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[硕士论文] 邱欢
自然地理学 上海师范大学 2017(学位年度)
摘要:气候变化已成为当今社会最重要的环境问题。东海与毗邻的西北太平洋,对我国气候有十分重要的影响,也是近年来国际上关注的热点区域。海洋各层海水温度相互影响,海洋能够将储存的热量通过海气热量交换方式输送到大气中,通过热力变化驱动大气运动,影响大气环流,进而影响到气候变化。因此本文利用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)海洋再分析数据集,主要研究了东海及毗邻的西北太平洋在新的气候基准期(1981.1-2010.12)的气候结构以及探析长时间尺度(140年)的气候变化过程特征。本研究希望为深入了解东海及毗邻的西北太平洋对我国气候变化的影响奠定基础。
  结果表明,在研究区域:
  1)1981-2010年,表层温度的结构特征表现为:在东海大陆架,月平均温度顺着大陆架向东南递增,等温线密集,温度范围为17-25.5℃,到达冲绳海槽处达到最大温度。在东海黑潮区域,由于东海黑潮的流经,温度持续升高,高温水舌一部分经土噶喇海峡向日本延伸为黑潮延伸体,另一部分向东北方向延伸为对马暖流。在西北太平洋区域,月平均温度从低纬向高纬递减,温度范围为27-24℃,等温线走向大致与纬度平行,等温线稀疏。东海平均温度要低于西北太平洋,而东海温度梯度要大于西北太平洋。东海大陆架的温度结构主要受地形的影响,东海黑潮的温度结构主要受洋流的影响,西北太平洋的温度结构主要受纬度位置的影响。
  2)在新的气候基准期,1-12月的表层温度月际变化特征表现为:季节变化明显;1-3月的低温区主要在东海大陆架,受苏北沿岸水的影响明显(2月),高温区主要在东海黑潮以及西北太平洋南部;3-6月,苏北沿岸水的影响进一步减弱(6月消失);7-9月,整个海区温度普遍较高,整个区域温度主要受太阳辐射、东海黑潮和河流径流的影响;10-12月温度开始降低,苏北沿岸水开始出现(12月)。
  3)30年表层区域温差变化特征表现为:在东海大陆架,温差顺着大陆架方向向东南递增,温度差异十分大,温差范围为-7~0℃,到达冲绳海槽处温度差异十分小;在东海黑潮区域,由于高温的东海黑潮的流经,温差范围为0~2℃;在西北太平洋区域,温差受纬度位置的影响,等温差线稀疏,温差范围为0~3℃。根据0℃和2℃温差等值线,研究区域可以分成了5个气候分区,它们分别为:东海陆架区、东海黑潮区、西北太平洋南部、西北太平洋北部和台湾西南部。
  4)30年纵深层的变化特征表现为:随着深度的加深,温度总体是下降的。东海黑潮只能影响到大致171m深度;而从381m深度层开始,西北太平洋温度随着纬度的升高反而升高,温度的变化并不受太阳辐射的影响,可能有洋流流经。
  5)140年的温度变化特征表现为:高温中心随着冲绳海槽(东海黑潮)的走向向西北方向延伸为对马暖流,另一部分延伸至吐噶喇海峡为黑潮延伸体,在该海峡东侧出现次高温中心,中层海水向东海大陆架上涌。黑潮由台湾东岸进入东海,大致沿着陆架坡折处向东北方向流动,并伴有入侵陆架的现象。黑潮入侵主要表现为黑潮次表层水的涌升。
  6)从表层到纵深,140年温度变化的特征表现为:温度从表层向深层递减,中层的温度变化不均匀,尤其是15-20℃左右的温度变化明显,随着经度的向东,这种趋势就更加明显;而温度变率最大深度在200~500m,分为明显的三层,温度较稳定的集中在底层。
  7)近25年东海及毗邻的西北太平洋,从表层到100m层温度变化的幅度最大,随着深度的加深,其它层25年温度变化率并不是最大。温度开始下降的深度随着东海大陆架向西北太平洋过渡而慢慢加深。
[硕士论文] 张超
物理海洋学 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:西太平洋的声散射层研究逐渐成为近几年的研究热点之一。本文分别利用两个航次的船载38kHz ADCP回声强度数据和12kHz多波束测深仪水体影像数据包中的回声强度数据,对西太平洋散射层的散射强度和分布进行了重点研究,论文主要包括以下三个方面的内容:
  (1)观测到西太平洋存在双散射层,上散射层位于0~200m,深散射层位于400~600m,并且两种观测方式都可以观测到上散射层和深散射层的存在及其垂直变化特征和日变化特征,白天上散射层强度弱,夜晚上散射层强度高,而深散射层日变化特征与上散射层相反,这种变化规律与浮游动物的垂直迁移习性有关。分析讨论了西太平洋的生物构成,研究了两种测量方式都可以观测到西太平洋的双散射层的原因是西太平洋生物个体的分布不均。
  (2)多波束测深仪和走航式ADCP的观测结果存在差异,多波束测深仪在垂向上的分辨率更高,观测到散射体向深散射层迁移时,迁移深度不一致,这导致了散射层的厚度也存在日变化的特征,白天深散射层的厚度大,夜晚深散射层的厚度小。而走航式ADCP由于受量程的限制,无法观测到这一现象。
  (3)西太平洋北纬海域,散射层的强度与纬度的高低呈正相关,纬度高的海域散射层的强度高,纬度低的海域散射层的强度低,分析了这一现象的形成原因主要是溶解氧含量随纬度的变化,与北太平洋中层水存在关系。
[硕士论文] 张勇
自然地理学 浙江师范大学 2017(学位年度)
摘要:海岸带是浅海和陆域的交接地带,地理位置十分优越,兼备着陆地和海洋的双重性质,资源类别和品种较为丰富。同时海洋、大气和陆地的相互交错影响着海岸带的物质生产力,给海岸带地区带来各种能源资源。海岸带地区具有人口密集,城市集中,信息、技术和资金等因素优势,海湾作为海岸带的重要组成部分,是近现代自然地理学研究的重要区域。
  近年来由于沿海地区人地发展的矛盾,海岸带地区的生态环境发生了急剧改变。沿海工农业污染,港口码头的建设以及其他的人为活动的影响,使得海湾地区的海岸线的进退发生了剧烈变化,海湾地区的土地利用方式也随之变化。沿海地区的土地利用方式的改变,使得沿海海湾地区的人为干扰强度加剧。
  本文以浙江省东南沿海的海湾——乐清湾为研究区域,以地理信息系统和遥感技术为支撑,研究了乐清湾海岸线的时空变迁、分形维数的变化、海岸线的开发强度的变化以及该地区土地类型变化所引起的人为生态干扰的变化,进一步探讨了海岸线分形维数的变化和人为干扰强度的相关关系。
  利用1971年和1981年2版地形图数据和4期Landsat卫星影像数据以及1期SPOT5数据作为数据源。使用ENVI4.8和Arc GIS10.2软件对影像进行合成、校正和空间分析。对乐清湾海岸线1,500m范围的土地利用类型进行计算机解译、目视判读和现场调查,并对不同的评价单元内的土地利用类型进行干扰度赋值和各个岸段进行分形维数的计算。通过定性和定量的方法对分形维数和干扰强度进行相关研究,结果表明:
  (1)乐清湾地区岸线由于人为的和自然变迁的双重影响,岸线总体上呈现逐年变短的趋势。自然岸线的变化速率小于人工岸线的变化速率,人工岸线的使用率逐年增加,岸线总体的分形维数变小,具体体现在内湾>中湾>外湾。岸线变化的剧烈程度,中湾最大,内湾次之,外湾最小。随着漩门湾工程的推进,内湾由于岸线曲折,自然岸线占主导,围垦方式的不同,面积变化大,岸线的分形维数变化也较大;中湾人类活动最为密集,人工对一些岸段的裁弯取直,使得岸线被改造的速度加快,加之自然岸线占比低,分维值最大;外湾水域宽阔,山地为主,自然岸线保持率高,生态环境好,分形维数变化最小。
  (2)乐清湾沿岸地区由于城市建设,道路铺设和港口码头的建设,城市建设用地面积逐年增加。由于此类用地对环境的干扰强度较大,使得该地区从1990年至2015年的人为干扰总强度呈现变大趋势。年平均的干扰强度从1990年2.927增加到2015年的3.102,呈现变大的趋势。数据表明该地区的人为干扰强度和城市化的进程成正相关,城市化的进程使得人均收入增加,即居民收入增加得越快,干扰强度越大,乐清湾西岸的乐清地区大于东岸的玉环地区。
  (3)岸线分形维数的变化和土地利用类型干扰强度值的变化具有相同的变化趋势。对评价单元内的人工岸线而言,评价单元内干扰度值增加,岸线分形维数减小;因为评价单元内的人工岸线所涉及范围,人类的活动改变了土地利用类型的变化,裁弯取直使得该地区分形维数变小。人工岸线分形维数的变化和该地区的人为干扰强度大体上成负相关,即人工岸线分形维数越大,人为干扰强度越弱;对于自然岸线来说,分形维数的变化与人为干扰强度之间,有些岸段成正相关,有些岸段成负相关,这和自然岸线的稳定性有关,乐清湾地区的自然岸线以基岩岸线为主,人为干扰对自然的基岩岸线改变不大,而对于淤泥质的自然岸线而言,人为的干扰对岸线的分形维数影响很大。
[硕士论文] 单永强
大气物理学与大气环境 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:本文使用1958-2014年美国伍兹霍尔海洋研究所客观分析海气通量(OAFlux)项目提供的潜热通量和相关气象要素数据,NCEP/NCAR再分析表面气压数据和CMIP5海气耦合模式数据,通过Trend-EOF等方法,研究了西太平洋-南海地区潜热通量的长期趋势变化和年际变化特征,并评估了海气耦合模式对其模拟效果。主要结论如下。
  西太平洋-南海地区潜热通量在春季、秋季和冬季均有较强的上升趋势,其中冬季黑潮及其延伸区域的上升趋势最强。但在冬季,南海南部有部分地区为下降趋势,与南海北部的上升趋势形成了鲜明的对比。冬季黑潮及其延伸区域潜热通量呈上升趋势的原因是海气比湿差的增大,进一步分析发现根本原因是海表温度的升高。南海北部潜热通量呈上升趋势的原因同样是海气比湿差增大,而南海南部潜热通量呈下降趋势,整体而言主要原因是风速减小,但具体分析发现在东侧的加里曼丹岛以北海域主要原因是风速减小,而在西侧的中南半岛以南海域主要原因是海气比湿差减小。风速和海气比湿差的共同作用造成了南海潜热通量长期变化趋势的南北差异。进一步分析发现南海地区风速的变化趋势与表面气压变化趋势密切相关,而海气比湿差的变化趋势主要还是取决于海表温度的变化趋势。
  西太平洋-南海地区冬季潜热通量年际变化在黑潮及其延伸区域附近有极大值,区域平均的时间序列有2-5年的显著的周期。通过相关分析发现,东亚冬季风和ENSO对西太平洋-南海地区冬季潜热通量的影响相对独立,东亚冬季风主要影响黑潮及其延伸区域附近,而ENSO主要影响南海和菲律宾海地区。东亚冬季风主要通过影响海表风速和海表空气湿度影响黑潮及其延伸区域的潜热通量。ENSO主要通过菲律宾上空的异常反气旋影响南海和菲律宾海地区的潜热通量,并且其对南海南部和北部的作用相反。另外,本文还发现黑潮及其延伸区附近潜热通量与副热带太平洋中高层大气温度有很好相关性。
  本文还对CMIP5中的8个海气耦合模式模拟西太平洋-南海地区冬季潜热通量的能力进行了评估。整体而言,模式模拟该地区冬季潜热通量的气候态和年际变化的形态分布较好,但模拟的气候态偏强而年际变化偏弱。所评估的8个模式都没有能够模拟出黑潮及其延伸区附近潜热通量的长期上升趋势。另外,多模式集合能够模拟出东亚冬季风与黑潮及其延伸区域附近冬季潜热通量的关系,但模式间的差异较大。
  
[博士论文] 李君益
物理海洋学 厦门大学 2016(学位年度)
摘要:南海是西北太平洋最大的边缘海,频发的寒潮和热带气旋激发了丰富而活跃的海洋动力过程。强风所激发的陆架波是南海北部陆架区重要的海洋动力过程之一。本文基于验潮站水位数据、潜标海流数据和卫星高度计数据,结合海面风和气压数据、观测站地面气温和气压数据、MODIS影像数据,利用小波变换、交叉小波变换及经验模态分解等数据处理手段,系统地分析了南海北部海域寒潮及热带气旋激发陆架波的特性。
  2008年1-3月的强寒潮引起了三次海面水位振荡事件,分别发生在1月9-21日、2月5-18日和2月20日-3月8日。第一、三次水位振荡事件周期为双峰结构,分别为1.5-5.3和6.1-16.0 d。第二次水位振荡事件周期为单峰,为2.3-3.5 d。水位振荡信号由北面的浙江沿岸南向传播到广东。其传播相速度在不同海域表现出不同的数值:坎门和平潭站之间为9-29 m s-1,厦门和惠州站之间为5-11m s-1,惠州和水东站之间为11-22ms-1。水位振荡的频散关系证明该振荡信号为陆架波。此外,陆架波在东海、南海陆架相比在台湾海峡附近海域持续的时间更长;东海海面水位对沿岸风的响应延迟时间为6-7 h,南海为10-19 h。
  2009年12月-2010年1月寒潮激发了周期为62 h和133 h的陆架波,陆架波以一阶正压模态,沿着海岸由坎门站南向传播到水东站。在坎门—汕头站之间传播相速度为8-13 m s-1,在汕头—惠州站之间传播相速度为9-11 m s-1,在惠州—水东站之间传播相速度为10-15 m s-1。从与验潮站同步观测到的卫星高度计沿轨数据中提取了陆架波前三阶模态的振幅,得到的陆架波一阶模态最大的振幅为0.27 m,二、三阶模态最大的振幅为0.05 m。陆架波一阶模态为主要模态,能量集中在距离海岸250km以内的陆架区域。
  2014年4月9日-10月20日验潮站水位数据及海流观测数据分析结果表明,热带气旋通过直接强迫和遥作用可以引起周期为45-80 h和110-130 h两个频段的振荡信号。其中台风“米娜”、“海贝思”、“威马逊”、“麦德姆”、“夏浪”、“娜基莉”、“海鸥”和“凤凰”引起研究海域的强迫陆架波;台风“浣熊”、“风神”、“巴蓬”和“黄蜂”引起了自由传播的陆架波。周期为45-80h频段的振荡信号流速约为0.05-0.15 m s-1,周期为110-130 h频段的振荡信号流速约为0.03-0.10 m s-1。热带气旋的强迫作用导致陆架波传播相速度与自由波传播相速度差异很大,从0.2 m s-1到58.2 m s-1,甚至同自由波传播方向相反。
  2014年7月3-10日台风“浣熊”发生期间,7月5-11日在南海北部陆架海区同时观测到了日潮频段、近惯性振荡、差频信号和陆架波信号。信号的频率分别为1.05、0.74、0.44和0.30 cpd。波—波非线性相互作用的机制可以解释日潮频段信号和差频信号的出现。近惯性振荡和陆架波通过非线相互作用,可以生成频率为两者频率相加、相减的两个信号,即日潮频段信号和差频信号。
[硕士论文] 王立伟
物理海洋学 国家海洋局第一海洋研究所 2016(学位年度)
摘要:本文基于法国空间局AVISO提供的格点化绝对动力地形(MADT)资料,分析了1993年1月~2013年12月班达海(Banda Sea)海平面的变化特征。结合INSTANT观测资料和卫星高度计资料,估算了印尼贯穿流(ITF)三个主要出流海峡在1994年~2014年的流量,分析了三个海峡出流流量与班达海海面高度在年际尺度上的关系。季节尺度上,每年7月到10月东南季风盛行时班达海海平面较低,12月到翌年4月西北季风盛行时海平面较高;班达海东部近阿拉弗拉海(Arafuru Sea)和西南部近弗洛勒斯海(Flores Sea)随季风的转换表现出“跷跷板”形态,具体表现为东南(西北)季风盛行时班达海东部较低(高),西南部较高(低);班达海比容海平面的变化是造成海平面季节变化的主要原因,风生Ekman流引起的海水堆积会影响班达海东北部的海平面高度。年际尺度上,班达海海平面的变化与ENSO事件密切相关,EI Ni?o年海平面较低,La Ni?a年海平面较高;在极端ENSO事件发生年份,班达海海平面与比容海平面出现明显的高度差,表明EI Ni?o年班达海海水质量减少,La Ni?a年海水质量增加;翁拜海峡上层和帝汶通道深层流量的变化超前班达海海平面变化,呈负相关;帝汶通道上层流量滞后班达海海平面变化,呈正相关。
[硕士论文] 陈亮
物理海洋学 国家海洋局第一海洋研究所 2016(学位年度)
摘要:本文提出了海洋跃层的全水层剖面谱表达法,通过海洋要素的垂直变化梯度零线和分布曲线把跃层形态、垂直变化过程及特征全面、系统、完整、准确地凸显出来;分别利用曲率区域最值和小波变换自适应检测法,将跃层谱峰根部的转折特征提取出来,确定了跃层与上下层水体的分界;从而形成了全面表征跃层自然属性特征的“五点三要素”法,即跃层上界点、强跃层上界点、跃层最值点、强跃层下界点、跃层下界点这五个跃层属性特征点和跃层最大强度、强跃层平均强度、跃层平均强度这三个跃层强度要素。基此,建立了一套关于跃层的定义、表达、确定和识别的系统方法。采用此种方法,利用EN4(Levitus)温盐剖面再分析数据,对南海北部跃层特征进行了分析,并基于2014年MODIS光学遥感数据,得到南海内波及其反演的参数分布特征,结果表明:南海内波主要分布在巴士海峡以西至东沙、流花等海区、珠江口海区以及200米水深及以浅的陆架坡折区。其分布情况正好与南海内波的三大源区,即巴士海峡区、珠江口区以及陆架坡折区对应。南海内波的出现呈现明显的季节性变化,夏季出现频次最高,春、秋次之,冬季出现最少。这与海水层化强度有明显的相关性,夏季南海跃层强度最强;春、秋季次之;冬季南海跃层强度最弱。南海北部内波振幅从几米至上百米不等,流花、东沙、宝岛、番禹等海域均出现了超大振幅的内波。南海北部内波从吕宋海峡向西传播过程中,波速不断减小。南海北部内波波长从几百米到几千米不等,内波从巴士海峡向西传播过程中,波长呈逐渐减小的趋势。
[硕士论文] 何鹏
气候系统与气候变化 南京信息工程大学 2016(学位年度)
摘要:本文利用欧洲中期天气预报中心提供的全球再分析资料(ERA-interim)、中国气象局国家气候中心提供的中国160站逐月降水资料以及英国气象局哈德莱中心提供的海温资料(HadiSST),运用经验正交函数分解、线性相关分析、一元线性回归分析、合成分析和Moilet小波分析等常用的气候统计分析与气候变率诊断方法,分析了冬季各月北太平洋涛动(North Pacific Oscillation,NPO)的变化特征,在此基础之上,研究了冬季各月NPO与同期和后期降水异常之间的联系。此外,还讨论了冬季各月NP0与太平洋海温异常之间的关系,得到以下主要结论:
  (1)冬季各月NPO变化以2~4a的年际变化为主要特征。此外,2月NPO变化还具有准10a的年代际变化。冬季各月NPO指数之间的相关性较差,冬季12月与1月NPO指数的相关系数为0.04,而1月与2月NPO指数的相关系数为0.12,均没有通过信度检验。在分析的34年资料中,冬季各月NPO处于相同位相的仅有11年,占32%。
  (2)1月(12月)NPO变化与同期我国黄淮流域降水异常存在明显的正相关,此外,12月NPO变化与东北地区降水异常呈负相关。而2月NPO变化与同期我国青藏高原东部地区降水异常为正相关。当1月(12月)NPO指数增加1个标准差时,我国黄淮流域降水比多年平均值增加约60%(40%);当2月NPO指数增加1个标准差时,我国青藏高原东部降水比多年平均值增加约20%。
  (3)冬季各月NPO变化与同期北太平洋海温异常的关系较为一致。当冬季各月NPO正位相时,在北太平洋副极地大洋、中纬度海盆和热带海域依次表现为“-+-”的三核型变化关系。12月NPO变化与热带中东太平洋海温异常存在显著的正相关关系,然而这种关系在1月、2月并不明显。
[硕士论文] 王旭栋
气象学 南京信息工程大学 2016(学位年度)
摘要:利用英国气象局Hadley气候预测和研究中心的海表温度资料、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的NCEP/NCAR月平均再分析资料、和全球降水气候中心(GPCC)降水资料,采用线性回归、合成分析等方法分析了夏半年印度洋海温异常主要模态热带印度洋海盆模(IOBM)与印度洋偶极子(IOD)不同位相配置对越赤道气流和印度降水异常的影响。同时,分析了夏半年IOBM与中部型ENSO对同期中国东部降水的共同影响。得到以下主要结论:
  (1)通过对925hPa上5°S-5°N平均经向风面积平均,得到了三支越赤道气流时间序列,分别记为索马里越赤道气流(SOM-CEF)、孟加拉湾越赤道气流(BOB-CEF)与南中国海越赤道气流(SCS-CEF)。IOBM与IOD不同位相配置下,越赤道气流存在不同变化。当IOBM与IOD同为正(负)位相时,SOM-CEF减弱(增强),而SCS-CEF增强(减弱);当IOBM为正(负)位相,伴随负(正)位相IOD时,SOM-CEF变化不大,BOB-CEF与SCS-CEF偏弱(增强)。当IOBM与IOD处于同位相配置(PPNN)时,海温异常引起的大气环流响应呈东西印度洋反对称分布,分别引起SOM-CEF与SCS-CEF反相变化;当IOBM与IOD反位相配置(PNNP)时,热带印度洋海温异常激发大气产生单一的Gill型环流响应,同时影响三支越赤道气流的变化。
  (2)当IOBM与IOD同位相配置(PPNN)时,印度半岛整体降水偏多;IOBM与IOD反位相(PNNP)时,印度降水呈南多北少的空间分布。IOBM与IOD不同位相配置下影响印度降水的机制有所不同:PPNN情形下,热带印度洋分别在东南与西南存在辐散与辐合中心,水汽自东南印度洋通过单圈环流向印度输送水汽,同时高原南侧至西南印度洋的辐散气流使得印度地区降水增多。PNNP情形下,热带东南印度洋海温异常激发大气产生Matsuno-Gill型环流响应,不利于西南季风推进,引起印度水汽辐散;热带东南印度洋通过经向三圈异常垂直环流圈,间接导致印度降水异常南多北少的分布。
  (3)夏半年当热带太平洋中部型ENSO与IOBM同位相发生(PPNN事件)时,热带地区印太海域海温异常呈三极型分布,太平洋赤道以北的对流层低层气旋式环流中心明显偏东,太平洋与印度洋上空皆为纬向双圈垂直环流;当热带太平洋中部型ENSO与IOBM反位相发生(PNNP事件)时,热带地区印太海域海温异常呈偶极型分布,850hPa上的西北太平洋上空存在明显的气旋式环流异常中心,太平洋上空纬向双圈垂直环流,但热带印度洋仅有单圈垂直环流。当发生PPNN事件时,中国江淮流域整层水汽通量辐合,局地降水增多,降水显著正异常区位置偏北;发生PNNP事件时,中国长江流域整层水汽通量辐散,降水异常偏少,位置偏南。热带太平洋中部型ENSO与IOBM不同位相配置下影响中国东部降水的机制有所不同:PPNN情形下,水汽主要从MC地区向长江流域输送;热带太平洋及MC地区海温异常引起大气产生Gill型响应,利于维持中国东部的环流异常;低纬地区扰动可通过经向三圈异常垂直环流圈间接导致长江流域降水增多。PNNP情形下,水汽无法从低纬地区辐散至长江流域;由热带中太平洋海温异常引起的大气Gill型响应位置偏西,直接引起长江及以南地区局地水汽辐散;同时低纬地区对流层低层准定常Rossby波能的传播对长江流域扰动的维持可起到一定的作用。
[硕士论文] 胡运
物理海洋 国家海洋局第一海洋研究所 2016(学位年度)
摘要:热带海表温度(SST)模拟偏差是困扰海气耦合模式发展的经典问题之一,其原因仍不完全清晰。针对海气耦合模式CESM1(Community Earth System Model version1)模拟的热带印度洋SST偏差,本文设计了单独大气-陆面模式实验、单独海洋-海冰模式实验以及海气耦合模式实验等一系列数值实验,并在此基础上,采用大气-陆面模式和海洋-海冰模式隐式(implicit) SST偏差的分析方法,诊断了CESM1模拟的热带印度洋SST偏差的来源,并分析了大气模式和海洋模式中影响热带印度洋上层海温模拟的主要因素。
  本研究通过分析热带印度洋不同地区年平均SST的模拟偏差来源,发现耦合模式CESM1中孟加拉湾SST模拟偏冷主要是由海洋-海冰模式中过强的垂直混合、平流作用等海洋动力偏差引起的。在阿拉伯海和赤道西印度洋,过多的潜热释放导致SST降低,大气-陆面模式模拟误差是这两个海域SST冷偏差的主要来源。对于赤道中印度洋,潜热通量偏差和垂直混合、平流作用等模拟误差共同影响上层海水温度,潜热释放偏少、海水垂直混合偏弱以及经向平流向南输送过多暖水使耦合模式模拟的赤道中印度洋SST出现暖偏差,而在赤道东印度洋,模拟的SST偏冷是由大气-陆面模式中短波辐射偏少和海洋-海冰模式中海水垂直混合过强引起的,潜热通量偏差影响较小。分析表明耦合模式中海气相互作用只影响SST模拟偏差的大小,但不是引起SST偏差的根本原因。从季节平均结果上看,热带印度洋不同地区SST模拟偏差的来源与年平均结果相似,但不同的是,海气耦合反馈过程极大地影响了夏季赤道印度洋中部海区SST的模拟,它使春季的净热通量增加,并减弱了夏季表层海水混合,引起SST上升。
[硕士论文] 王佳莹
物理海洋学 国家海洋局第一海洋研究所 2016(学位年度)
摘要:本文利用1988-2011年南海海面风场、1993-2014年南海海面高度场和1982-2015年南海海表温度场的月平均资料,分析南海环境要素的变化趋势及年际变化特征。经过计算得到南海海域内区域平均海面风东分量的线性趋势为0.005±0.005(m/s)/yr,其年际变化与负中太平洋厄尔尼诺(EMI)指数的相关系数可达0.570,滞后9个月,北分量的线性趋势为-0.003±0.005(m/s)/yr,其年际变化与NINO3指数相关系数可达0.682,滞后1个月;南海海域内区域平均海面高度场线性趋势为0.420±0.107cm/yr,其年际变化与负NINO3.4指数相关系数可达0.518,滞后4个月;南海海域内区域平均海表温度场线性趋势为0.006±0.004℃/yr,其年际变化与NINO3指数相关系数可达0.538,滞后5个月。其中海表温度的趋势相对减小与近期全球变暖的停滞相一致。采用经验正交函数分解方法分析了各环境要素的年际变化特征,结构显示海面风场的第一模态呈现海盆尺度的反气旋格局,其对应的时间序列与NINO3指数相关系数达到最大值0.871,滞后1个月。海面高度场的第一模态沿南海东边界出现较低海面高度,其对应的时间序列与EMI指数相关系数达到最大,为0.721,滞后7个月。海面温度场的第一模态呈海盆尺度的升温现象,其对应的时间序列与NINO3指数相关系数可达0.588,滞后5个月,表明在厄尔尼诺事件之后整个南海会出现升温现象。
[硕士论文] 周航
海洋地质 国家海洋局第一海洋研究所 2016(学位年度)
摘要:南海是我国最大的边缘海,其具有较高沉积速率的沉积物记录了过去海洋环境变化以及东亚大陆的古气候变化信息,是研究现在和过去全球气候环境变化的理想场所,南海北部陆坡又是南海古海洋学研究的热点区域。本文选取南海北部陆坡峡谷区上陆坡处的DLW3101孔柱状样进行了粒度、碳酸钙、碳\氧同位素和XRF元素扫描等测试,获得了众多可信的数据。在对这些数据综合分析的基础上,获得了对南海北部陆坡古气候、古环境一些指标的认识。
  本研究主要内容包括:⑴通过浮游有孔虫氧同位素曲线对比建立了DLW3101孔岩芯的年代地层框架,岩芯底部年龄约为306ka,沉积速率呈现冰期高、间冰期低的变化规律。⑵对DLW3101孔沉积物粒度的因子分析得到两个主控因子F1和F2,对因子F1起控制作用的粒级为2.32μm-13.14μm粒级和22.1μm-63μm粒级,对因子F2起控制作用的粒级为0.35μm-1.16μm粒级。而利用粒度-标准偏差分析则提取了三组环境敏感粒级,分别为0.175μm-17.105μm粒级、17.105μm-162.75μm粒级以及含量几乎为零的>162.75μm粒级。0.35μm-1.16μm粒级、2.32μm-13.14μm粒级和0.175μm-17.105μm粒级均为细粒级成分且变化规律一致,高值可能代表了东亚夏季风的增强和海平面的升高;22.1μm-63μm粒级和17.105μm-162.75μm粒级均为粗粒级成分且变化规律一致,高值可能代表了东亚冬季风的强盛和海平面的下降。⑶不同粒度组分含量的频谱分析结果显示,DLW3101孔沉积物受冰盖变化导致的海平面变化和热带低纬过程驱动的东亚季风的双重影响。103 kyr的偏心率周期说明了冰盖消长引起的冰期-间冰期旋回改变了粒度指标的输入量,而28 kyr的岁差周期则说明了低纬热带过程驱动的东亚季风对粒度指标的影响。⑷对DLW3101孔地球化学元素数据分析,采用Al/Ti和K/Ti比值来反映沉积物物源区的化学风化强度,两组指标均呈现间冰期高、冰期低旋回式特征,说明南海北部间冰期时东亚夏季风盛行,沉积物物源区化学风化强烈。⑸DLW3101孔沉积物粒度和地球化学元素的分析结果均显示,MIS3期间全球气候处于弱暖期,不稳定,干湿冷暖交替变化频率很高。
[硕士论文] 刘亚楠
海洋地质 国家海洋局第一海洋研究所 2016(学位年度)
摘要:南黄海是一个半封闭性的大陆架浅海,长江、黄河等入海河流携带的陆源物质沉积于此,是从源到汇沉积过程的重要一环。巨厚的沉积地层对于研究沉积动力学、海陆相互作用、第四纪气候环境变化等具有重要意义。同时,南黄海处在太平洋快板向欧亚板块俯冲带边缘,受太平洋俯冲作用明显。晚新生代沉积地层发育了大量的构造变形,因此南黄海成为研究新构造运动的理想实验室。本文通过南黄海中部采集的高分辨率的反射地震剖面,利用地震地层学理论分析了南黄海中部中更新世以来的地层发育特征,进而结合区域背景资料,进行了沉积与构造环境的分析。
  本研究主要内容包括:⑴根据反射外形、内部反射结构、反射强度和连续性等特征,在剖面上可以识别出浅海相、三角洲相、河口湾相和河道充填相(河流相)四类地震相。这四种沉积相是中国东部陆架最为常见的地震相。垂向上依次周期性呈现河道充填相-河口湾相-浅海相和三角洲前缘相交替变化的现象,显示随着海平面变化沉积环境发生的周期性变化。⑵根据剖面反射终止模式、反射层叠加样式以及反射层内部结构,将研究区可识别深度内的反射层划分为11套地震地层层序(DS1~DS11)。多数层序均包括下部的陆相(河流充填)沉积和上部的海相(浅海相、三角洲相)沉积,部分在两者之间夹有局部的海侵层(河口湾相),分别代表同一海平面升降周期的低位、高位和海侵体系域,构成一个完整的旋回。层序边界包括高振幅的侵蚀边界或者反映海退时期陆地裸露剥蚀边界。⑶使用南黄海已发表的钻孔年代数据对地震地层层序进行定年,中更新世以来发育了7套地震层序。其中全新世地层平均厚度为5.7 m,是浅海相沉积;晚更新世地层平均厚度为25 m,包括末次冰期的河道填充沉积与末次间冰期高海平面时期的海相沉积;中更新世底界的沉积深度为70 m左右,且发育一套三角洲沉积。⑷南黄海地层的发育受构造活动影响巨大。福建岭南隆起在晚更新世之前通过阻挡海水的入侵影响地层的发育;南黄海中部隆起则通过缓慢上升来影响地层的发育,主要表现为,至中更新世结束,中部隆起上升停止,而后晚更新统地层中大量发育古河道等,表明古河流已能流过中部隆起;南黄海陆架区构造的升降运动同样会使地层遭受剥蚀影响其发育,表现为自中更新世以来地层层序与全球氧同位素对比缺少十余个旋回。
[硕士论文] 张文全
海洋化学 国家海洋局第一海洋研究所 2016(学位年度)
摘要:由于热带东印度洋实测资料缺乏,对该海域生源要素时空分布特征及其影响因素尚缺少清楚的认识。本文根据2013年3~5月春季东印度洋的调查资料,分析了热带东印度洋上层水体(0~300m)温度、盐度、溶解氧、营养盐和叶绿素a等要素的分布特征,并对溶解氧极小值、第一亚硝酸盐最大值(PNM)和次表层叶绿素最大值(SCM)的形成机制进行了探讨。
  本研究主要内容包括:⑴春季东印度洋上层水体层化明显,在80~120m水深形成温盐密跃层。温密跃层在赤道附近最深;自赤道附近向南、北,温密跃层深度逐渐变浅。⑵与温密跃层相伴生,春季东印度洋上层水体存在显著的化学跃层(pH、DIC、DO、NO3--N、PO43--P、SiO32--Si等),且各化学要素跃层之间以及化学跃层与温密跃层之间具有高度重合性。跃层以下pH降低、DIC和营养盐含量迅速升高是有机物的氧化分解所致;同时,有机物分解大量消耗溶解氧,致使在东印度洋次表层(200 m左右)存在溶解氧极小值现象。⑶春季东印度洋次表层(75~100 m)普遍存在SCM和PNM现象,SCM和PNM位于温密跃层和营养盐跃层内中部或上界略下位置,且SCM和PNM呈斑状分布。春季东印度洋SCM的深度及量值受光照、营养盐、温密跃层的影响,且温密跃层对SCM的深度及量值起主控作用。而PNM对SCM具有追随效应,浮游植物对硝酸盐的不完全还原是形成PNM现象的主要原因。
[硕士论文] 韩国庆
物理海洋学 国家海洋局第一海洋研究所 2016(学位年度)
摘要:受西南季风和东北季风转换时期的赤道纬向西风影响,赤道印度洋每年春季和秋季会出现两次东向Wyrtki急流(WJ)。WJ影响着热带印度洋上层海洋的动量、盐度和热量的纬向输送,对印度洋海盆尺度海气相互作用产生影响。WJ存在多时间尺度变化,特别是显著的年际变化。
  本研究利用观测资料揭示了2013年春季和秋季WJ的异常变化,主要表现为:春季WJ强度强于秋季,并且秋季WJ盛期峰值出现在12月,以上特征与平均态下的WJ演化特征显著不同。在气候平均态情况下,春季WJ强度比秋季弱,并且秋季WJ盛期出现在11月,12月WJ已经逐渐衰弱。进一步分析表明,2013年春季WJ异常与赤道印度洋海表风场变化密切相关,而春季印度洋海表风场的变化主要归因于2013年春季异常增强的季节内振荡(ISO)事件。2013年5月与12月的ISO对流位相是赤道印度洋海表出现强西风异常的主要原因。为更好了解2013年WJ异常现象,我们接下来使用大气风场驱动的POM模式对2013年WJ现象进行了数值模拟。控制实验表明,POM模式可以较好模拟气候态WJ主要特征,敏感性实验结果证明,2013年热带印度洋海表纬向西风的季节内信号对WJ产生了有重要影响。海气耦合模式是我们对未来气候变化进行评估的重要工具,而CMIP模式代表了世界上目前最先进的耦合数值模式,并为我们评估耦合模式对WJ的模拟能力提供了很好的平台。我们使用24个CMIP5模式初步评估了耦合模式对WJ的模拟能力。结果表明,CMIP5模式可以模拟出气候态WJ的空间分布特征和季节演化特征,但是各个模式之间模拟结果有较大的差别。同观测资料相比,一些模式模拟的秋季WJ延迟一个月达到盛期。进一步诊断分析表明,模式模拟得到的热带印度洋海表纬向风对秋季WJ有重要影响。
[硕士论文] 刘合林
海洋地质 国家海洋局第一海洋研究所 2016(学位年度)
摘要:本文通过对普里兹湾北部陆坡P1-03岩芯沉积物的研究,初步探讨了研究区晚第四纪以来古海洋学演变特征,得出以下几点结论:⑴发现52万年以来共发生了8次较大的冰筏碎屑事件。通过对P1-03岩芯沉积物敏感粒级组分的提取和年代学分析,发现大于>63μm的砂砾级组分可作为冰筏碎屑的指示粒级,过去52万年以来该地区共发生了8次较大的冰筏碎屑事件,出现在冰期及间冰期中相对较冷的阶段。反映出冷期气候有利于冰盖/冰川的积累和扩张,在扩张过程中冰架的解体使得大量冰山入海,冰筏碎屑的沉积通量增大。⑵探讨了岩芯细粒粘土与风尘、冰融水排泄的关系。岩芯沉积物中<3.9μm的粘土组分可与Dome C冰芯粉尘通量记录相对比,冰期含量高,间冰期含量低;冰期沉积物中粘土组分的显著增加虽然受该时间风尘通量影响,但与冰盖-冰架向北扩张过程中冰融水向陆坡区或深海区的输入关系密切。⑶论述了研究区冰期间冰期水团与环流的演变特征。分选级粉砂和粘土组分的含量可指示底流强弱,其旋回变化显示冰期底流较弱,有利于粘土沉降。间冰期随着海平面上升和着底冰川的消失,冰架和季节性海冰覆盖区向南退缩,南极绕极流主轴南移,普里兹湾陆架与陆坡水体交换加强,底流增大,对沉积物的搬运和簸选加强。⑷分析了研究区古海洋氧化还原环境与生产力特征。研究区古生产力主要受冰盖-冰架、海冰、海流和陆源物质通量等影响。冰期,冰盖和冰架向北扩张,陆坡区海冰覆盖度增大,海洋生产力总体降低,但冰藻的相对贡献增加。间冰期,冰盖和冰架南撤,陆坡及大部分陆架成为季节性海冰区,陆坡区海冰覆盖度小,绕极深层水的上涌和通风加强,光照和营养盐充足,海洋生产力显著增加。
[硕士论文] 郑增凯
人文地理学 浙江大学 2016(学位年度)
摘要:宁波市地处我国海岸线中段,长江三角洲南翼,拥有丰富的海洋资源,海洋经济的发展潜力巨大。同时,宁波市海洋也存在着许多问题,如产业结构、生产模式、生态环境等等,这些问题对宁波市海洋产业的健康发展造成了巨大阻碍。因此,改善海洋产业结构,提高对海洋资源的利用率,保障宁波市海洋产业可持续发展势在必行。
  海洋功能区划是根据海域的地理位置、自然资源状况、自然环境条件和社会需求等因素而划分的不同的海洋功能类型区,用来指导、约束海洋开发利用实践活动。海洋功能区划为合理开发利用海域和保护海洋资源与环境、科学引导用海需求、统筹安排海洋资源的开发利用布局提供了指导和依据,对实现海洋资源环境的可持续利周具有重大意义。
  本文对宁波市海洋的自然条件和和海洋资源状况进行了介绍,对海洋功能区划进行了分析。本文基于宁波市海域的区位条件和相关参考文献,通过频度分析法确定评价指标,通过层次分析法确定各指标的权重,建立评价指标体系。将指标数据量化,通过GIS系统将指标加权叠加,对宁波市海域做了海域使用适宜性评价。基于评价结果,对宁波市海洋功能区划进行合理性评价,证明该区划基本上与适宜性评价结果相符,对海洋资源和区位条件进行了较为充分的利用,也存在一些问题,如区划结果不够细致,旅游区区划面积过小等。最后,本文根据宁波市海域使用适宜性评价结果对宁波市海洋功能区划提出了相应的完善建议。
[硕士论文] 黄学智
物理海洋学 大连海洋大学 2016(学位年度)
摘要:潮波运动是海水的基本运动,潮汐和潮流是潮波运动的基本形式,是研究海洋其他过程和运动的基础,直接影响着许多物理海洋学问题的研究。对于人类活动频繁的近海,潮波运动占据主导部分。因此,潮波的研究对物理海洋学的发展和国民生产有重要的意义。
  本文基于FVCOM海洋数值模式模拟了黄渤海的水动力场。在球坐标系下,采用可变分辨率的非结构网格,同时考虑底摩擦、垂向混合、非线性等作用的影响,建立了黄渤海的水动力模型。研究区域包括渤海和北纬36.15度以北的黄海。模型网格从开边界处的5km到近岸1km均匀变化,垂向上分为5个σ层,边界强迫使用ChinaTide预报的潮位,采用空间变化的底拖曳力系数来描述底摩阻。模型模拟结果同37个潮位站的实测调和常数进行对比,得出 M2、S2、K1、O1分潮振幅的绝均差分别为5.0cm、4.9cm、3.0cm、2.0cm,迟角的绝均差分别为9.9°、10.8°、22.5°、5.2°,振幅相关性的可决系数(R2)分别为0.99187、0.97359、0.91304、0.86013,迟角相关性的可决系数分别为0.9938、0.98592、0.99781、0.99619。使用四个不同时段的实测海流资料对潮流进行验证,验证之后发现计算结果与实测结果吻合良好,可以作为后续相关模型研究的基础。依据准调和分析得到的结果,绘制了计算区域的潮汐潮流同潮图、潮流椭圆图、欧拉余流图、潮汐潮流性质分布图。通过分析可以知道,研究海区的潮汐主要以半日潮汐为主,全日潮汐分布在秦皇岛外海、海州湾外海和老黄河口近海;潮流主要以半日潮流为主,全日潮流分布在渤海海峡东南部,近岸表现为往复流,外海表现为旋转流。表层潮致欧拉余流最大能达到20cm/s以上,主要出现在獐子岛附近岛群、老铁山水道、辽东湾、天津港和朝鲜半岛西部海域,外海欧拉余流强度不大,仅有2~3cm/s,中层和底层与表层类似。计算区域共有3个半日潮汐无潮点和1个全日潮汐无潮点;4个半日潮流圆流点和4个全日潮流圆流点。通过比较,本文得出的无潮点和圆流点位置和前人研究成果预测的位置基本一致。根据本文结论,可以对黄渤海的潮汐潮流特性有更全面的认识。
[硕士论文] 张海桃
海洋地质 国家海洋局第一海洋研究所 2015(学位年度)
摘要:为深入认识慢速扩张洋中脊地幔的熔融过程、玄武质岩浆演化特征,以及斜长石熔体包裹体组分变化的控制机制,本文对SMAR19°附近洋脊玄武岩(MORB)开展了矿物学、元素地球化学、同位素地球化学以及MORB斜长石斑晶熔体包裹体开展了包裹体元素地球化学、包裹体高温实验观测以及熔体包裹体成因学分析。
  该区玄武岩为洋中脊低钾拉斑玄武岩系列,斑晶以培长石、拉长石斑晶为主,橄榄石斑晶次之,以及极少量单斜辉石斑晶。玄武岩同位素Sr87/Sr86、Nd143/Nd144、εNd、εSr值与微量元素中富Nb、U,贫P、Th特征均指示玄武质岩浆源于高度亏损地幔,经历了高程度的部分熔融与强烈的结晶分异作用。稀土元素配分模式为N-MORB左倾型,具有轻微的Eu、Ce正异常。REE、MgO负相关指示地幔源区矿物组合或为尖晶石二辉橄榄岩相。经Na72、Ca72/Al72计算岩石部分熔融程度为15%。MgO与Ni、Cr、Al2O3无相关性;MgO与CaO、Sc、Ni无相关性;MgO与 Ca/Al负相关,指示岩浆分异过程中以斜长石结晶为主的过程中部分橄榄石晶体随岩浆上升到地表,未经历单斜辉石结晶分异作用。Zr与Rb、Ba、Th、U、La、Sr正相关,显示玄武岩受岩浆后期蚀变作用不明显。
  该地区玄武岩与 Saint Helena玄武岩相比具更低的Rb/Sr值、Th/Pb值、La/SmN值与更高的Sm/Nd值、143Nd/144Nd、εNd值,同时稀土元素配分模式图、87Sr/86Sr-143Nd/144Nd、εNd-εSr图解均指示SMAR19°附近玄武岩受Saint Helelna地幔柱的影响不明显,SMAR19°脊段与Saint Helena地幔柱之间应存在有未受脊吸力与/或地幔柱影响的软流圈区域。
  研究对比PetDB斜长石熔体包裹体数据,结果表明:(1)斜长石包裹体组分受捕获后结晶作用的影响 Al2O3与 FeO、MgO负相关,比橄榄石熔体包裹体具有更低的保存原始熔体组分的能力。(2)Ca/Al对斜长石熔体包裹体组分的指示:Ca/Al<0.78时组分经Mg#72校正后可直接反应地幔源区信息反应;1.0>Ca/Al>0.78时经包裹体与寄主矿物相组分平衡计算后,可利用Mg#72校正结果反应地幔源区信息;Ca/Al>1.0时组分的计算或校正结果不能反应地幔源区信息。源区性质与岩浆演化复杂,需同时结合Al2O3、MgO、FeO、CaO、Na2O、Ca/Al和Mg#的相关性特征来共同揭示斜长石熔体包裹体的组分意义
  SMAR19°玄武岩斜长石熔体包裹体的研究表明:(1)Ca/Al比值大于1.0,且与CaO、Na2O无相关性,Al2O3与FeO、MgO负相关,表明该地区斜长石熔体包裹体组分经再计算与校正的结果不能反应幔源区性质;(2)玄武岩斜长石熔体包裹体的测试均一温度为1190-1200℃;(3)熔体包裹体中镁磁铁矿、铬铁矿的结晶指示出了在熔体包裹体被捕获时玄武质岩浆系统具微观不均一性。
[硕士论文] 杨默然
捕捞学 大连海洋大学 2015(学位年度)
摘要:日本本州北部的奥陆湾,栖息着多种海洋生物。近年来随着奥陆湾附近人口的增多,津轻暖流温度和盐度的变化和降水等气象因素的影响,奥陆湾内的物理环境也发生了相应的改变。
  本文采用四维同化数据(4D-Var)对奥陆湾内的水体进行了研究和分析,4D-Var数据兼具了卫星数据和模型数据的优点,它可将时间上不一致的、多样的、空间上不完全的观测整合到一个模型中。它既不受天气现象的限制,又可以对不同深度,不同位置的海域进行实时而灵活的数据反演。
  本研究的主要内容为利用4D-Var数据提取研究区域的温度平面、盐度平面、密度截面和T-S图,比较分析了2009年至2011年3年内,奥陆湾四季物理海洋环境的年际变化规律,本研究结论可以为奥陆湾的水产品养殖提供一定的理论支持。
  本研究的主要结论包括:在洋流与冰雪融水、降水的综合作用下和一年内的不同季节中,奥陆湾内海水的密度截面、盐度截面、温度截面呈现垂直分层和水平分层交替出现的局面;夏季和秋季,湾内出现水平分层,此时冰雪融水和降水对湾内水体性质的影响占主要地位;春季和冬季,湾内出现垂直分层,此时洋流对湾内水体性质的影响占主要地位。
  由本文论述的证据表明,奥陆湾水体性质的变化是由高温高盐的津轻暖流,冰雪融水和降水等综合因素共同决定的,湾内水体环境的周期性变化导致奥陆湾中海产品生存的物理环境按季节呈现出周期性变化。
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