热带海洋学报杂志

热带海洋学报杂志2020年第3期

• 南海西部夏季上升流锋面的次中尺度特征分析

  黄小龙, 经志友, 郑瑞玺, 张旭

  利用卫星遥感资料和区域海洋数值模式ROMS(regional ocean modeling system)高分辨率数值模拟结果, 对南海西部夏季上升流锋面的次中尺度特征及其非地转过程进行了探讨。高分辨率卫星遥感观测和数值模拟结果显示, 南海西部夏季锋面海域存在活跃的次中尺度现象, 其水平尺度约为1~10km, 且具有O(1)罗斯贝数(Rossby number, Ro)的典型次中尺度动力学特征。进一步的诊断分析表明, 在夏季西南风的驱动下, 沿锋面射流方向的风应力(down-front wind stress)引起的跨锋面埃克曼输运有利于将海水由锋面冷水侧向暖水侧输运, 减小了锋面海域的垂向层结和Ertel位涡, 加剧了锋面的不稳定, 并形成跨锋面的垂向次级环流。高分辨率模拟结果显示, 锋面海域最大垂向流速可达100m?d -1, 显著增强了上层海洋的垂向物质交换。因此, 活跃在锋面海域的次中尺度过程可能是增强南海西部上升流海域垂向物质交换的重要贡献者。

• 基于高分辨ROMS模式的黑潮延伸体次中尺度涡各向异性分析

  周霄雯, 曹海锦, 经志友, 廖光洪

  次中尺度过程的水平空间尺度约为0.1~10km, 时间尺度约为1天, 里查森数和罗斯贝数为0(1), 能有效地从中尺度环流中汲取能量向小尺度湍流串级, 并对上层海洋物质的垂向交换有着重要影响。本文基于水平分辨率为~500m的高分辨率ROMS(regional ocean modeling system)数值模拟结果, 采用方差椭圆方法, 评估了黑潮延伸体海域上层海洋次中尺度涡旋的各向异性特征, 并探讨了涡旋各向异性值的大小与次中尺度过程特征参数的相关性。研究结果表明, 黑潮延伸体主轴强流区域的次中尺度涡旋各向异性值明显小于两侧海域, 主轴区域的次中尺度涡旋特征明显强于流轴两侧海域, 各向异性值与次中尺度过程的强弱有着较为显著的负相关关系, 表明次中尺度过程具有较小的各向异性特征(更趋各向同性)。方差椭圆表征了涡与平均流相互作用过程中的能量反馈机制, 较大的各向同性特征意味着动能更趋正向串级。

• 2016与1998年春季北大西洋海表温度异常的差异及成因

  薛文璟, 余锦华, 陈林

  利用再分析资料以及混合层海温诊断方程, 研究1997—1998与2015—2016年超级厄尔尼诺次年北大西洋海表温度异常(sea surface temperature anomalies, SSTA)的差异及成因。结果显示, 北大西洋SSTA在1998年春季呈明显正负正三极型式分布, 而在2016年呈弱的负正负型态。诊断热带北大西洋SSTA的影响因素表明, 1998年春季暖SSTA除了之前研究强调的海洋表面向大气的潜热输送异常减少, 以及吸收太阳辐射的增加外, 海洋动力过程即Ekman纬向漂流也起着重要的作用。热力过程与厄尔尼诺峰值后出现的北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation, NAO)负位相有关, 其可引起亚速尔高压减弱, 产生西南风异常, 通过风-蒸发-海表温度(sea surface temperature, SST)反馈机制使热带北大西洋蒸发减弱, 海表增暖, 沃克环流下沉支的东移对这一增暖也有贡献。与1997—1998厄尔尼诺事件不同, 2015—2016厄尔尼诺事件没有强迫出负位相NAO, 而是出现弱NAO正位相, 热带北大西洋为弱的东风异常, 使海表发生一定的冷却, 形成2016春季北大西洋SSTA与1998年的明显差异。

• 基于信息扩散技术的华南极端台风灾害风险评估

  刘合香, 卢耀健, 王萌, 李广桃

  利用2005—2016年登陆华南地区的12个极端台风灾害样本, 综合考虑了承灾体脆弱性和防灾减灾能力, 对华南地区进行极端台风灾害风险评估, 步骤如下: 1) 以各指标的灰色关联度为基础, 构造华南极端台风的危险性指数、脆弱性指数和防灾减灾能力指数; 2) 根据灾害风险数学表达式, 以层次分析法确定的系统权重为基础, 构造华南地区极端台风灾害风险指数; 3) 通过二维正态扩散技术构造原始信息矩阵和模糊关系矩阵, 利用因素空间理论进行模糊近似推理, 计算得到由风险指数近似估计直接经济损失指数的风险估计值; 4) 利用超概率评估模型, 对极端台风的直接经济损失率进行超概率评估。结果表明, 构造的风险指数与实际情况较为吻合, 计算得到的风险估计值与直接经济损失指数变化趋势较为一致, 均方误差为0.20, 相关系数为0.78。结果还表明, 由极端台风造成的直接经济损失率为0.1%, 已成为常态风险, 华南地区极端台风灾害的超越概率与直接经济损失率呈现出良好的线性关系。

• 国产OBS的时间矫正方法——以2019年台湾海峡地壳结构海陆探测实验为例

  金震, 郭晓然, 陈方颖

  时间服务系统对利用走时层析成像方法进行地下介质速度结构反演至关重要。海底地震仪(ocean bottom seismometer, OBS)工作期间由于没有GPS时间接入, 其时间误差(包括守时误差和授时误差)主要来源于内部石英晶振的准确程度, 受到外部环境变化以及开关机等因素影响。长期实践发现, 部分国产OBS在记录气枪信号以及天然地震信号时存在较大的时间偏差。本文对2019年福建及台湾海峡地壳结构海陆探测实验所获得的53台次国产OBS记录进行了时间服务系统矫正。其中, 针对OBS授时误差, 利用出海前不中断采集的一致性试验和运输船运输过程中产生的晃动互相关进行时间矫正; 针对守时误差, 采用计算实际采样频率与理论采样频率偏差进行矫正; 通过对比矫正前后OBS记录到的天然地震信号, 进行秒级别的检测。结果表明, 经过以上步骤矫正的OBS数据, 其时间记录的准确性得到了显著提高, 从而降低了震相识别、走时拾取的时间误差, 为标准化国产OBS数据采集作业流程提供了重要参考。

• 一种新型潜浮式深海地震仪的设计与试验

  孟肯, 秦华伟, 朱心科, 侯斐

  鉴于国内外海洋地震台网的缺乏, 本文介绍了一种面向全球海域应用的漂浮式海底地震接收系统(mobile earthquake recording in marine areas by independent divers, MERMAID)。针对潜浮式地震仪MERMAID浮标的研发过程, 建立了浮标的总体设计要求与典型工作循环流程, 设计了液压式浮力调节系统、机械结构等, 并对比分析了不同转速及负浮力下潜过程, 最后进行了实验室压力检测和千岛湖湖试。试验结果表明, 该浮标能在15MPa压力下保持良好的密封性与稳定性, 利用水听器可以有效地采集到天然地震纵波(P波), 同时计算各模块单个周期的能耗, 以验证设计指标。

• 三亚湾肥胖软箭虫成体与幼体现场摄食差异研究

  王崚力, 胡思敏, 郭明兰, 李涛, 王有军, 黄晖, 刘胜

  毛颚类是热带近岸海域中上层鱼类的食物来源, 同时又是重要的肉食性浮游动物, 数量丰富, 然而其维持种群结构的生存策略尚不清晰。本文运用分子生物学技术, 分析了三亚湾海域毛颚类优势种肥胖软箭虫(Flaccisagitta enflata)成体与幼体的肠道食物组成, 以期从食物资源利用的角度揭示其维持种群结构的营养策略。研究结果显示, 幼体和成体摄食的浮游生物种类分别为21种和19种, 共同的食物类群有桡足类、小型水母类、硅藻和多毛类。成体与幼体食物偏好差异显著, 成体主要的食物来源是小型水母类(59%), 而幼体主要的食物来源是桡足类(60%); 幼体营养生态位(5.16)高于成体(2.89), 且二者食物重叠度低(0.21), 表明成体与幼体食物分化明显。研究结果揭示, 即使成体与幼体大量共存, 它们也可以通过摄食分化避免食物资源竞争, 这种分配策略对毛颚类保证足够幼体存活率和维持种群数量具有重要意义。

• 马氏珠母贝水通道蛋白基因AQP4 cDNA克隆和表达分析

  潘肖兰, 刘惠茹, 许濛, 许瀚之, 张华, 何毛贤

  水通道蛋白4(aquaporin4, AQP4)是一类被动运输水的通道蛋白。本研究根据转录组测序获得的马氏珠母贝AQP4片段, 采用RACE技术获得了AQP4的全长cDNA, 命名为PfAQP4, 其5′非翻译区(untranslated region, UTR)为114bp, 3′UTR为839bp, 开放阅读框(open reading frame, ORF)为858bp, 编码285个氨基酸。PfAQP4含有6个α螺旋跨膜区、5个环、1个主要内嵌蛋白(major intrinsic protein, MIP)结构域、2个NPA(Asn-Pro-Ala)基序, 属于AQP1-like型。利用qPCR技术分析PfAQP4在不同组织、不同发育时期以及盐度胁迫条件下的mRNA表达模式。结果显示: (1) PfAQP4在所有被检测组织中均表达, 其中在闭壳肌、足和鳃中表达量较高; (2) PfAQP4在不同的发育时期均有表达, 其表达量整体呈现先升高后降低的趋势, 其中在2—4细胞期表达量最高, 在眼点幼虫期表达量最低; (3) 在高盐度组(36‰)盐度胁迫24、72、120h后, PfAQP4表达量显著上升, 在168h降至对照组水平; 在低盐(16‰)组, PfAQP4表达量在24h显著上调, 在72h恢复至对照组水平, 说明盐度影响鳃组织中PfAQP4的表达量, 也表明PfAQP4在马氏珠母贝渗透压调节中起着非常重要的作用。

• 微量元素锰对底栖甲藻热带库里亚藻(Coolia tropicalis)生长及叶绿素荧光特性的影响

  刘莎莎, 陈亨, 黄凯旋, 吕颂辉, 张亮, 谢学东

  以热带库里亚藻(Coolia tropicalis)为研究对象, 在不同锰浓度(0、1、5、10、50μmol·L -1)的人工海水培养15d, 利用叶绿素荧光动力学技术研究了其生长和光合作用对不同锰环境的响应。结果表明: 1)比生长速率(μ)和最大相对电子传递速率(rETRmax)与锰浓度均呈指数关系且对锰胁迫具有相同程度的响应; 2)锰浓度至少大于1μmol·L -1才能维持热带库里亚藻正常的光合作用活性, 当锰浓度低于该浓度时, 光合作用活性(Fv/Fm)在6d后开始下降, 而单位反应中心吸收光能(ABS/RC)和热能耗散(DI0/RC)升高; 两个反应中心之间的电子传递(φE0)及生长并未受影响, 表明此阶段锰缺乏只影响活性光反应中心数量并提高热耗散途径; 当锰缺乏延长至15d时, 胁迫作用显现(F0上升)并且电子传递(φE0)和生长受到抑制, 这阶段锰缺乏使光反应中心关闭且电子传递受阻; 3)锰缺乏的修复损伤比(r/k)并未降低, 表明锰缺乏并未影响热带库里亚藻的光保护能力。

• 中国西沙群岛底栖甲藻热带库里亚藻(Coolia tropicalis)的形态学、系统发育及毒性研究

  黄丽芬, 李群, 吕颂辉, 张亮, 谢学东

  库里亚藻(Coolia)是一类广泛分布且具有生物毒性的海洋底栖甲藻。本研究对近年来在中国南海西沙群岛海域采集分离的4株库里亚藻, 通过光镜及电镜下的形态学观察, 并结合基于核糖体大亚基(large subunit, LSU)rDNA(D1-D3)和内部转录间隔区(internal transcribed spacer, ITS)的序列进行系统发育分析, 鉴定该4个株系为热带库里亚藻(Coolia tropicalis)。在卤虫(Artemia salina)生物毒性试验中, 热带库里亚藻不同株系毒素提取液对卤虫幼虫表现出了毒性差异, XS554株系的48h半致死浓度(LC50)为1.42mg·mL -1(约相当于1.1×10 5cells·mL -1), 5XS15株系的LC50为1.92mg·mL -1(约相当于1×10 5cells·mL -1)。

• 刺巨藤壶精子的发生及其超微结构

  周欢, 林岗, 饶小珍

  采用扫描和透射电镜技术, 观察刺巨藤壶(Megabalanus volcano)精子发生和精子的超微结构特征。结果显示, 刺巨藤壶精子发生经历精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞和精子等5个阶段。在精子形成期间, 圆形或椭圆形的细胞核在微管的作用下沿轴丝延长并在胞质内弯曲, 核和轴丝随着精细胞的纵向伸长而延长, 细胞核最终成为线状; 斑块状的染色质逐渐解体, 呈细小颗粒状和粗颗粒状, 最后浓缩成高密度的均质物; 高尔基体分泌的囊泡不断融合, 形成大小不一的附属小滴前体, 最后融合并延伸成一个纺锤形的附属小滴; 许多小的线粒体不断融合成一个细长的线粒体, 移至核的后端。精子为前部带有附属小滴的长线状, 全长约58.39μm, 可分为顶体、颈部、中段和尾部四部分。长锥形的顶体位于精子最前端, 其后为基体; 颈部由基体产生的“9+2”型轴丝和与之并行的线状核组成; 顶体和颈部两者长共约6.65μm。中部长约42.95μm, 纺锤形的附属小滴(长约9.33μm, 最宽处约2.13μm)紧靠核和轴丝, 其后为颗粒状糖原及一个细长的线粒体; 尾部长约8.79μm, 只有轴丝贯穿。

• 广西涠洲岛底栖甲藻前沟藻属(Amphidinium)种类的形态学和系统发育学研究

  江丽春, 李群, 吕颂辉

  本文对采集自我国广西涠洲岛海域潮下带大型海藻及死珊瑚上的附着底栖甲藻样品进行了分析。利用毛细管单细胞分离方法成功分离并培养了多株前沟藻属种类, 运用光学显微镜、扫描电镜和分子生物学等技术, 对所获得的前沟藻株系进行形态学和系统发育分析, 鉴定出前沟藻属3个种, 分别为具盖前沟藻(Amphidinium operculatum)、玛氏前沟藻(Amphidinium massertii)和强壮前沟藻(Amphidinium caeterae), 其中具盖前沟藻和玛氏前沟藻为我国新纪录种。分析比较了不同种类间形态和系统发育的差异, 发现3种前沟藻的形态特征大体与相应模式种报道的一致。本研究丰富了我国前沟藻种类多样性和系统发育进化信息, 同时将两个新记录种具盖前沟藻和玛氏前沟藻的已知分布范围拓展到了我国南部沿海水域。