日前，自然资源部第二海洋研究所海洋生态系统动力学实验室海洋生物地球化学研究团队在海山生态系统的形成机制研究中取得重要进展，相关成果以“Seamounts Generate Efficient Active Transport Loops to Nourish the Twilight Ecosystem”为题发表于Science Advances。该研究利用物理-化学-生物多学科综合的现场观测资料，首次揭示了寡营养海区海流流经海山地形时，驱动海山下游真光层内形成高生物量，高强度浮游动物昼夜迁移及其驱动的高效有机质输出过程。该研究为认识海山生态系统的形成机制提供了新的认识，指出不同于中尺度涡旋等引起的短期偶发、移动的增产现象，海山矗立于固定位置能持续促进浮游植物旺发和有机质高效输出，滋养海山中深层和底栖生态系统，形成真光层与深海联动的立体生态绿洲。 研究背景 全球有近一半的海山分布在寡营养的“海洋荒漠”区，它们孕育着丰富的渔业资源和底栖生物，为众多物种提供了栖息场所，是海洋中的“生态绿洲”。海山通常也是金枪鱼和鲨鱼等生物的聚集地，具有更高的渔获量。然而，这一现象仅仅是地形的聚集效应，还是海山本身还存在较高的物质能量供应机制，目前仍存在较大争议。 生物泵输送有机质的强度能够直接调控深层生态系统的规模和结构。传统的海山增产理论指出，海山区复杂的水动力过程会促进真光层内营养盐供给和初级生产响应，即“海山效应”。然而，这一过程中产生的有机质能否沿食物链传递至更高营养级，以及是否为深层生态系统提供了能量和物质来源仍不清楚。针对这一问题，该研究聚焦于流场-地形-上层初级生产和有机质输出这一主线，对海山上层的生物地球化学过程开展了多学科综合调查与研究。 研究结果 研究团队利用自主集成的多参数生化剖面仪：包括温盐深仪（CTD）、原位紫外硝酸盐仪（Deep SUNA）、荧光传感器和水下粒子成像仪（UVP）等，获取了南海宪北海山的水动力环境参数、营养盐含量与扩散通量、浮游植物生物量、桡足类浮游动物生物量和颗粒有机碳（POC）输出通量的时空变化特征。 研究结果显示，背景流场与海山地形相互作用下，在下游形成了背风波，导致水体强烈混合、营养盐跃层明显抬升，显著增加了该区域次表层营养盐向上的扩散通量，支撑了真光层内较高的浮游植物生物量。相较于海山上游，下游的叶绿素浓度、桡足类浮游动物生物量和POC输出通量均呈现出显著的昼夜变化。其中，叶绿素浓度在夜间降至最低；200 m以浅的浮游动物生物量和POC输出通量在晚上大于白天，而200 m以深则相反。这是因为，浮游动物在夜幕的掩护下，前往食物丰富的海面摄食，快速消耗了白天生长的浮游植物，而在白天为了躲避捕食者，下沉到深水中休息、消化和排泄。从而导致水柱POC输出通量也与之呈现同步的昼夜垂向变化。 简言之，海山下游流场、地形和生态的耦合作用创造了一条有机质从生产到输出的高效通道，即浮游动物昼夜迁移摄食介导的“主动输出环”，而这些持续快速输出的有机质可能为深层生态系统的新鲜食物来源。 该研究将这一结果拓展到北太平洋副热带流涡区（North Pacific Subtropical Gyre,NPSG），估算海山对有机碳输出的贡献。结果显示，虽然浅海山（<208米）仅占NPSG海域面积的0.74%，却贡献了该海域2.1~3.8%的有机质输出通量。进一步强调了海山在寡营养海域具有更高的生物泵输出效率，在海洋生物连通性、渔业资源等方面发挥着不可替代的作用。 研究团队及资助 该论文第一作者为自然资源部第二海洋研究所与上海交通大学联合培养博士生王新洋，自然资源部第二海洋研究所陈建芳研究员和李宏亮研究员为共同通讯作者，共同作者包括自然资源部第二海洋研究所张静静副研究员、张东声研究员和谢晓辉研究员，南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）/中山大学谢伟教授和殷克东教授，索邦大学Diana Ruiz-Pino教授和海南大学高树基教授。 该研究得到国家自然科学基金委（42330412），国家重点研发计划（2023YFF0805002），南方海洋科学与工程广东省实验室基金（SML2020SI1001，SML2021SP207）和海洋二所基本科研业务费专项（SZ2403）的联合资助。 查看详细>>

近日，由自然资源部第一海洋研究所大洋环流及潮波动力学团队研发的自主星座实时通信潜标顺利完成首次海试。 自然资源部第一海洋研究所大洋环流及潮波动力学团队从2018年开始实时通信潜标观测技术研究，目前已掌握低功耗卫通模块、大深度全向耐压防水天线、信标拖拽破断保护、轻型耐压舱加工与防水、缆系设计与现场布放等关键技术，在南海、印度洋、大西洋等海域成功完成多次布放，有效支撑了自然资源部第一海洋研究所承担的多项科考调查任务。 近年来，该团队将国产化作为实时通信潜标技术的主要研究发展方向。本次进行海试的实时通信潜标系统，首次采用自然资源部第一海洋研究所自主研发的轻质多功能复合缆、自主通信星座耐压天线等组件，并集成了国产自主卫通系统、国产感应耦合传感器、国产海流剖面流速仪等设备，标志着国产化工作取得重要进展。 本次海试完成了各项测试工作，顺利开展了变频采样及传输远程控制实验，为后续智能采样算法嵌入工作打下了技术基础。 查看详细>>

近日，中国科学院海洋研究所尹宝树团队研究揭示气候变暖导致复合风雨事件向极地迁移加强，成果发表于Nature-index期刊Geophysical Research Letters。 全球变暖背景下高影响天气气候事件频发，多个极端事件时空交织叠加的复合事件往往会造成更严重的灾害，其变化、影响与风险防控是气候变化领域的前沿科学问题和防灾减灾的重大挑战。复合风雨事件，亦即“狂风暴雨”事件，影响海陆交通运输安全，加速基础设施和建筑损坏，危及社会经济和人民生命财产安全。但当前对复合风雨事件未来预估变化、驱动机理及不确定性的理解却极为有限，制约了有关未来气候变化综合风险的认知和适应行动的实施。 本研究基于13个CMIP6全球气候模式（历史试验、SSP245和SSP585情景模拟试验，每个模式3个集合样本）与ERA5再分析数据的日降雨和日风速，诊断发现多模式历史试验集合中值结果能较为理想地刻画全球复合风雨频率、强度和持续时间的气候态特征。进一步预估发现，SSP245和SSP585情景下未来全球复合风雨事件将向极地迁移加强，主要表现为：发生频率在南北半球50°以上高纬度区域显著增多，而副热带区域显著减少；事件强度在全球陆地范围内普遍增强，在SSP585高排放情景下尤为显著。基于归因敏感性试验分析发现，复合风雨频率和强度的变化主要是由极端降水的变化引起的。此外，基于“故事线”（storyline）分析方法发现，在区域层面上，模型结构性差异导致的极端风或极端降雨等驱动因子的变化，是复合风雨事件预估不确定性的主要来源。 研究提供了有关气候变暖背景下复合型风雨事件的新认知，基于气候故事线的区域预估不确定性分析，可为制定更稳健的区域适应策略提供科学指导，对防灾减灾和应对气候变化有重要意义。 中国科学院海洋所李德磊特聘研究员为第一/通讯作者，德国亥姆霍兹环境研究中心（UFZ）Emanuele Bevacqua博士为共同通讯作者。合作者包括UFZ的Jakob Zscheischler教授，中国气象科学研究院陈阳研究员，中国科学院海洋研究所尹宝树研究员、齐继峰研究员、朱聿超特聘研究员，天津科技大学冯建龙副教授，澳大利亚联邦科学与工业研究组织Mandy Freund博士。研究得到了国家自然基金、中国科学院战略先导专项（B类）、国家重点研发计划及泰山学者等项目联合资助。 相关论文： Li,D.,Zscheischler,J.,Chen,Y.,Yin,B.,et al.,(2024).Intensification and Poleward Shift of Compound Wind and Precipitation Extremes in aWarmer Climate,Geophys.Res.Lett.,51,e2024GL110135,https://doi.org/10.1029/2024GL110135.  Li,D.,Chen,Y.,Messmer,M.,Zhu,Y.,Feng,J.,Yin.B.,&Bevacqua,E.,(2022).Compound wind and precipitation extremes across the Indo-Pacific:climatology,variability and drivers.Geophys.Res.Lett.,49,e2022GL098594.   查看详细>>

近日，中国科学院海洋研究所尹宝树研究团队在赤道西太平洋中深层环流季节变化研究中取得新进展，加强了我们对赤道太平洋中深层环流季节变化的理解，相关成果发表于JGR:Oceans。 赤道西太平洋温跃层之下存在着季节性反向的纬向流动，前人已指出该季节性变化是由年周期Rossby波第一经向模态主导。然而，以往研究大多集中在1000米以浅，而对中深层（1000～3000米）的研究相对较少。尹宝树团队使用ECCO再分析数据以及OFES模拟结果，在中国科学院海洋研究所西太平洋潜标数据的支持与验证下，针对以上科学问题展开研究。 研究结果表明，西太平洋中深层环流在季节尺度上不仅具有反向特征，还表现出了明显的相位上传，这些现象在潜标数据中同样可以发现。通过计算斜压模态占比，发现赤道西太平洋是由第一和第二斜压模态主导。单独的第一或是第二斜压模态都不具有相位的垂向传播。一系列Rossby波斜压模态叠加实验表明，第一和第二斜压模态相位差在0到π的范围内可以引起向上的相位传播，而相位差在π到2π的范围内则引起向下的相位传播。这一相位差的存在，表明引起西太平洋中深层环流季节变化的第一和第二斜压Rossby波可能是在不同的时刻被激发的。同时，西太平洋中深层环流其实是赤道深层射流（EDJs）的一部分，EDJs在垂向上表现出了向下的相位传播。本研究表明π到2π的相位差可以引起向下的相位传播，这对研究EDJs形成机制也具有启发意义。 文章第一作者为中国科学院海洋研究所硕士研究生骆正朴，通讯作者为杨德周研究员，论文合作者包括助理研究员许灵静、博士研究生李宇轩、博士研究生张航、汪嘉宁研究员和尹宝树研究员。研究得到了崂山实验室项目、中国科学院战略先导科技专项以及国家自然科学基金等资助。 论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023JC020418 论文信息：Luo,Z.,Yang,D.,Xu,L.,Li,Y.,Zhang,H.,Wang,J.,&Yin,B.(2024).Baroclinic Rossby waves with phase lag cause seasonal upward-propagating signals in the mid-depth equatorial Pacific Ocean.Journal of Geophysical Research:Oceans,129,e2023JC020418.https://doi.org/10.1029/2023JC020418 查看详细>>