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>>

近日，国际综合性期刊《全球和行星变化》（Global and Planetary Change）在线发表了中国科学院海洋研究所万世明课题组、法国巴黎萨克雷大学等单位合作的最新研究成果“Orbital hydroclimate variability revealed by grain-size evidence in the tropical Pacific islands since 140 ka”。研究团队基于新几内亚鸟头半岛北部MD01-2385钻孔的连续沉积记录，提供了目前热带西太平洋岛屿的最高时间分辨率粒度记录。结合模拟结果，本研究揭示了类ENSO系统对西太平洋暖池深对流-降水演化的影响。 热带西太平洋暖池因其巨大的热含量和强烈的深对流，在全球气候变化中起着关键的作用。然而，目前对该区域轨道（万年）时间尺度上的暖池深对流-降水机制及特征的认识仍然有限。一方面原因在于，热带辐合带（ITCZ）和类ENSO系统的复杂影响；另一方面，研究区已有降水重建记录多基于氢氧同位素或X射线荧光扫描的元素比值，而两者一定程度都受到海洋过程的影响（如生产力、洋流混合等）。因此，寻求新的代用指标、重建独立的降水演化历史，以与已有进行指标交叉验证，可更好地揭示暖池深对流对区域海洋-大气过程的响应。 基于这一思路，研究人员利用暖池核心区的MD01-2385深海沉积岩芯，提取了跨越过去14万年的连续粒度记录，时间分辨率首次达到156年每样。通过对粒度记录进行定量端元分解，重建了暖池深对流-降水演化历史。结果显示，暖池深对流-降水受到岁差周期控制，并与赤道秋季太阳辐射同相位变化，该结果得到模式模拟结果的支持。与邻近记录对比发现，研究站位的深对流-降水历史响应的岁差相位与赤道其他记录以及类ENSO系统变化一致，并与其北部岛屿（菲律宾南部）和南部岛屿（新几内亚主岛北岸）变化不同。可见本文记录（红色三角）及其他赤道记录所响应的太阳辐射的相位与其南、北的记录均不同，而与Niño 3海温异常模拟结果所响应的相位变化一致。这种“三明治”模式的变化及其对赤道9月太阳辐射的响应排除了ITCZ迁移对研究区深对流-降水变化的重要影响。进一步与其他指标重建记录及模拟结果的对比表明，研究区降水变化可能主要受到类ENSO系统的控制。如图3所示，赤道9月太阳辐射达到最大值时，纬向风异常可能会促进赤道东太平洋上升流加强，以及太平洋温跃层梯度增大，并促进类ENSO系统的发展，导致暖池深对流-降水的增强。这种变化在模式模拟的海表温度结果中亦有体现。 论文第一作者为法国巴黎萨克雷大学一年级博士生唐小洁（2023年硕士毕业于中国科学院海洋研究所），通讯作者为海洋研究所于兆杰副研究员。本研究得到了中国科学院战略先导专项、国家自然科学基金、山东省自然科学优秀青年基金等项目的支持。 论文连接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S0921-8181(24)00076-6 论文信息： Tang Xiaojie,Yu Zhaojie*,Zhengyao Lu,Lina Song,Zehua Song,Christophe Colin,Giuseppe Siani,Xiaoying Kang,Fengming Chang,Franck Bassinot,Shiming Wan(2024).Orbital hydroclimate variability revealed by grain-size evidence in the tropical Pacific Islands since 140 ka.Global and Planetary Change.https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104429 查看详细>>

海洋盐度变化通常与全球水循环联系在一起，是当下气候研究的热点问题之一。以往研究显示在全球尺度上，盐度“咸者愈咸，淡者愈淡”对应着淡水通量“干更干，湿更湿”。但在区域尺度上盐度对淡水通量的响应情况及影响机制目前仍属未知。为探究这一问题，中国科学院海洋研究所王凡研究团队借助混合坐标海洋数值模式(HYCOM)模拟了1970年以来热带表层盐度下降、副热带表层盐度上升的现象，设计多个敏感性数值实验，定量分析蒸发、降水和海洋动力过程对盐度的影响，进而揭示热带副热带表层盐度对淡水通量的响应机制。相关研究成果发表在国际学术期刊Journal of Geophysical Research:Oceans上。 研究结果显示，尽管存在较大的区域差异，降水是表层盐度变化的主要驱动因子(>60%)，风驱动的海洋动力过程(<20%)和蒸发(<30%)的作用是次要的。盐度对淡水通量的响应存在很大的地区差异，在南北半球10-20纬度带，比值<0，盐度和淡水通量表现出相反的变化(图2)。对表层经向流的分析显示，信风引起的向极Ekman输送导致热带盐度下降区域向两极拓宽，进而在南北半球产生了盐度与淡水通量变化相反的条带状区域。此外，风驱动的环流变异能产生跨梯度的盐度输运，这些过程也会影响局地表层盐度的变化，使盐度——淡水通量(SSS-FWF)的关系变得更加复杂。 区域盐度变化会影响浮游植物群落和生态系统，还可能改变层结，削弱通风过程，氧气输入，导致海洋酸化加剧。因此，更加准确地理解区域海洋动力过程，预测盐度变化以及其气候生态效应是非常必要的。对区域SSS-FWF关系的分析显示，在一些区域盐度变化与淡水通量变化比值很小，影响这些区域盐度变化的机制还有待进一步探讨。 该论文第一作者是中国科学院海洋研究所博士研究生戈凯，通讯作者是中国科学院海洋研究所吕宜龙博士和李元龙研究员共同担任，合作作者包括中国科学院大气物理研究所林鹏飞研究员、成里京研究员和海洋研究所王凡研究员。该研究得到了中国科学院战略先导科技专项、山东省自然科学基金和崂山实验室项目的资助。 文章信息： Ge,K.,Li,Y.,Lyu,Y.,Lin,P.,Cheng,L.,&Wang,F.(2023).Surface Salinity Changes of the Tropical and Subtropical Oceans Since 1970 and Their Relationship With Surface Freshwater Fluxes.Journal of Geophysical Research:Oceans,128(12),e2023JC020207.https://doi.org/10.1029/2023JC020207 查看详细>>

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>>