青岛海域漂浮和沉降浒苔的光合作用研究

以青岛海域浒苔藻体中光合活性较强的青岛奥帆基地A赛区南侧海域水表漂浮藻体和团岛湾海域的泥表沉降藻体为研究对象, 通过叶绿素荧光技术配合氧电极技术研究了它们的光合作用情况. 结果表明, 虽然漂浮藻体光合活性较强, 但潜在光合活性明显低于正常值, 而泥表藻体的光合活性极弱, 表明目前该海域的漂浮浒苔藻体已受到了较严重的环境胁迫, 泥表藻体已经死亡或正处于死亡的边缘. 另一方面, 实验室培养的结果表明, 团岛湾海域中沉降至泥表的藻体即使重新获得光照也不能恢复其光合活性, 提示该海域的沉降浒苔藻体即使能够上升到水表也无法成为次生浒苔的种质来源. 根据本实验的结果可初步认为, 载至2008年7月中旬, 青岛海域自然环境已不适于浒苔的生长, 该海域浒苔生物量可能正处于下降之中.     

是是非非话浒苔

"快来我们青岛看草原吧。"青岛人这样告诉外地友人。六七月的青岛海面,仿佛铺上了一块绿油油的地毯,在海边,光脚跑在上面软绵绵的特好玩。几年前,浒苔"绿潮"在青岛引起轩然大波。十几万人的清除浒苔大军、1100余条渔船、2万米流网和万余米围油栏组成的防线,比当年"除四害"有过之而无不及。对此,青岛人记忆犹新。     

浒苔小RNA 高通量测序及相关生物信息学分析

浒苔有定生和漂浮两种状态, 两者的形态结构没有显著差别, 生长速度却有很大差异,推测浒苔可能存在重要的增殖调控模式. microRNA 是非常重要的转录后调控因子, 已证明其普遍存在于真核生物, 在生长发育等过程中起重要作用. miRNA 在高等动植物中研究的比较多, 而在藻类里则相对较少. 为了研究浒苔的miRNA 及其在漂浮浒苔快速增殖中的可能作用, 采用solexa 测序的方法对浒苔小RNA 进行测序并做了相关的生物信息学分析, 结果表明, 浒苔中存在丰富的小RNA, 它们可能在浒苔各种生物过程中起重要作用.     

江苏如东近海绿潮藻分子检测与类群演替分析

2007 年以来, 中国青岛、连云港、如东等黄海沿海连续4 年爆发绿潮现象, 尤其2008 年青岛爆发了世界最大规模绿潮, 造成了严重的生态危害. 2009 年, 我们对江苏省如东海域绿潮藻进行了调查和监测, 选取紫菜养殖架和防波堤坝上的11 个固着样品以及海区15 个漂浮样品, 对其ITS及5.8S rDNA 和叶绿体rbcL 基因序列进行了分子系统发育和类群演替分析. 结果显示, 如东沿岸堤坝和紫菜养殖筏架具有大量固着生长的浒苔类绿潮藻, 其海区漂浮绿潮藻团出现时间也最早,并逐渐北移; ITS 序列分析将如东样品聚为5 个类群, 即Ulva compressa 类群(6 个样品)、Ulva linza-procera-prolifera (LPP)复合体类群(12 个样品)、Ulva flexuosa 类群(3 个样品)、Blidingia sp.类群(3 个样品)以及Urospora spp.类群(2 个样品), 而rbcL 序列较为保守, 26 个样品只聚为4 个类群.DNA 序列分析表明, 如东海区漂浮与固着绿潮藻类群构成相同, 亲缘关系较近, 漂浮绿潮藻优势类群先后出现次序为: U. compressa, U. flexuosa 及LPP, 最终漂浮种与2008 年黄海绿潮优势种的ITS 序列完全相同. 本研究为今后黄海绿潮溯源及其预测防控奠定了重要基础.     

DEMETER 耦合气候模式对西北太平洋台风活动及其影响因子的预测效能

利用耦合气候模式实现一步法预测是气候预测的重要发展方向之一. 该研究基于欧洲多模式短期气候集合预测计划(DEMETER)6 个耦合气候模式1974~2001 年回报试验结果, 首先探讨了耦合气候模式对夏季(6~10 月)西北太平洋台风发生密切相关的6 个主要气候因子的预测性能, 在此基础上, 利用这6 个气候因子与台风发生频次的统计关系, 研究了耦合气候模式对西北太平洋台风频次变化的预测技巧. 结果显示, DEMETER 6 个耦合气候模式可以较好地预测影响台风频次的主要气候因子及台风频次本身的变化特征. 进一步的对比研究发现, 这种统计降尺度与耦合模式相结合的预测方法明显好于耦合气候模式的直接预测效能. 此外, 多模式集合平均表现出最优的预测性能. 可见, 采用多模式集合与统计降尺度相结合的预测方法可以大大提升耦合气候模式的预测技巧, 它将成为未来台风预测的重要方向.     

江苏如东近海绿潮藻分子检测与类群演替分析

2007年以来,中国青岛、连云港、如东等黄海沿海连续4年爆发绿潮现象,尤其2008年青岛爆发了世界最大规模绿潮,造成了严重的生态危害.2009年,我们对江苏省如东海域绿潮藻进行了调查和监测,选取紫菜养殖架和防波堤坝上的11个固着样品以及海区15个漂浮样品,对其ITS及5.8S rDNA和叶绿体rbcL基因序列进行了分子系统发育和类群演替分析.结果显示,如东沿岸堤坝和紫菜养殖筏架具有大量固着生长的浒苔类绿潮藻,其海区漂浮绿潮藻团出现时间也最早,并逐渐北移;ITS序列分析将如东样品聚为5个类群,即Ulva compressa类群(6个样品)、Ulva linza-procera-prolifera(LPP)复合体类群(12个样品)、Ulva flexuosa类群(3个样品)、Blidingia sp.类群(3个样品)以及Urospora spp.类群(2个样品),而rbcL序列较为保守,26个样品只聚为4个类群.DNA序列分析表明,如东海区漂浮与固着绿潮藻类群构成相同,亲缘关系较近,漂浮绿潮藻优势类群先后出现次序为:U.compressa,U.flexuosa及LPP,最终漂浮种与2008年黄海绿潮优势种的ITS...     

马航MH370残骸漂移轨迹分析和预测

2014年3月8日,马航MH370航班在从吉隆坡飞往北京的途中失联.2015年7月29日,位于南印度洋西侧的法属留尼汪岛发现疑似属于该航班的残骸,后经法国检方证实该残骸来自失联的MH370航班.首先从观测数据入手,对印度洋表面漂流浮标数据进行分析,发现有11个经过南印度洋疑似坠机海域的表面漂流浮标最终经过留尼汪岛海域,其中有2个向西北方向漂移的浮标耗时500 d左右,与残骸实际漂移时间相近,从观测事实的角度证实了飞机残骸漂移至留尼汪岛的可能性.基于Leeway海上漂移理论和蒙特卡洛方法,建立了南印度洋海上目标漂移轨迹预测模式.分析处理了南印度洋的再分析风场、流场数据作为动力强迫场,在疑似坠机海域设置大量的漂移目标,设置相隔5 d不同初始时刻的3组实验,每组实验包括风漂系数为1.2%,1.5%和1.8%三种情况,对目标进行500 d的漂移轨迹预测,预测结果与表面漂流浮标轨迹分析结果基本一致,说明漂移轨迹预测模式性能是可靠的.结果显示,不同初始时刻3组实验的目标大部分最终位于印度洋10°~35°S之间,且都有一定数量的目标能够漂移到留尼汪岛海域,平均概率为16‰.这些漂移到留尼汪岛海域的浮标轨迹类型可分成三类:第一类是先向东北漂移,到达澳大利亚西部海域时再向西北漂移,在15°S附近受南赤道流的影响再向西漂移;第二类为先向北再向西漂移;第三类为向西北漂移.这也从侧面验证了之前相关部门推算的MH370航班在南印度洋的坠落区域及搜寻区域大致正确.     

南黄海EY02-2孔磁性地层及古环境意义

对采自南黄海中部平原的钻孔EY02-2(孔深70 m)进行了岩石磁学和磁性地层学研究. 磁化率随温度变化曲线(k-T)显示, 该钻孔沉积物磁性矿物的居里温度为580~600℃, 即主要磁性物质为磁铁矿. 磁滞回线测定结果表明, 南黄海磁性矿物的粒度随不同沉积环境变化很大, 总趋势是潮下滨岸大于陆相, 陆相大于海相, 与沉积物物源的距离远近和水动力强弱有关. 磁极性地层研究揭示出M/B极性转换界线位于该钻孔的63.29 m, 同时在布容期至少出现7次极性漂移(Nr1-7), 可以与布容期内的6次极性事件对应; 在松山期也出现3次正极性漂移, 最下部的两个正漂移可能是发生于886±3 kaBP的Kamikatsura正极性事件的反映. 磁化率和沉积物的粒度在不同的沉积相表现不同, 因此揭示了一些大的环境转换界面. 通常潮下滨岸和陆相的磁化率和粒度都要大于海相沉积物, 磁化率在10×10?5SI左右的稳定分布和平均粒径接近7Φ指示了水深较大的海相层. 但是, 磁化率和粒度不能作为气候变化指标与深海氧同位素δ 18O对比. 我们认为, 半封闭陆架海复杂的沉积物源和在冰期-间冰期沉积动力的变化是造成这种不能对比的原因.     

ECOMSED模式及其在海洋数值模拟方面的应用

文章主要介绍了ECOMSED模式的发展、功能等.ECOMSED模式是一个具有发展前景的水动力和沉积物输移模型,能较好地拟合岸线和较为方便地处理浅海变化的海底地形,在海洋数值模拟方面得到了广泛应用.     

中国冬季气候可预测性的跨季度集合数值预测研究

利用中国科学院大气物理研究所全球格点九层大气模式(IAP9L-AGCM), 从1969~1998每年秋季出发对冬季气候可预测性进行了系统性跨季度集合回报试验研究, 探讨了中国冬季季节平均气候异常的可预测性问题. 结果发现, 模式对冬季可预测能力在低纬大于高纬, 且在海洋上通常大于陆地, 后者以气温尤为明显; 对流层位势高度场的可预测区域随高度增加纬向分布变化不大, 但带状分布减弱, 日界线附近可预测程度明显降低. 分析的大气要素场中, 表面气温和位势高度场的可预测性最大, 降水的相对最小. 尤其是在LaNiña事件中, 中国乃至东亚地区冬季气候的可预测程度明显受ENSO信号的影响. 通过比较回报与实测表面气温的年际变化, 发现模式对我国东北及南方地区的冬季气温变化趋势有一定的预测能力.     

多场协同原理在管内对流强化传热性能评价中的应用

针对管内层流和湍流换热,分析了流体质点矢量物理量的协同性,揭示了对流换热多场协同规律与强化传热机理之间的关系,提出了评价强化传热综合性能的效能评价系数EEC,同时,基于协同角α,β,θ,γ,η,初建了判断层流和湍流强化传热性能的统一评价体系以及相应的评价指标.此外,针对内插三角杆强化传热管建立了数学模型,通过数值模拟对所建立的评价体系及其指标进行了验证.计算结果表明,基于多场协同原理的协同角与强化传热效果的评价准则之间相互对应,在Re数为300~1800的范围内,性能评价系数EEC值在1.3~2.3之间,而效能评价系数EEC值则在0.33~0.45之间.     

减缓一个新的耦合模式的气候漂移

正气候漂移,即在外强迫固定的情况下,耦合模式中依然存在的固有的虚假长期变化,理解漂移的来源并以此进行模式的调试工作是耦合模式获取合理模拟结果的关键.为了准备即将到来的第六次耦合模式比较计划,本文基于美国通用地球系统模式(CESM)和中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室的第二代格点大气环流     

渤海1958年和2000年夏季温盐场及环流结构的比较

渤海沿岸葫芦岛、秦皇岛、塘沽及渤海海峡北部北隍城4个海洋站35年(1961~1996)盐度观测资料显示上述4站的盐度分别升高了1.1, 1.6, 1.9和0.4. 盐度观测资料还显示, 过去35年中, 渤海至少发生了5次较大盐度变化过程. 比较1958年8月和2000年8月渤海大面观测资料, 渤海的盐度分布结构也发生了较显著的变化. 1958年8月老黄河口外海表层的低盐区已由高盐区替代, 盐度变化最大值达10.0以上, 且2000年8月从表层到底层盐度量值及分布结构基本一致. 比较两年全渤海的盐度可知, 渤海大部分海区盐度升高了2.0以上. 渤海温盐度场结构的变化导致了渤海环流变化. 数值模拟研究结果显示, 2000年8月渤海环流和1958年同期环流相比其结构发生了大的变化. 环流变化最显著区是渤海湾、莱州湾及其邻近的渤海中部海区. 1958年夏季存在的渤海湾外侧的顺时针流环和莱州湾外侧的逆时针流环在2000年夏季已消失, 渤海湾逆时针流环位置明显外移, 莱州湾内流动方向发生了180°的转向. 与渤海环流变化相应, 渤海和黄海的水交换量也随之发生了变化, 2000年8月较1958年8月渤海与黄海的月平均水交换量减少了0.7×10⁴ m³/s.     

改善月动力延伸预报水平的一种新途径

从数值模式普遍存在的一个重要预报误差源—— 纬向平均环流入手, 提出了一种改进月动力延伸预报的新途径. 首先, 应用重构相空间理论和非线性时空序列预测方法, 在大量历史资料的基础上构建纬圈平均环流(纬向平均高度场)月尺度逐候非线性动力学区域预报模型; 然后将非线性动力预报和数值模式动力预报结合起来, 即将非线性预报结果转化为模式需要的预报量, 再在模式积分过程中实施过程订正. 试验结果表明, 这种方法不仅有效减少了模式的系统性预报误差, 而且通过波流非线性相互作用, 使部分波分量的预报得到了较明显的改善.     

ECOMSED模式及其在海洋数值模拟方面的应用

文章主要介绍了ECOMSED模式的发展、功能等。ECOMSED模式是一个具有发展前景的水动力和沉积物输移模型,能较好地拟合岸线和较为方便地处理浅海变化的海底地形,在海洋数值模拟方面得到了广泛应用。     

赤道东太平洋海温异常的年际和年代际变率

用 1950～ 1996年月的海温异常 (SSTA)资料做了年代际空间场的特征分析和用赤道东太平洋NINOC区时间序列做了子波变换 ,发现海温异常明显地存在着年代际变化 (130个月 )、年际变化 (57个月 )和准两年变化 (2 8个月 ) .依此变化规律可以预测 1997/ 1998年的E1Ni o事件 .     

赤道东太平洋海温异常的年际和年代际变率

用 1950～ 1996年月的海温异常 (SSTA)资料做了年代际空间场的特征分析和用赤道东太平洋NINOC区时间序列做了子波变换 ,发现海温异常明显地存在着年代际变化 (130个月 )、年际变化 (57个月 )和准两年变化 (2 8个月 ) .依此变化规律可以预测 1997/ 1998年的E1Ni o事件.     

利用气候模式能够预测西北太平洋台风活动的气候背景吗?

首先利用1948~2004年观测和再分析资料分析了西北太平洋(WNP)台风频次与夏季平均纬向风垂直风切变、外逸长波辐射以及对流层高、低空散度场之间的相关关系, 表明台风发生频次与三者在台风发生源区都存在密切关系, 因而对西北太平洋台风活动异常具有显著的预测意义. 然后, 利用中国科学院大气物理研究所的9层全球大气环流格点模式(IAP9L-AGCM)进行了34 a (1970~2003年)集合回报试验, 考察了该模式对台风源区纬向风垂直切变以及对流层低层散度场的预测能力. 结果表明, 前者回报结果与实测间的时间相关系数可达0.70, 后者回报结果与实测间的空间相关系数达0.62, 这说明模式对WNP台风活动中主要相关大尺度环境场具有较大的气候预测潜力, 从而有能力在一定程度上实现西北太平洋台风活动异常的实时气候预测.     

中国区域土壤湿度变化的时空特征模拟研究

建立基于气象台站观测资料的陆面模式(CLM3.5)大气驱动场(ObsFC), 驱动CLM3.5 模拟了中国区域1951~2008 年的土壤湿度变化. 其结果与站点观测和遥感反演及不同陆面模式模拟的土壤湿度比较检验表明CLM3.5/ObsFC 合理再现了中国区域土壤湿度的时空特征和长期变化趋势, 并且基于观测资料建立的大气驱动场在一定程度上能够提高CLM3.5 模拟土壤湿度的准确度. 土壤湿度模拟分析显示中国区域土壤湿度空间分布具有由东南向西北逐渐减小的总体特征和干湿相间分布的带状结构. 土壤湿度的低值区主要分布在新疆南部和内蒙古西部地区, 高值区主要分布在东北平原、江淮地区和长江流域. 土壤湿度的长期变化, 干旱和湿润地区湿度呈增加趋势, 干旱区20 世纪70 年代中期至90 年代中期变化最为强烈, 湿润区除1970 前后和2003 年之后变化较明显外, 整个序列比较稳定; 半干旱地区呈减小的趋势, 且20 世纪90 年代以后下降趋势更加明显. 1951~2008 年干旱、半干旱和湿润典型区平均体积百分比土壤湿度分别变化了2.35, -1.26 和0.08. 不同区域土壤湿度变化趋势和强度有明显差异,变化最显著的区域主要分布在35°N 以北的干旱、半干旱区.     

对江苏新石器时代海面变化问题的再认识

了解过去海面变化情况是预测未来的重要基础.从沿海地区考古地层中寻找过去海面变化的证据,将对探讨气候波动与海面变化的关系,及其对聚落形态、文化变迁影响的人地关系提供十分重要的线索.对江苏海安青墩、东台陶庄和开庄、宜兴骆驼墩遗址地层AMS~(14)C测年、GPS-CORS系统高程测量和海相微体古生物鉴定分析发现,青墩遗址距地表389~489 cm(13.1~8.5 cal ka BP,1985黄海高程为-0.65~-1.65 m)、陶庄遗址距地表156~230 cm(12.6~9.2 cal ka BP,1985黄海高程为0.97~0.23 m)、开庄遗址距地表228~390 cm(10.3~7.8 cal ka BP,1985黄海高程为0.03~-1.59 m)、骆驼墩遗址距地表255~279 cm(12.0~9.2 cal ka BP,1985黄海高程为1.08~0.84 m)为显著的海相沉积地层,揭示在苏北海安青墩、东台陶庄和开庄地区全新世初至7.8 cal ka BP为浅海沉积环境,并经历了海退成陆过程;而苏南太湖西部宜兴骆驼墩遗址全新世初至9.2 cal ka BP可能经历过短暂的滨海沉积环境.这为寻找该区新石器早期遗址提供了海拔高程和年代学方面的线索和依据.对苏州澄湖湖底62处古水井和102处灰坑顶底部GPS-CORS系统的测量也发现,崧泽文化、良渚文化、夏商周和战国时期,水井井口和灰坑顶部多在1985黄海高程0~-2 m之间,井底和灰坑底部多在-3 m左右;六朝和宋代水井的井口和灰坑顶部曾低于-1 m,水井井底和灰坑底部曾低于-4 m,表明澄湖是宋代以后才逐渐演变为湖泊的.