热带海洋学报

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• 我国南海浮游动物生态学研究回顾与展望

  李开枝, 黄良民, 尹健强, 连喜平, 柳原, 谭烨辉

  浮游动物是海洋生态系统中重要的次级生产者, 同时也是海洋食物网和生物地球化学循环的关键环节。因其个体小、代谢快、被动漂流的生活方式等特点, 多数浮游动物可快速响应并指示海洋环境变化, 因此历来受到学界广泛关注。文章在回顾南海浮游动物科学考察的基础上, 概括了南海浮游动物的物种组成, 总结了南海典型生态区(珠江口、大亚湾、岛礁和深海)以及南海北部和南部海域的浮游动物群落特征, 阐释了季风及其驱动的海流、水团以及生境异质性等因素对浮游动物群落结构的影响。结合当前气候变化和人类活动影响背景下浮游动物研究的热点和难点, 针对性地指出了南海浮游动物研究存在的不足之处并提出相关研究展望, 以期为南海生物多样性保护、海洋生物地球化学循环研究以及海洋生物资源可持续利用等方面奠定坚实基础, 也为预测南海海洋生态系统应对气候变化的适应能力提供科学依据。

• 多层土地基中桩靴穿刺计算方法及工程反演分析

  魏鹏, 雷迪, 刘士宝, 杜佃春, 张友虎

  针对自升式平台在多层土地基中桩靴穿刺计算方法的局限性, 文章系统梳理了两层土、三层土及三层以上多层土地基中穿刺计算的规范方法及最新研究进展, 并结合粤东海域风电场站桩过程的实测数据开展反演分析。研究发现, 现有ISO (international organization for standardization)规范方法在预测多层土地基承载力时存在忽略土层界面变化、土塞效应及黏土应变速率和应变软化等问题, 而基于桩靴破坏机理的新方法虽能改善预测精度, 但仅适用于特定土层条件, 实际工程中的普适性较差。通过反演分析, 本文进一步揭示了不同方法在复杂地质条件下的适用性, 并提出未来研究应聚焦于开发能够考虑真实地基破坏模式、土层界面变化及土塞效应的通用计算方法, 以提升多层土地基中桩靴穿刺风险评估的可靠性。

• 椭圆余弦波在典型岛礁上传播演变特性的试验研究

  张泽, 屈科, 李玮, 王超

  椭圆余弦波能很好地描述浅水区域波浪运动特性, 对于精确描述近岸水体运动具有很大的实际意义。为探究椭圆余弦波在典型岛礁地形上的传播演变规律, 文章基于波浪水槽物理模型试验, 重点分析了入射波高、礁坪水深及波浪周期对波浪非线性特征、能量耗散及水动力参数的影响。研究表明, 岛礁地形显著增强波浪非线性效应, 礁前斜坡区波形锐化明显, 礁坪区波面呈锯齿状并伴随相位滞后。入射波高增大会引起更强烈的非线性效应, 引发高次谐波增长, 促使波浪增水及爬高显著提升, 同时反射系数因透射增强而降低。但礁坪水深增加会导致波浪非线性效应减弱, 反射系数单调递减, 深水条件下垂向动量通量增强, 爬高呈非线性增长。波浪周期对波浪参数的影响较为复杂, T = 2.25s时波能聚集最显著, 高次谐波表现最为明显。短周期(T < 2.25s)下强烈的浅化变形加剧波形畸变, 而长周期(T > 2.25s)下波能耗散导致特征衰减。

• 长江口咸潮入侵格局变化及其成因

  裘诚, 朱宜平, 朱建荣

  2007—2021年长江口重大圈围工程导致河道缩窄, 显著改变局部地形。文章利用2007—2025年的实测地形和盐度资料, 分析期间长江口河势变化和咸潮入侵格局变化, 并利用数值模式揭示格局变化的成因。由于工程致使长江口北支下段南侧发生严重淤积, 北支上端出现新生沙体, 导致北支下段和上端2021年的河槽容积比2007年分别减小了33.33%和13.26%。2007年和2025年枯季盐度观测资料表明, 北支咸潮入侵和北支盐水倒灌显著减弱, 而北港咸潮入侵在气候态风时减弱、强北风时加剧。月平均径流量和风作用的数值模拟结果表明, 从2007年至2021年, 咸潮入侵在北支大幅减弱, 在北港上段和中段大部分区域减弱, 在南港、北槽和南槽显著加剧; 北支盐水倒灌大幅减弱导致南支咸潮入侵减弱。2021年与2007年相比: 北支2月大潮、小潮期间纳潮量分别减小了2.88×108m3、1.98×108m3, 进入南支的净水通量分别减小了423m3·s-1、369m3·s-1, 盐分倒灌的净盐通量分别减小了10.06kg·s-1、1.10kg·s-1; 北支上段净单宽盐通量变化也说明北支盐分向南支输运大幅减小; 2007年北支盐水倒灌显著, 2021年几乎消失。北港2月大潮、小潮期间纳潮量分别减小了1.92×108m3、1.86×108m3, 净水通量分别增加了857m3·s-1、1379m3·s-1, 分流比分别增加了12.79%、7.79%, 向海的净盐通量减小了2.28kg·s-1、5.42kg·s-1。这些因素的变化解释了北港上段和中段大部分区域咸潮入侵减弱的原因。北港分流比的明显增加和相应的南港分流比减小说明了南港、北槽和南槽咸潮入侵加剧的成因。北港中段大潮期间小部分区域盐度上升是由横沙小港净盐通量从北槽向北港输运显著增加造成的。

• 南海土台风时空变化特征分析

  梁顺, 黄桂槟, 何国梅, 张永垂, 周毅, 汪洋, 洪梅

  南海局地生成的台风简称土台风, 西北太平洋生成进入南海的台风简称洋台风。土台风具有突发性强、路径复杂、预报难度大等特点, 给区域防灾减灾带来挑战, 亟须开展系统性统计研究以提升对其发生发展规律的认知。当前对南海土台风的研究相对零散, 存在长期资料系统分析不足以及与洋台风对比不充分等问题, 限制对其气候特征的深入理解。文章基于1949—2024年中国气象局热带气旋最佳路径数据集, 系统分析了南海土台风的频数、强度、路径及源地分布特征, 并与洋台风进行对比, 揭示其时空变化模式。主要结论: 1) 土台风年均生成5.86个, 年内分布呈单峰型, 6—10月为高发期(78.9%), 其中9月最多(21.7%), 年频数存在显著下降线性趋势(-0.05个·年-1); 2) 土台风中心最低气压年均值位于965.0~999.5hPa, 存在显著的下降线性趋势, 路径以西/西北行为主, 源地多位于南海中北部; 3) 与洋台风相比, 土台风强度偏弱, 仅13.7%的土台风为台风及以上等级, 而洋台风可达61.7%, 土台风累积气旋能量指数(accumulated cyclone energy index, ACE)和持续天数都更少, 但变化迅速, 登陆比例更高, 更具突发性与局地性。

• 引导气流对飓风“保莱特”(2020)移动路径的影响研究

  寿泽慧, 刘俏, 胡枫, 王根

  飓风“保莱特”(2020)在北大西洋经历了两次关键路径转折: 从向北美大陆西北行转为东北行, 随后完成温带变性; 由东北行转为南行, 继而再生为热带风暴。为了探究不同层次引导气流以及环流系统对飓风两次路径转折的影响, 基于中尺度天气研究与预报(weather research and forecasting, WRF)模式对“保莱特”开展模拟研究。结果表明: 1) “保莱特”再生与其异常南折路径密切相关, 南移进入暖海温区是其重新发展的关键原因。2) “保莱特”移动过程中, 引导气流呈现显著的垂直层次差异及变化。飓风西北行阶段中低层引导气流起主导作用; 向东北转向及东北行阶段高层引导气流影响明显增强; 向南转向阶段低层引导气流先由西风转为偏北风, 随后自下而上逐步扩展至高层形成深厚的偏北气流, 最终导致飓风路径异常南折。 3) “保莱特”发展初期处于副热带高压南缘, 受高压带阻挡而西北行。随着飓风增强, 副热带高压断裂, “保莱特”北上移入中纬度西风槽中, 并在槽前西南风引导作用下东北行。然而, “保莱特”南侧高压脊持续增强且经向度显著增大, 最终导致飓风在高压脊前转向南行。

• 基于GDCSM_Argo的西北太平洋中上层海洋热含量与台风的调控与响应关系初探

  束波, 张春玲, 苏涵, 胡松

  作为全球气候变化的关键指标, 海洋热含量能够准确反映地球系统的净能量收支, 其时空变化对台风的产生和发展具有重要影响。文章基于一套长时间序列、多参数的全球温盐再分析数据集(gradient dependent correlation scale method Argo, GDCSM_Argo), 通过滞后回归、相关分析等方法, 初步探讨了中上层海洋热含量对台风的调控与响应作用。结果表明, 近表层海洋热含量直接影响台风发生频率, 而中、下层热含量通过垂直混合为台风提供持续能量, 且各水层热含量对台风的响应均存在1~6个月的时间滞后。台风搅拌引发的“冷尾流”效应显著降低了台风路径上的海洋层结稳定性, 尤其在台风增强海域(10°—25°N, 120°—145°E), 混合层以下的理查森数低值区与台风最大风速位置高度吻合。热含量和台风的响应关系受异常气候条件影响明显: 厄尔尼诺期间, 台风东移作用于温跃层较深的区域, 风搅拌更易穿透至次表层, 将热量向下输送, 暂时削弱层结; 拉尼娜期间, 台风数相对增加, 路径西移, 台风在高热含量的西太平洋活动。

• 热带西太平洋海表叶绿素a质量浓度分布对ENSO的响应机制

  高微, 马本俊

  热带西太平洋的海表面流系统, 不仅对当地的海气相互作用意义重大, 其影响范围更是延伸至全球层面。不过, 目前对于该系统在水文生态与气候环境变化过程中的演变规律, 以及它在厄尔尼诺-南方涛动循环(El Niño-Southern Oscillation, ENSO)影响下所产生的响应机制, 人们的认知仍处于不明确的状态。为深入探究这一问题, 文章聚焦2003—2023年热带西太平洋生态-水文-气候环境的变化, 剖析其对ENSO事件的响应关系。研究发现, 热带西太平洋存在3个海表叶绿素a质量浓度高值区域, 分别为沿岸区域(平均值 0.152μg·L-1)、哈马黑拉暖涡区域(平均值 0.130μg·L-1)以及北赤道逆流源区(平均值 0.109μg·L-1)。新几内亚沿岸流和棉兰老流作为营养盐的重要载体, 输送富含营养物质的近岸海水共同汇入向东流动的北赤道逆流, 促成了3个高值区的形成。同时, 呈气旋式的棉兰老冷涡区域中心的上升流, 将富含营养的深层海水提升至海表, 使该区域叶绿素a质量浓度(平均值 0.059μg·L-1)略高于一般大洋区域(平均值 0.048μg·L-1)。在不同的ENSO事件阶段, 海表叶绿素a质量浓度呈现出明显变化。厄尔尼诺发生时, 新几内亚沿岸流流速增加, 间接致使海表叶绿素a质量浓度整体上升; 拉尼娜期间, 新几内亚沿岸流流速降低, 间接造成海表叶绿素a质量浓度整体下降。基于此, 本文提炼出热带西太平洋生态-水文-气候过程与厄尔尼诺和拉尼娜事件之间的两种简要响应机制: 厄尔尼诺事件期间, 北赤道逆流、新几内亚沿岸流与棉兰老冷穹区上升流均明显增强, 通过加速沿岸流与增强上升流形成“营养盐泵”效应, 促进了深层营养盐的上涌, 最终导致大部分区域叶绿素a质量浓度显著上升; 而拉尼娜事件期间, 北赤道逆流、新几内亚沿岸流与棉兰老冷穹区上升流均明显减弱, 通过减缓流速与抑制上升流削弱“营养盐泵”效应, 最终导致大部分区域叶绿素a质量浓度显著下降。

• 三亚湾溶解有机碳长期变化趋势及影响因素分析*

  周伟华, 姚煜坤, 罗勇, 李涛, 龙爱民, 黄晖

  文章基于逐步回归分析与随机森林算法, 以三亚湾2008—2023年水体实测理化参数为输入数据, 探究了三亚湾溶解有机碳(dissolved organic carbon, DOC)的时空分布特征、演变趋势及其影响主因。结果表明, DOC质量浓度受三亚海岸带开发影响, 在2008—2018年期间显著上升, 随后呈逐步下降趋势, 可能源于疫情期间陆源输入减少以及政府加强海洋生态环境治理的综合影响; 近岸海域出现DOC的高值区, 但DOC质量浓度均值为(2.00 ± 1.34)mg·L-1, 相比于半封闭型海湾, 整体维持在较低水平; 逐步回归分析与随机森林算法结果显示: DOC质量浓度随温度、总碱度和活性硅酸盐浓度升高先增后减, 且与总磷、溶解氧和活性磷酸盐呈显著负相关。这些结果表明, 温度、总碱度、总磷、活性硅酸盐、溶解氧和活性磷酸盐是影响三亚湾DOC的主要因子。

• 浙江西门岛红树林细菌群落季节性特征及环境驱动因素

  蒋守殿, 胡鑫, 蓝珮心, 姚李勤, 水柏年, 纪建达, 何茂求

  红树林位于热带和亚热带地区海洋与陆地的交汇处, 其高生产力环境孕育了丰富的微生物群落, 这些微生物在维持红树林生态功能以及驱动元素循环等过程中发挥关键性作用。文章以浙江省西门岛红树林生态系统为研究对象, 采用高通量测序技术对表层沉积物细菌群落进行了系统分析, 探究细菌多样性的季节特征及其与环境参数的关联性。研究结果表明, 西门岛红树林沉积物细菌群落组成中, 变形菌门(Proteobacteria, 39.11%)、脱硫杆菌门(Desulfobacterota, 10.02%)、拟杆菌门(Bacteroidota, 9.17%)共同构成了优势菌群。其中, 变形菌门和脱硫杆菌门呈现春季富集特征, 而拟杆菌门则在夏季表现出显著优势。细菌群落的多样性指数呈现显著的季节性动态变化: 丰富度指数(Richness)在冬季达到峰值(2136 ± 235), 而香农指数(Shannon)显示春季(6.05 ± 0.15)显著低于秋冬两季(P < 0.05)。β多样性结果表明, 春季、秋季和冬季样品的细菌群落组成差异显著, 呈现出明显的季节特异性。