近日，中国科学院海洋研究所王凡团队联合伍兹霍尔海洋研究所科研团队在国际学术期刊Journal of Climate发表最新成果，基于观测和气候模式资料揭示了大西洋热含量增加快于印度洋-太平洋海盆的新机制，研究结果有助于理解全球海洋热量储存格局，为提高气候模式模拟和预测提供了科学依据。 20世纪中期以来，大西洋存储了大量的人为热量，上层2000米大西洋的平均增暖速度几乎是印度洋-太平洋的三倍。CMIP6历史模拟捕捉到该海盆间增暖差异，并预计这一差异将持续到未来。在CMIP6模拟中，通过海表热通量变化导致的海洋热量吸收在形成海盆间增暖差异上发挥了核心作用。除了大西洋经向翻转环流减弱的原因外，变暖背景下大气过程的变化对进入北大西洋的海表热量吸收增加也至关重要。具体而言，1980年以来北大西洋人为气溶胶浓度的降低有利于大西洋海表热量吸收的增强。此外，大气环流向极地迁移，表面风速和云量在中高纬度减少，导致中纬度海表热吸收广泛增强，形成海表热吸收的经向结构。加之各海盆的地理形状，与印度洋-太平洋相比，大西洋的中纬度相对较宽，低纬度相对较窄，地理形状效应使得大西洋海盆平均热量吸收更高。 论文第一作者为中国科学院海洋研究所任秋萍博士，任秋萍与李元龙研究员为共同通讯作者，合作者包括伍兹霍尔海洋研究所Young-Oh Kwon研究员、杨嘉岩教授和黄瑞新教授，以及中国科学院海洋研究所王凡研究员。研究得到了国家重点研发计划、中国科学院战略重点研究计划、国家自然科学基金及美国国家科学基金会物理海洋学计划等项目资助。 论文详细信息：Ren,Q.,Kwon,Y.-O.,Yang,J.,Huang,R.X.,Li,Y.,&Wang,F.(2024).Substantial Warming of the Atlantic Ocean in CMIP6 Models.Journal of Climate,37(11),3073–3091.https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0418.1 查看详细>>

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>>