南海南部海区的障碍层

通过对南海南部海域1989－1999年6次海洋观测所得CTD资料的分析，发现在南海南部海域存在具有季节变化的障碍层，它在秋季非常显著。夏季冬较弱，障碍层厚度越厚，对应区域的上事层平均水温越高，反之亦然；厚障碍层区与高上混合层平均水温区相吻合，且其位置与南较厚暖水区一致，这表明，南海南部海域障碍层对上层海洋热量储存具有重要影响。     

冬季南海温跃层通风的证据

通过对Levitus气候平均的海洋温度盐度资料分析，在认识南海混合层季节演变特征的基础上，探讨了南海温跃层的结构，揭示了南海北部冬季温跃层通风现象。分析表明，冬季南海北部温跃层的主要通风层次为22．0－23．5的等密面，其下是未通风温跃层。冬季南海温跃层的通风过程伴随着北部混合层的水团在抬头线下沉并向南运动。在水平结构上，上述信号沿着等位势涡度线运动，维持位势涡度守恒。     

基于11年高度计资料的南海表层环流时空变化

使用11年较高分辨率卫星高度计资料，应用经验正交函数（EOF）分析，得到南海表层环流的空间模态及其时间演变过程．前3个模态呈现明显的季节变化特征，EOF1模态显示出南海海盆大尺度的闭合环流，峰值和谷值分别出现在11月份和4月份；EOF2描述次海盆尺度同向双涡结构，涡旋中心分别位于吕宋岛西面和中南半岛东南外海，峰值和谷值在7～8月份和1月份：EOF3描述南海西部的中尺度涡结构，它在7-9月迅速发展为一个强的气旋涡．季节变化明显的EOF1和EOF3两个模态也受到年际变化的调节，表明南海表层环流年际变化受E1 Nino和南方涛动（ENSO）事件影响显著，特别是1997／1998年强E1 Nino事件明显改变了南海的常态环流结构．EOF分析也显示，南海西边界有一系列气旋和反气旋相间的中尺度涡，呈现季节内变化和年际变化特征．     

南海西部45万年来的表层水温变化

应用分子化石长链烯酮的不饱和度, 在南海西部取得了45万年以来表层水温的变化记录, 分辨率约1 ka, 是南海迄今为止时间最长的高分辨率温度剖面. 结果表明U3k′7-SST与有孔虫氧同位素一样显示出冰期旋回的特征, 冰期、间冰期表层水温的变化范围分别为23~25.5℃和25~28℃, 最高温为MIS5.5时期的28.4℃, 最低温为MIS2时期的22.6℃. 5次冰期旋回转换期中温度变化都超前于有孔虫氧同位素, 与南北半球温度变化记录对比显示南海的温度变化模式与南半球相似. 频谱分析中强烈的岁差及半岁差周期显示了明显的热带区域特征.     

南沙海区放射虫组合在中更新世气候转型时的突然变化

根据南海南沙海区１７９５７－２柱中放射虫组合，浮游有孔虫丰度以及氧同位素和沉积学记录的研究，发现中更新世气候转型是一种复杂的转型现象，放射虫／浮游有孔虫比值，粗组分和放射虫组合的明显变化可能与９０万年前“中更新世革命（ＭＰＲ）”所造砀 全球气候变冷有关，北赤道流明显向南移动，导致南海表层水温的下降，这一结果已由９０万年的热带与亚热带放射虫组合的变化所证实，“中更新世革命”以后高的放射虫丰度可能显著     

30 ka来南沙海区表层水的Pco2记录

通过对南海南部17962柱状样的高分辨分子地层学研究，获取了其沉积有机质的组成（百分含量）、沉积有机质的稳定碳同位素分布（δ^13Cong）、黑碳的稳定碳同位素组成以及觉 淀有机质中反映陆源输入的正构烷烃单体碳同位素组成等信息，计算了柱状样觉积有机质中来源于水生碳的碳同位素大小（δ^13C水柱）。在前人建立的δ^13Cong-Pco2计算模型的基础上，以δ^13C水生代替δ^13Cong，较为准确地计算了末次冰期以来南沙海区表层水的Pco2。结果表明，南海表层水的Pco2在末次冰期平均为240μL/L，在全新世平均为为320μL/L，对比冰芯记录，全新世支海南部表层水可向大气释放CO2。     

南海南部近20万年沉积序列与古气候变化关系

ＮＳ－９３－５柱状样取自南海南部陆坡的平缓台阶上，该处保存了晚第四纪以来正常海洋环境的稳定沉积记录。通过研究建立了南海南部８海区高分辨率的近２００Ｋａ以来有沉积序列和氧同位素地层剖面，通过与ＧＩＳＰ２冰芯等垢对比分析，初步提示并探讨了霜次间冰期以来反映短尺度气候快速变化的Ｄ／Ｏ事件１－２１和Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件Ｈ１～Ｈ６在南海南部的沉积记录，表明近２００ｋａ来南海南部与北极地区存在着古气候的遥相关     

南海东北部海域海面高度的时空变化特征

对1993年1月至2001年12月TOPEX/POSEIDON卫星高度计海面高度距平的分析表明, 在吕宋海峡两侧各有一个海面高度波动高能区, 其中心分别在(19.5°N, 119.5°E)和(22.0°N, 124.0°E), 其间有一低能带将二者隔离. “远区”EOF分析亦显示二者的波动规律相对独立. 对“近区”的EOF分析揭示南海东北部海域海面高度波动以季节变化为主, 伴有明显的季节内变化和年际变化. 其中EOF 1和EOF 2占总波动能量的66.7%, 均主要表现为季节变化, 但相位相差约3个月. EOF 1的主要形态是以吕宋岛西北(18.0°N, 119.0°E)为中心的海面高度振荡, 其峰值出现于8~9月间, 谷值则出现于1~2月间, 主要反映了南海深水海盆比容高度的季节变化和相应的环流调整. EOF 2的形态则表现为东南至西北向的季节性交替起伏, 主要反映了南海北部近海季风导致的海面高度Ekmen调整. 分析还表明, 季节内变化是南海东北海域海面高度波动的重要分量, 它主要反映了吕宋海峡西侧海域中尺度过程的频繁活动. 此外, 所有主要EOF模态都呈现年际变化.     

2008年夏季南海北部浮游藻类生物量和群落组成特征及其影响因素:生物标记物研究

利用海水悬浮颗粒物中的藻类标志物分子,探讨了以生物标志物为基础的海洋生物群落和生物量的变化特征及其影响因素.研究表明,2008年夏季南海北部典型海域浮游植物生物标志物真实地反映了该海域现代浮游植物群落生物量的变化和更替规律.受南海不同水文状况等因素的影响和制约,表现为典型的区域分布特征:高丰度的浮游植物主要出现在珠江口海域、台湾岛西南岸外、海南岛东南附近海域;而海盆和海峡海域的含量相对较低.硅藻在整个研究海域的生物量占绝对优势,其次为甲藻,但随着离岸距离的增加,颗石藻的生物量和相对比例逐渐增多.本文研究显示脂类标志物分子真实地记录了调研季节南海浮游藻类的生物量和群落组成变化特征及其与海洋水文特征的关联,该研究不仅为脂类分子的现代海洋生态及结构变化应用提供基础,更将为古海洋群落结构的真实重建提供重要的科学依据.     

早更新世赤道太平洋上部水体结构的东西向不对称格局的形成

选取大洋钻探ODP 130 航次在西太平洋暖池钻取的807 站A 孔上段43 m 岩芯样品为研究材料, 进行浮游有孔虫表层水种、次表层水种的氧、碳稳定同位素分析, 并与赤道东太平洋ODP 851 站的记录比较, 揭示了赤道太平洋海区距今2.5 Ma 以来上部水体的古海洋变迁. 研究发现, 早更新世1.6~1.4 Ma 时, 赤道东、西太平洋表层水和次表层水的氧同位素都发生明显的分异, 进一步证实赤道太平洋类似于现代的东-西向温度梯度(表层水温西高东低)和上部水体温跃层西深东浅的不对称格局在当时最终形成. 由于次表层水的氧同位素东-西向梯度变化大于表层水的, 说明赤道东、西太平洋这种不对称格局的形成应该与东太平洋温跃层变浅、次表层水显著降温关系更为密切. 此外, ~1.6 Ma 之后, 赤道太平洋表层水和次表层水的碳同位素差异明显变小, 且其偏心率长周期也从400 ka 变为~500 ka, 反映了大洋碳储库的改组, 可能与这一时期南大洋深部水的改组及其对热带太平洋(特别是次表层海水)的影响加剧有关, 说明热带系统可以在全球气候变化中起重要作用     

南海——深海科学的天然实验室

<正>当今世界的海洋里,可以说南海受到的关注度最高。南海面积还不到世界大洋的百分之一,可是经济、政治和军事上重要性之高,与其大小不成比例。对于中国来说,平均深度1 200多米的南海,就是我们岸外主要的深海。人类历来在海面和海岸上开发海洋,二次大战之后才开始进入海洋内部。就是这短短的几十年,     

南海北部海域跃层上部的湍流耗散

频发的非线性内波(内孤立波)与内潮活动是南海北部上层海洋动力的重要特征,特别是在南海东北部东沙群岛邻近海域,内孤立波与内潮活动非常活跃,大量的内孤立波与内潮能量在此耗散掉,产生很强的湍流混合.然而,目前国内外对南海北部海域湍流耗散与混合的直接观测研究还非常有限,且主要局限于对吕宋海峡邻近     

南海南部近20万年沉积序列与古气候变化关系

ＮＳ－９３－５柱状样取自南海南部陆坡的平缓台阶上，该处保存了晚第四纪以来正常海洋环境的稳定沉积记录．通过研究建立了南海南部海区高分辨率的近 ２００ ｋａ以来的沉积序列和氧同位素地层剖面．通过与ＧＩＳＰ２冰芯等的对比分析，初步揭示并探讨了末次间冰期以来反映短尺度气候快速变化的 Ｄ／Ｏ事件 １－２１和 Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件 Ｈ１～ Ｈ６在南海南部的沉积记录，表明近 ２００ ｋａ来南海南部与北极地区存在着古气候的遥相关和西太平洋暖池的不稳定性．研究还显示：该海区沉积层序的颜色分层与氧同位素地层具有很好的对应关系，沉积物颜色特征随气候而变化，前者一般滞后时间约１－１．５ ｋａ．认为由于气候变化引起海平面波动、通道启闭和上升流活动，造成该海区深层水的氧化还原条件随着水体的动态环境而改变，从而产生海底不同的沉积物特征．此外，在氧同位素 ４／５期界线处还发现了一个与 Ｔｏｂａ火山喷发有关的火山灰层，厚度约 １７ ｃｍ．     

1986年南海季风海-气界面热量交换

为探索南海与季风相互作用, 用观测资料, 计算了1986年南海季风海气界面热量交换值. 结果: 南海夏季风爆发及其控制南海时, 位于(20.49°N, 114.14°E)附近海域, 在热带辐合带和热带气旋系统内, 海气界面热量交换强烈, 潜热迅速跃升, 1986年5月23日在台风系统内, 感热出现正值, 海洋向大气输送热量是主要现象, 主要贡献来自潜热. 夏季风控制南海天气晴好时, 海面温度虽然较高, 感热却出现负值, 大气向海洋输送热量是主要现象, 主要贡献来自海面吸收的短波辐射和感热, 结果与闫俊岳等的不同. 夏季风结束后, 南海受东北季风控制时, 海气界面热量交换非常强烈, 南海对大气加热是主要现象, 主要贡献来自潜热, 冷空气到达海面时, 感热量值迅速跃升均为正值. 结论: 南海海气界面热量交换的变化与海面温度变化趋势不一致, 季风控制南海时, 南海对夏季风响应为主.     

南海南部12 Ma以来的蛋白石堆积速率与古生产力变化

对南海南部大洋钻探1143站463个样品中生物硅的检测发现，蛋白石含量及其堆积速率在晚中新世（12．3－5．7Ma)明显增加，与总堆积速率及碳酸堆积速率的变化一致，反映了较高的生物生产力，从而证实了晚中新世南海南部发生了一次“生物勃发事件（biogenic bloom event)”，与印度洋－太平洋海区的“生物勃发事件”相。中更新世（约0．7MPa )以来蛋白石含量及其堆积速率的明显增加， 可能与“中更新世革命”事件之后季风环流的增强所造成的上升流和营养供应增加有关。     

海洋内孤立波斜相互作用的Mach效应特性实验

当海洋工程结构物或水下航行器在海洋中遭遇异常大振幅内波时可造成损害甚至失事,海洋内孤立波斜相互作用的Mach效应是一种特殊海洋现象,也是异常大振幅内孤立波的重要成因.为了在实验室模拟具有海洋跃层环境中的内孤立波斜相互作用并控制Mach效应的产生,首先将两只直立无底圆柱筒放置在淡/盐水分布的两层流体环境中,淡/盐水混合区模拟海洋密度跃层,保持筒底与筒外水体的交换,以方便形成筒内外混合区的高度差;再将两柱筒平稳迅速移出,利用柱筒内外淡/盐水混合区高度差的重力塌陷扰动形成两列内孤立波,其在交汇区发生斜相互作用,并借助高清图像处理技术结合几何射线方法完成测量.实验结果表明:两列内孤立波斜相互作用性质取决于分层环境、两柱筒之间距离以及两列内孤立波的波幅和相位,上述方法可有效控制分层流实验水槽中Mach效应的产生.进一步分析表明:两列内孤立波相互作用的Mach效应将导致波幅显著增强,传播速度明显增大,且传播方向受两者振幅大小的控制,振幅相差越大所产生Mach效应的临界夹角越大.此外,通过内孤立波斜相互作用的Mach效应实验结果与Kd V,BO和MCC三种理论模型的比较,实验验证了Mach效应对非线性理论模型的适应性.     

利用地震海洋学方法研究南海东北部东沙海域内孤立波的结构特征

主要利用地震海洋学方法研究了南海东北部东沙海域内孤立波的结构特征,内孤立波的类型是第一模态下沉型,最大振幅有85.5 m.内孤立波自最大振幅所处深度向下,其振幅大体呈线性减小趋势,振幅随深度的减小率为0.2左右.海底对内孤立波的波形会产生一些影响,一方面海底可能会"切割"内孤立波底部,使之出现间断,另一方面海底的"摩擦"会导致近海底的内孤立波处会发育有较多次一级尺度的波动.横向上看,由地震剖面所得到的内孤立波视宽度,需经过一定的校正才能获得真实宽度,本文所研究的两个内孤立波视宽度分别是4.52和3.36 km,校正后的宽度为0.5~3 km.另外内孤立波处存在的垂向噪音反映出内孤立波具有很强的垂向剪切力.内孤立波水平波数谱与GM模型谱的对比研究表明,其能量在低波数段比GM谱大两个数量级左右.     

印度尼西亚贯穿流与南海贯穿流的相互调制

基于风应力估算和海洋同化数据的分析都表明，印度尼西亚贯穿流与南海（吕宋海峡）贯穿流的年际变化呈反位相，其主要原因是赤道太平洋风场异常强迫．在E1 Nino期间，赤道太平洋的西风异常会使北赤道流增强，其分叉点向北移动；北赤道流对黑潮和棉兰老流的体积输送分配产生变化，黑潮减弱，棉兰老流增强．两支环流的变化会导致在吕宋海峡和苏拉威西-棉兰老通道处出现入隙／跨隙（undershooting／overshooting）现象，即黑潮减弱会导致从太平洋进入南海的水体增加，而棉兰老流增强会导致太平洋进入印度洋水体的减少．La Nina期间，情况与之相反．因此，印度尼西亚贯穿流和吕宋海峡贯穿流的年际变化关系具有深刻的海洋动力学意义．     

1993～1995年南海中部的硅质生物通量及其季节性变化:季风气候和El Nio的响应

南海中部放射虫与硅薄通量的季节性变化受到季风气候的控制。放射虫与硅薄在季风盛行期增加，在季风转变期减少。季风驱动的海流变化。促进不同海区的海水流动，为海洋表层生物带来了丰富的营养物质，从而促进了放射虫与硅薄通量的增加。     

近40年北太平洋亚热带环流区生态系变化的226Ra证据

利用1999年7~10月和2003年10~12月实测的北太平洋亚热带环流区表层水²²⁶Ra含量, 结合文献所报道的历史数据, 发现自20世纪60年代至今, 北太平洋亚热带环流区表层水体²²⁶Ra含量呈下降趋势, 反映出全球变化导致该海域生态系结构的变化. 全球增暖一方面导致了该海域水体层化作用的加强, 进而导致上层水体Ra补充量的减少; 另一方面, 全球增暖导致海域生物生产力的升高, 进而导致Ra迁出量的增加. ²²⁶Ra含量的上述变化与文献报道的该海域叶绿素a、硅酸盐、磷酸盐含量与初级生产力的历史变化趋势相吻合, 确证北太平洋亚热带环流区在全球变化背景下正发生着可观测的生态系统变化. 在上层海洋层化作用加强的情况下, 为维持海域升高的生物生产力, 其“新”氮可能的来源是海洋的固氮作用.