热带海洋学报杂志

热带海洋学报杂志2020年第6期

• 南海开放共享航次关键科学问题的思考——从多尺度海洋动力学角度出发

  杜岩, 陈举, 经志友, 王祥鹏, 陈更新, 徐驰, 储小青, 陈植武, 徐杰, 施震, 唐世林, 何云开, 梁韵, 施平

  南海是西太平洋最大的边缘海, 通过一系列的海峡与西太平洋和印度洋相联通, 其不同时空尺度的海洋环流动力过程及其生态环境效应是南海区域海洋学研究的重要内容。自20世纪50年代末全国第一次海洋普查开始, 我国对海洋调查的支持力度不断加大, 以科学考察船为代表的海洋科学观测平台建设不断加强; 进入新千年以来, 国内海洋科考船依托的各主要研究所和院校本着开放的理念, 先后组织多单位联合进行海上观测。尤其是最近10年, 国家自然科学基金委员会支持实施了船时共享航次计划, 进一步促进了国内海洋界的交流和合作, 南海区域海洋学的相关研究取得了很多重要的成果。从多尺度环流动力学的角度出发, 本文简要回顾了南海海洋观测的发展历程, 并初步总结了近些年来南海关键科学问题的研究进展, 包括南海和西太平洋的水体交换过程、南海中小尺度过程、多尺度相互作用及其生态环境效应等; 并且在现有的研究基础上, 对未来南海的观测和科学问题提出若干思考与展望。

• 国际大洋发现计划IODP367/368/368X航次推动南海国际化海洋科考成果

  孙珍, 林间, 汪品先, 翦知湣, 李春峰

  在科技部的支持下, 中国在1998年加入国际大洋钻探计划(International Ocean Drilling Program, IODP), 迄今为止已组织了4+1个航次的大洋钻探。通过IODP-CPP (complimentary proposal project)项目, 我国科学家主导完成了349、367/368/368X多个钻探航次, 实现了对南海张裂—破裂—扩张发育历史的钻探和取样, 对南海生命史的研究起到了重要的约束作用。本文系统总结了367/368/368X航次在南海北部洋陆过渡带钻探取得的最新成果, 证实南海北部陆缘不同于伊比利亚型陆缘, 具有陆洋转换迅速的特点, 洋陆过渡带地壳内有一定程度的同张裂岩浆侵入和底侵。钻探航次在科学上取得了巨大的成功, 钻探结果提升了对陆洋转换过程和机制的认识。航次期间, 广泛而深入的国际交流与合作极大提升了中国科学家对钻探平台管理、国际大团队合作管理以及人才培养和科普互动等各方面的认识, 加快了中国海洋科考国际化的步伐。

• HY-2B卫星散射计海面风场产品质量分析 *

  陈克海, 解学通, 张金兰, 邹巨洪, 张毅

  星载微波散射计是获取全球海面风场信息的主要手段, HY-2B卫星散射计的成功发射为全球海面风场数据获取的持续性提供了重要保障。本文利用欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)再分析风场数据、热带大气海洋观测计划(Tropical Atmosphere Ocean Array, TAO)和美国国家数据浮标中心(National Data Buoy Center, NDBC)浮标获取的海面风矢量实测数据, 对HY-2B散射计海面风场数据产品的质量进行统计分析。分析表明, HY-2B风场与ECMWF再分析风场对比, 在4~24m·s-1风速区间内, 风速和风向均方根误差(root mean square error, RMSE)分别为1.58m·s-1和15.34°; 与位于开阔海域的TAO浮标数据对比, 风速、风向RMSE分别为1.03m·s-1和14.98°, 可见HY-2B风场能较好地满足业务化应用的精度要求(风速优于2m·s-1, 风向优于20°)。与主要位于近海海域的NDBC浮标对比, HY-2B风场的风速、风向RMSE分别为1.60m·s-1和19.14°, 说明HY-2B散射计同时具备了对近海海域风场的良好观测能力。本文还发现HY-2B风场质量会随风速、地面交轨位置等变化, 为用户更好地使用HY-2B风场产品提供参考。

• 基于遥感影像边界特性对南海海洋内波检测算法研究 *

  郑应刚, 张洪生, 李晓恋, 张周昊

  海洋内波在海洋活动中扮演重要角色。海洋内波研究对我国海洋科学的理论研究、海洋资源的保护、开发和利用以及海洋军事等方面均具有重要意义。为了及时发现海洋内波的发生地点以及对海洋内波参数进行定量分析, 本研究基于合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)影像中内波明暗条纹的边界特性, 提出了一种集成的海洋内波检测算法: 主要运用列分离邻域处理和Canny算子边缘检测算法对条纹进行检测, 并利用海洋内波的轮廓长度、面积比值及传播方向三个特征对条纹进行筛选, 并将该算法应用于南海发生的多起海洋内波, 以验证算法的鲁棒性和适用性。研究结果表明, 该算法能够较好地识别出海洋内波的明暗条纹, 不仅能够除去非内波条纹的轮廓, 而且能够去除一些细小且不明显的内波条纹轮廓。利用余弦函数逐像素地对识别后的条纹进行拟合, 然后根据拟合结果找出明暗条纹所在位置以及相邻明暗条纹之间的间距, 从而判定出内波发生的位置。

• 基于卫星遥感海温数据的南海SST预报误差订正

  张培军, 周水华, 梁昌霞

  尝试利用卫星遥感高分辨率海表温度资料GHRSST (Group for High Resolution Sea Surface Temperature) 与海表温度(sea surface temperature, SST)数值预报产品之间的误差, 建立一种南海SST模式预报订正方法。首先, 利用南海的Argo浮标上层海温数据对GHRSST 海温数据进行验证, 结果表明两者之间均方根误差约为0.3℃, 相关系数为0.98, GHRSST 海温数据可用于南海业务化数值预报SST的订正。预报订正后的SST与Argo浮标海温数据相比, 24h、48h和72h的均方根误差均由0.8℃左右下降到0.5℃以内。与GHRSST 海温数据相比, 南海北部海域(110°E—121°E, 13°N—23°N)订正后的24h、48h和72h的SST预报空间误差均显著减小, 在冷空气影响南海期间或中尺度涡存在的过程中, SST预报订正效果也较为显著。因此, 该方法可考虑在南海业务化SST数值预报系统中应用。

• 珠江磨刀门河口潮汐动力变化对人类活动的响应

  蒋陈娟, 周佳楠, 杨清书

  磨刀门河口是珠江流域西江的主干入海口, 20世纪80年代以来受到网河区无序采砂和磨刀门整治工程的双重影响, 潮汐动力必然发生相应的调整。本文基于多年的水文资料, 结合统计分析、调和分析和数值模拟的方法, 对近五十年以来磨刀门河口的潮汐动力变化过程及其对人类活动的响应进行研究。结果表明, 20世纪80年代以前, 磨刀门河口总体上呈现出高、低潮位缓慢上升、潮差逐渐减小的趋势, 潮汐动力变化呈现出径流优势型入海口门水道向海延展的自然演变趋势; 20世纪80年代以来, 网河区无序采砂使水位下降、诱使潮汐动力增强, 磨刀门整治工程使水位上升、潮汐动力减弱, 由于河口不同段受到人类活动以及外海潮汐多年变化和海平面上升的干扰程度不同, 其潮汐动力变化呈现出不同特征。近口段受网河区无序采砂影响较大, 水位下降, 潮汐动力增强; 河口段受两种人类活动的双重影响, 水位上升, 在整治工程期间(1983—1993)潮汐动力减弱, 在整治工程后(1993—2003)受网河区无序采砂的影响潮汐动力增强; 口外海滨段受外海潮汐多年变化和全球海平面上升以及整治工程的共同作用, 水位上升, 潮汐动力减弱

• 冲绳海槽中部8.2ka以来GDGTs组成及温度重建*

  刘磊, 许兰芳, 管红香, 孙治雷, 王利波, 茅晟懿, 刘丽华, 吴能友

  异戊二烯类甘油二烷基甘油四醚脂类化合物(isoprenoid Glycerol dialkyl glycerol tetraethers, isoGDGTs)在海洋奇古菌(Thaumarchaeota)中广泛存在, 其结构对温度变化的敏感性使其成为广受欢迎的古气候与古温度重建材料。在北冰洋和西太平洋气候以及黑潮等多种因素的影响下, 冲绳海槽中部成为研究全新世以来古海洋和古气候变化的天然实验室。本文通过研究C14柱状沉积物的GDGTs组成、含量变化特征及其延伸的86个碳原子的四醚指标(tetraether index of tetraethers consisting of 86 carbons, TEXH86), 分析冲绳海槽中部的GDGTs来源, 并定量计算C14柱状沉积物记录的海洋表面温度(sea surface temperature, SST), 从而探讨8.2ka以来冲绳海槽中部古温度变化的驱动机制。通过甲烷指数和支链/异戊二烯类指标等, 我们确认isoGDGTs主要来自于氨氧化古菌, 适用于古温度重建。距今8.2ka以来, TEXH86 SST的变化范围是21.6~27.2℃。冲绳海槽中部SST主要受到西热带太平洋、低纬度冬季日晒量的影响; TEXH86指标记录的温度上升趋势与东亚夏季风强度的减弱不一致。7.4—6.6ka冷事件广泛存在于冲绳海槽的SST记录中, 但只在TEXH86数据中显示较大幅度的降低(~5℃), 我们推测可能受到Kikai-Akahoya火山灰(~7.3ka)的影响。

• 线纹海马(Hippocampus erectus)性腺特异性结构与生殖细胞发育特征研究 *

  陈灵珍, 秦耿, 王信, 刘雅莉, 肖旺红, 林强

  海马属(Hippocampus)鱼类具有独特的雄性育儿繁殖方式, 其卵巢和精巢结构也极其独特。本研究系统阐明了线纹海马(Hippocampus erectus)的性腺及生殖细胞的发育特征, 根据组织学结构和细胞形态学变化特征, 将线纹海马的精巢和卵巢发育过程均分为6个时期。其中, 卵巢发育方式为不同步成熟型, Ⅰ期卵巢只包含第Ⅰ时相卵母细胞, 包括卵原细胞和早期初级卵母细胞(d<20μm); Ⅱ期卵巢开始出现第Ⅱ时相卵母细胞(d=20~140μm); Ⅲ期卵巢卵母细胞数量显著增多, 体积增大, 并开始出现第Ⅲ时相卵母细胞(d=140~260μm), 此时细胞内开始出现皮质小泡、卵黄颗粒和卵黄膜; Ⅳ期卵巢开始出现第 Ⅳ时相卵母细胞(d=260~1100μm), 卵黄颗粒充满整个细胞质, 形成过渡期的卵黄球; Ⅴ期卵巢出现大量第Ⅴ时相成熟卵母细胞(d=1100~2000μm), 细胞内形成流动性卵黄囊; Ⅵ期卵巢为排卵不久后的卵巢, 卵母细胞数量显著减少。线纹海马精巢属于非限制型小叶精巢, Ⅰ期精巢主要含精原细胞, 核大, 含一到多个核仁; Ⅱ期精巢开始形成精小囊, 囊内出现初级精母细胞; Ⅲ期精巢呈乳白色, 开始出现次级精母细胞; Ⅳ期精巢体积较 Ⅲ期时显著增大, 开始出现精子细胞, 并逐渐移向中央生精腔; Ⅴ期精巢内含大量的成熟精子, 随时准备释放。精子释放后精巢进入Ⅵ期, 残留少量精细胞在生精腔中。组织化学反应结果显示, 氨基酸、蛋白质和脂肪的信号在卵母细胞的细胞质、卵黄囊中呈阳性, 且随着卵母细胞的发育而增强。本研究结果为进一步探索海马属鱼类雄性繁殖策略提供了重要的基础数据。

• 海南西岛珊瑚群落变化及其影响因素 *

  黄建中, 魏宇衡, 顾志峰, 吴川良, 许强, 王爱民, 李秀保

  在2018年的海南三亚西岛珊瑚群落分布和水质环境因子调查中, 共记录到造礁石珊瑚68种, 多孔螅2种。基于珊瑚礁底质类型的非度量多维标度分析, 可将西岛站位划分为区域1(东-南侧)和区域2(西侧)。全岛活珊瑚覆盖率为13.6%, 区域1和区域2分别为4.2%和27.7%, 区域2珊瑚多样性高于区域1。区域1珊瑚礁处在显著退化状态, 而区域2相对健康, 但是优势种类单一。与历史资料对比分析, 东侧站位造礁石珊瑚覆盖率从2011年的近40%降至2018年不足4%, 退化显著, 而西侧站位珊瑚礁无明显退化; 丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)逐渐取代分枝状的鹿角珊瑚成为绝对优势种类; 珊瑚礁区浊度、溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN)和喇叭藻的δ15N均值分别为2.54NTU、9.63μmol·L-1和5.09‰, 均处在较高水平。相关性分析表明, 环境因子的空间变化并不能解释珊瑚群落的空间分布。因此, 推测人类活动引起的极端扰动事件可能是导致西岛珊瑚群落空间分布和东侧站位珊瑚近几年显著退化的主要原因, 如三亚河清淤在三亚湾随意倾倒引起的浑浊事件。应加强对三亚湾清淤和西岛人类活动的管控, 减轻颗粒物沉积和营养盐富集的影响, 促进西岛珊瑚礁逐渐恢复。

• 海南岛海洋绿藻新记录种未氏仙掌藻(Halimeda velasquezii)的形态学与分子系统学分析

  孟天, 陈佐, 朱军, 邹潇潇, 符青艳, 鲍时翔

  2019年4月在海南岛冯家湾潮间带的野外调查过程中采集到一种仙掌藻, 利用传统形态分类学与分子系统分类学结合的方法, 将该种鉴定为未氏仙掌藻Halimeda velasquezii W.R. Taylor。该种的形态特征为藻体呈绿色钙化, 直立生长, 固着器单一较小, 由横卵形或肾形节片连接形成, 节片表面观形态为近圆形, 内部为管状髓丝, 节点处髓丝多发生侧面成对融合, 皮层下髓丝末端无囊状膨大。1,5-二磷酸核酮羧化酶/氧化酶大亚基基因(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunit, rbcL)的序列分析结果显示, 在系统发育树上, 本研究样本与印度洋-太平洋地区产的未氏仙掌藻处于同一分支, 且自展支持值为100, 碱基基因差异为9bp (0.69%)。该种在海南岛海域首次被发现, 为新记录种。本研究同时首次提取并分析了中国种群的rbcL基因序列, 丰富了该种的中国种群的生态学知识, 扩展了其地理分布范围, 对了解海南岛海域海藻资源的生物多样性及其分布特征具有重要意义。

• 北部湾棕囊藻藻华原因种分析

  徐轶肖, 何喜林, 张腾, 蓝文陆

  近年来, 棕囊藻已成为我国北部湾海域藻华发生的主要原因种, 严重影响北部湾海洋生态环境、水产增养殖业和防城港核电安全, 急切需要对棕囊藻藻华原因种作进一步分析确认。2017年2月和3月在钦州湾和涠洲岛藻华发生海域分离得到9株棕囊藻, 采用光学显微镜进行形态学初步鉴定, 并通过核糖体小亚基序列(SSU rDNA)进行系统进化分析。研究结果表明, 北部湾9株棕囊藻与球形棕囊藻形态特征基本符合, 系统发育树与不同海域来源的球形棕囊藻聚在同一大分支上, 与其他海域来源的球形棕囊藻遗传距离为0.0000~0.0071, 其中北部湾WZS3-1株与墨西哥湾株CCMP627、苏里南株CCMP628、厄瓜多尔株CCMP1528、南非株P162、中国海株RCC:K1398及汕头株Santou97的球形棕囊藻亲缘关系最近, 遗传距离为0.0000, 而北部湾WZS1、WZS2、WZS4、WZS5株与香港株SKLMP_T005和渤海株BOHAI1亲缘关系最近, 遗传距离为0.0000。球形棕囊藻的种内遗传距离(0.0000~0.0073)明显小于种间遗传距离(0.0084~0.0440), 因此可确定来自北部湾不同海域的9株棕囊藻均为球形棕囊藻。此外, 球形棕囊藻各藻株间的亲缘关系远近与其地理位置分布不能完全对应。本研究结果将为我国棕囊藻藻华藻种库构建、棕囊藻北部湾株生理生态研究和北部湾棕囊藻藻华发生机理研究等提供参考。

• 我国滨海湿地生态修复领域规范的现状与分析

  胡雪红, 张立, 周炎武, 何伟宏

  滨海湿地是地球上十分重要的一类生态系统, 可为人类社会提供诸如调节气候、降解污染、碳汇氮汇等众多生态服务功能。近年来, 由于气候变化和围填海等开发活动的影响, 我国滨海湿地面积锐减, 功能退化, 面临多种生态问题。为应对滨海湿地退化及日益凸显的生态环境问题, 滨海湿地保护和修复工作逐渐受到重视, 滨海湿地生态修复工程项目的数量和规模也随之急剧增加。滨海湿地生态修复技术规范对滨海湿地生态修复工作具有重要意义, 然而我国滨海湿地生态修复领域规范体系尚不完善, 导致滨海湿地生态修复项目实施无序以及生态修复成效低等问题。本文全面搜集了我国滨海湿地生态修复领域规范, 对检索到的规范进行分类统计与分析, 从而揭示其存在的问题, 主要包括规范体系系统性不足、生态修复理念滞后、规范之间缺乏协调性、规范可操作性差、规范更新迟滞等。针对存在的问题提出了相应的对策建议, 为完善我国滨海湿地生态修复领域规范体系、不断推进我国生态文明建设进程提供参考。