或其他特征。不过有个例外,2019年的一项研究使用直升机携带的仪器记录了南极洲麦克默多干谷大约350米冰层以下几百米冰川下的地下水。但是,南极洲大多数已知的沉积盆地都更深,而且大多数的冰层更厚,机载仪器无法达到。在少数地方,研究人员已经钻过冰层进入沉积物,但只穿透了几米。因此,冰盖行为模型仅包括冰内或冰下的水文系统。 这是一个很大的缺陷:南极洲大部分广阔的沉积盆地位于当前海平面以下,夹在基岩的陆地冰和大陆边缘的浮动海洋冰架之间。它们被认为是在海平面较高的温暖时期在海底形成的。如果冰架在气候变暖的情况下后退,海水可能会重新侵入沉积物,而冰架后面的冰川可能会向前冲,从而提高全球海平面。 研究人员集中研究60英里宽的惠兰斯冰川,这是为世界上最大的罗斯冰架提供水源的半打(half-dozen)快速水流之一,其面积约为加拿大育空地区。先前的研究发现,在冰层内有一个冰川下的湖泊以及其下方延伸的沉积盆地。对第一英尺左右的沉积物中进行浅层钻探,发现了液态水和繁荣发展的微生物群落,但再往下是什么一直是个谜。 2018年底,研究人员利用直接放置在地表上的地球物理仪器更好地绘制沉积物及其特性。研究团队使用电磁成像技术,该技术可以测量在地球大气层中产生的自然电磁能对地球的渗透情况。冰、沉积物、淡水、咸水和基岩都在不同程度上传导电磁能;通过测量这些差异,研究人员可以创建类似核磁共振的不同元素的地图。该团队将他们的仪器放置在雪坑中一天左右,然后将它们挖出并重新安置,在大约四十个地点进行读数。他们还重新分析了由其他团队收集的从地球发出的自然地震波,以帮助区分基岩、沉积物和冰。 他们的分析表明,根据不同的位置,沉积物触及基岩之前,在冰层底部延伸了半公里到近两公里。他们证实,这些沉积物一路下来都充满了液态水。研究人员估计,如果将所有水提取出来,能够形成一个220至820米高的水柱,至少比冰层内部和底部的现成水文系统多10倍,甚至可能比这还要多。 咸水比淡水更好地传导能量,因此他们也能够表明,地下水随着深度的增加而变得更加咸。这些沉积物被认为是很久以前在海洋环境中形成的。在大约5000到7000年前的一个温暖时期,海水可能最后一次到达现在的Whillans所覆盖的区域,使沉积物中的盐水饱和。当冰层重新移动时,来自上方的压力和冰底的摩擦产生的新鲜融水明显被迫进入上层沉积物。 研究人员表示,这种缓慢地将淡水流入沉积物的做法可以防止水在冰层底部堆积。这可能会对冰的向前运动起到制动作用。其他科学家在陆上冰流与浮冰架的交汇点的测量显示,那里的水比正常海水的盐度低。这表明,淡水正在通过沉积物流入海洋,为更多融水进入提供空间,并保持系统稳定。 然而,研究人员提到,如果冰面随着气候变化变薄,水流的方向可能会被逆转。上层的压力将减少,更深的地下水可能开始向冰底涌出。这可能会加速冰层向前运动。此外,如果深层地下水向上流动,可以携带基岩中自然产生的地热;这也会加速冰底的溶解,推动向前发展。但是,这是否会发生,以及在多大程度上发生,都还不清楚。 研究人员认为,这项研究只是解决这些问题的一个开始,深层地下水动力学的存在改变了对冰流行为的理解,也促使研究人员进一步完善冰下水模型。(傅圆圆编译) 查看详细>>

来源:哥伦比亚大学气候学院 点击量:11

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