近日，中国科学院海洋研究所王凡团队联合美国国家大气研究中心、中国科学院大气物理研究所、麻省理工学院和复旦大学的科研团队在JCR一区Journal of Climate发表了最新研究成果，揭示了南大洋上层水体热含量年代际变率显著的纬向不对称性，而太平洋年代际振荡（IPO）是该不对称变率的主要驱动力。该项研究通过分析观测数据和气候模型模拟，深入探讨了南大洋在几十年尺度上的热量变化特征及其主要驱动机制，为理解南大洋热量储存的时间和空间变化提供了新的视角，为未来气候预测研究提供了参考价值。 南大洋是人为热量的主要汇集地之一，自20世纪中期以来表现出纬向准对称的深层变暖。相比之下，南大洋短期的热量储存模式更为复杂，并对区域气候和海洋生态系统产生了显著影响。该研究发现，南大洋的热量储存表现出显著的十年尺度变率，尤其在太平洋和大西洋-印度洋扇区呈现出相反的变化。太平洋扇区的热量变化幅度更大，主导了整个南大洋的热量储存变化。这些不对称变化主要是由风驱动的热量再分配引起，而不是通过表面热通量的热吸收作用。太平洋扇区变暖主要来自反气旋风异常引起的暖水汇聚，而大西洋-印度洋区变冷则由于气旋风异常引起的辐散冷却。CESM1集合大数据结果显示，风的变化主要来源于热带太平洋的自然变率，太平洋起搏器试验证明IPO是最主要的驱动力。正位相的IPO通过大气遥相关引发太平洋扇区较高的海平面气压和反气旋风异常，从而引起0-700米深度的水体变暖。此研究有助于深入理解南大洋热量储存的时空变化特征，并对未来的气候预测具有重要意义。 论文第一作者为中国科学院海洋研究所宋元元博士，通讯作者为李元龙研究员，合作者包括美国国家大气研究中心胡爱学教授，中国科学院大气物理研究所成里京研究员，麻省理工学院Gaël Forget博士，复旦大学陈晓丹博士，中国科学院海洋研究所段静博士以及王凡研究员。研究得到了国家自然科学基金、中国科学院先导专项等项目资助。 论文信息： Song,Y.,Li,Y.,Hu,A.,Cheng,L.,Forget,G.,Chen,X.,Duan,J.,&Wang,F.(2024).Decadal Thermal Variability of the Upper Southern Ocean:Zonal Asymmetry.Journal of Climate,37(11),3117-3129.DOI:10.1175/JCLI-D-23-0649.1 查看详细>>

近日，中国科学院海洋研究所董冬冬研究员团队利用地震学径向各向异性成像技术，在渤海湾盆地新生代构造演化机制研究中取得重要进展，研究成果发表于地球科学自然指数期刊Geophysical Research Letters。 渤海湾盆地是中国东部最大的中-新生代盆地，在盆山边缘块体运动和深大断裂切割基底的作用下，经历了复杂的裂陷演化和沉积过程。然而，作为华北块体东部重要组成部分，渤海湾盆地在新生代时期的构造演化仍存在很多未解之谜，尤其是在是否及如何响应印度-欧亚板块陆陆碰撞远场效应方面。通过地震学成像手段构建高分辨率的地壳及上地幔顶部剪切波速度结构和各向异性信息，可以为认识渤海湾盆地新生代构造演化过程提供关键证据。 研究团队利用中国地震科学探测固定台网（Doi:10.11998/IESDC）记录的三分量连续地震波形数据，采用DRadiSurfTomo直接反演方法建立了渤海湾盆地地壳及上地幔顶部三维高分辨率剪切波速度和径向各向异性模型。结果显示，渤海地区中-下地壳局部呈现低速异常，上地幔顶部呈现高速异常特征；渤海湾盆地西部壳内为强正各向异性，东部为弱各向异性，且方位各向异性快轴方向表现出从近E-W到NE-SW的转变；鲁西隆起上-中地壳呈现高剪切波速度、负径向各向异性以及圆弧状的方位各向异性特征。 研究结果表明，渤海地区中-下地壳低速异常体主要是在底侵和地幔物质加热作用下，下地壳发生熔融和分异，进而产生长英质物质，而后向上迁移并保留在中地壳形成的。渤海湾盆地当前的地壳径向各向异性模式反映了新生代以来的多个动力学过程，其中其西部地壳较强的正径向各向异性，表明早第三纪太平洋板块俯冲驱动下的上地幔物质东向对流引发地壳伸展；而其东部弱负径向各向异性，则表明在新近纪——第四纪，渤海湾盆地东部的走滑断裂系统在印度—欧亚远场碰撞作用影响下，形成剪切破裂构造体系。因此，在新生代早期，渤海湾盆地的形成与宏观上太平洋俯冲作用有关；而在新生代晚期，其东部发生的构造重组与太平洋俯冲向印度-欧亚碰撞的动力学转换过程相吻合。鲁西隆起中-上地壳刚性的太古代变质核杂岩的存在阻碍了渤海湾盆地中-上地壳的东向伸展。 论文第一作者为中国科学院海洋研究所博士后吴晓阳，李翠琳副研究员和董冬冬研究员为论文共同通讯作者，合作者还包括中国科学院海洋研究所范建柯研究员，山东科技大学李朝阳博士，杭州应用声学研究所白起鹏博士以及中国科学技术大学冯吉坤副教授。研究得到了山东省自然科学基金、国家自然科学基金等项目联合资助。 论文信息：Wu,X.,Li,C.,Fan,J.,Li,C.,Bai,Q.,Feng,J.,&Dong,D.(2024).Cenozoic evolution of the Bohai Bay basin:Constraints from seismic radial anisotropy.Geophysical Research Letters,51,e2023GL107112.https://doi.org/10.1029/2023GL107112 查看详细>>

轮胎磨损微粒（TWPs）作为一种特殊类型的微塑料，由道路上轮胎摩擦产生，是环境中微塑料的主要来源，被认为是对陆地和海洋生物的新威胁。中国科学院烟台海岸带研究所陈令新团队前期研究发现环境浓度TWPs可改变沉积物微生物群落结构，抑制碳、氮以及硫等营养元素循环相关的潜在功能，降低土壤动物的存活率和生殖率，且TWPs主要通过淋溶添加剂产生毒性。TWPs排放到环境中后，不可避免地会经历老化过程，该过程可能会进一步影响其毒性。然而，目前对于老化过程如何影响TWPs的毒性及影响机制尚不清楚。 鉴于海洋微藻在食物链和养分循环中的关键作用，本研究选择了海洋生态系统中常见的硅藻Phaeodactylum tricornutum作为试验物种，探究了微藻生理和代谢对不同浓度TWPs（实验1）、原始和不同老化程度的TWPs（实验2）及其渗滤液和浸出颗粒（实验3）的响应。结果显示TWPs对微藻生长呈现低剂量刺激和高剂量抑制效应，且与原始TWPs相比，老化TWPs对微藻的生理和代谢影响更大，包括抑制微藻生长、降低Chla含量、对藻类细胞造成氧化损伤等。通过对TWPs的颗粒和渗滤液进行表征并探究其对微藻生理和代谢的影响，本研究首次证明了老化后TWPs的颗粒物和渗滤液的毒性均增加，TWPs老化后表面形态的变化和添加剂的释放增强证实了这一点，并揭示了影响微藻代谢的关键添加剂。研究结果深化了对老化TWPs微藻毒性机制的理解，并呼吁在TWPs风险评估中需考虑长期老化对TWPs毒性的影响。成果发表于生态环境领域顶级期刊Water Research上。 中国科学院烟台海岸带研究所副研究员吕敏为论文第一作者，陈令新研究员为论文通讯作者。研究成果得到了中国科学院青年创新促进会、国家自然科学基金和泰山学者青年专家等项目的资助。 相关论文： Min Lv,Fanyu Meng,Mingsan Man,Shuang Lu,Suyu Ren,Xiaoyong Yang,Qiaoning Wang,Lingxin Chen.Aging increases the particulate-and leachate-induced toxicity of tire wear particles to microalgae.Water Research,2024,256,121653.https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121653 查看详细>>

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）杜岩研究员团队揭示了南海涡动能在夏季风爆发后增长停滞现象的形成机制，相关成果以博士研究生林俊澍为第一作者，杜岩研究员和王闵杨助理研究员为共同通讯作者发表在国际期刊Journal of Geophysical Research:Oceans上。 季风系统是南海冬夏季上层环流的主要驱动力，南海环流在冬季表现为大的气旋式环流，在夏季表现为北部气旋式而南部反气旋的偶极子环流特征。南海夏季风爆发向海洋输入能量，对夏季环流结构的建立至关重要，然而季风爆发过程中海洋能量转化与耗散情况仍不清楚。 本研究团队发现南海夏季风爆发后，西南风迅速增强，季风向海洋输入的能量显著增加，但越南以东海域的涡动能在季风爆发20天后才显著增长（图1）。针对此现象，本研究使用卫星观测数据和再分析资料并结合能量收支诊断研究了涡动能增长停滞的形成机制。结果表明，由于风和表层流场反向，导致了耗散的显著增加，季风输入的95%能量被高风速引起的混合层内的强耗散过程消耗（图2）。海洋内部的能量传递也存在着调整，通过正压不稳定过程，涡动能不断向大尺度环流输送能量，建立夏季环流结构。在近岸区域，夏季风驱动形成的上升流在夏季风爆发后迅速建立，上升流带来的有效位能通过浮力做功即斜压不稳定过程增强涡动能，随着这一部分水体被输运到离岸区域，有效位能又被迅速释放，涡动能在离岸区域减弱。 本研究分析了南海夏季风爆发后涡动能增长停滞的形成机制，并揭示了季风爆发后海洋能量的传递过程，有助于增强对南海环流涡旋场和季风过程在多时空尺度上的变化和相互作用的理解，进一步提升对季风调制的多尺度海洋能量传递过程的认识。 该研究由国家自然科学基金、中国科学院项目和南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）等共同资助完成。 相关论文信息：Lin,Junshu,Wang,M.,Wu W.,Wang X.,Du Y.(2024).Stagnation of Eddy Kinetic Energy After Summer Monsoon Onset in the South China Sea.Journal of Geophysical Research:Oceans,129,e2023JC020836. 文章链接：https://doi.org/10.1029/2023JC020836 查看详细>>