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期刊信息/Journal information
海洋学报（中文版）
海洋学报（中文版）

潘德炉

双月刊

0253-4193

hysbl@263.net

010-62179976

100081

北京海淀区大慧寺路8号

海洋学报（中文版）/Journal Acta Oceanologica SinicaCSCD北大核心CSTPCD
正式出版
收录年代

    南海北部历史水文调查资料揭示的上升流现象及形成机制

    夏华永李锐祥
    1-18页
    查看更多>>摘要：南海夏季盛行西南季风,琼东、雷州半岛东部及粤东沿岸海域季节性上升流经常发生,且受到广泛的关注.本文在处理了南海北部的历史水文调查资料时发现,除了直达海面的上升流频发区域外,还存在次表层上升流分布形态:强西南季风下,贯穿琼东、粤西、粤东沿岸的次表层上升流;粤西陆架大区域次表层上升流;珠江口外冲淡水驱动的上升流;粤东海湾陆架底层水入侵及湾内气旋环流.这些分布形态在已有文献中未见报道,或关注不多.除了夏季强西南季风的Ekman输送、风应力旋度产生的Ekman泵吸,南海海盆尺度环流的底边界层Ekman效应可能是次表层贯穿上升流不能忽略的驱动机制.上升流同期的大气环流形态表明,南海北部正风应力旋度Ekman泵吸似乎是粤西陆架次表层上升流的主要驱动机制.正风应力旋度与珠江冲淡水联合驱动了粤西陆架气旋型环流.气旋型环流的辐散利于粤西陆架次表层上升流的形成与维持.在粤东海湾,西南季风驱动的湾内垂向环流,及水平气旋型环流是陆架底层水入侵海湾的主要驱动机制.大亚湾内核电温排水热力羽流利于湾内气旋环流的加强.海湾岬角利于红海湾气旋环流的形成.除了 Ekman效应,上升流形成机制还需关注更多的动力因素.

    南海北部上升流珠江冲淡水风应力旋度垂向环流

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    南海西北陆坡次表层异常反气旋涡声传播特征研究

    曾飞鸿谢玲玲吴开明李强...
    19-36页
    查看更多>>摘要：基于2018年4月温盐流断面观测、卫星遥感和模式再分析数据,本文分析了南海西北部陆坡海区一个异常反气旋涡的声场特性与声传播效应.结果表明,该反气旋具有透镜式温盐结构、表层冷核和更浅的混合层深度,流速次表层强化.不同于正常反气旋涡声速等值线的下凹,异常反气旋涡声速分布呈现上凸下凹的透镜式结构.涡心表层声速小于涡外,呈现负异常(＜-2m/s),次表层则为正异常(＞11m/s),这使得原有海区声速双跃层厚度上下延伸共47m.当声源位于涡外陆架向外海传播时,与正常反气旋涡旋相反,异常反气旋涡破坏表面声道,减小声传播距离;声源在涡外深海向陆架传播时,异常反气旋涡则与正常反气旋涡类似,声能汇聚区的位置相比无涡旋时后移和下移,最大距离分别超过24 km和0.3 km.声源位于涡旋内部向外海传播时,异常反气旋涡使得声线反转深度加深,声能汇聚区间距加大1倍,正常反气旋涡中则未见这一现象.

    异常反气旋涡水下声传播汇聚区南海西北陆坡

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    南海北部内波作用下声散射层垂直迁移特征研究

    毕伟传梁楚进蔺飞龙崔子健...
    37-49页
    查看更多>>摘要：利用深海潜标搭载的声学多普勒流速剖面仪得到的后向散射强度,研究了南海北部声散射层的昼夜垂直迁移和内孤立波对其的影响.观测结果表明:受浮游动物影响,声散射层主要表现为"昼沉夜浮",日出前约1h至日出期间向下移动,日落至日落后约1 h期间向上移动,平均迁移速度为4.7 cm/s(上移)和5.8 cm/s(下移).此外,经过观测海域的内孤立波引起一对先向下后向上的垂向流,最大垂向流速超过50 cm/s,导致声散射层发生数十至上百米的起伏,海洋上层的声学后向散射强度在内孤立波波谷处达到极大值.进一步的研究显示日间出现内孤立波垂向流速与深度平均后向散射强度变化幅度相关性比夜间的内孤立波高.在两种类型波动引起的垂向流速相当时,日间的深度平均后向散射强度变化幅度通常大于夜间.

    声学多普勒流速剖面仪内孤立波声散射层昼夜垂直迁移南海

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    基于复经验正交函数的日本以南黑潮路径时空变化特征及其因果关系研究

    纪增华武晓博李威曹力戈...
    50-62页
    查看更多>>摘要：日本以南黑潮路径变化的相关分析一直是热点之一.过去的研究指出日本以南黑潮路径变化受到多种因素的影响,如上游流量、中尺度涡旋、气候信号等.然而,关于这些影响因素之间的相互因果关系尚不完全清楚.本文基于50a(1958-2007年)中国海洋再分析数据集(CORA)和14a(2008-2021年)卫星高度计资料,获取了日本以南黑潮路径时间序列,并利用复经验正交函数(CEOF)分析方法对其进行时空特征分析.结果表明,经CEOF分析获取的前两个主模态可以描述日本以南黑潮路径时空变化的主要特征,且分别代表与之相关的东传和西传信号.进一步地,基于信息流理论的因果分析结果表明:一方面,太平洋十年涛动(PDO)通过风应力的变化影响副热带逆流(STCC)区域的涡旋活动,从而影响吐噶喇海峡的黑潮输运变化,进而对东传信号产生直接影响,最终影响日本以南海域的黑潮路径变化;另一方面,黑潮延伸体的涡旋活动受到北太平洋涡旋振荡(NPGO)的影响,促使该区域的中尺度涡旋向西移动,进而对西传信号产生直接影响,最终影响日本以南海域的黑潮路径变化.此外,分析结果还表明:日本以南海域的相对涡度和再循环流强度变化是对黑潮路径变化的响应,而非影响黑潮路径变化的因素.

    日本以南黑潮路径复经验正交函数因果分析信息流

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    耦合模式FGOALS-g3对全球海洋潮汐的模拟评估

    黄新禹王彩霞魏吉林于子棚...
    63-73页
    查看更多>>摘要：潮汐在海洋能量的传递和混合过程中起着重要的作用,为维持全球热盐环流提供了主要的能量,影响着全球的海洋环流.此前已有工作在低分辨率的、单独的海洋模式中研究潮汐作用对海洋环流状态的敏感性,为进一步研究潮汐作用对环流和气候状态的敏感性,有必要将潮强迫引入到气候耦合模式中.本文成功地将8个主要平衡分潮显式地加入到耦合模式FGOALS-g3中,并评估了其对全球海洋潮汐的模拟能力,对于进一步研究潮汐对大尺度环流及气候状态的影响有重要意义.本文通过对模拟的海表面高度数据进行潮汐调和分析,得到各个分潮的调和常数,并将其与全球潮汐模型TPXO9和FES2014,以及开放海洋潮汐数据集st102进行对比.结果表明,FGOALS-g3耦合模式可以合理地模拟全球海洋中的正压潮,模拟结果与潮汐模型和实测数据集相比均比较接近.与这两套全球潮汐模型相比,均方误差均相对较小,且误差大多分布在振幅较大的区域.与st102数据集相比,FGOALS-g3模拟的8个主要分潮的平均振幅相对误差均在10％以内,且总均方误差均小于10 cm.

    正压潮耦合模式潮汐调和分析

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    北极高分辨率海冰冰间水道模拟评估分析

    蒋仁川苏洁牟龙江
    74-88页
    查看更多>>摘要：冰间水道只占北极冰区的1％～10％,但在海洋和大气之间的能量和水汽交换中起着重要作用.目前对冰间水道数值模拟结果的分析主要集中在水道出现频率的空间分布和水道面积占比的时空变化,而有关水道形态特征(长、宽和走向)模拟结果的分析较少.本文基于采用黏塑性流变学的高分辨率(2km)冰海耦合模式模拟的海冰厚度来提取冰间水道,并利用3种MODIS冰间水道遥感产品进行形态特征的对比分析.分析结果显示,在波弗特海,模拟水道出现频率的空间分布与WH2015和H2019两种遥感产品基本一致;模拟结果中宽度大于6km的水道数量概率密度和总长度符合遥感产品呈现的幂律分布规律,对2～4 km窄水道的分布受模式可解析能力限制本研究模式分辨率尚无法正确估计,存在低估;模拟水道总长度与遥感反演的结果在1月和3月相关性较好,但无法再现遥感产品中2月和4月的明显变化趋势;模拟水道和遥感产品总体走向一致,二者都显示,加拿大群岛以北和波弗特海东南部沿岸区域水道走向几乎与海岸线和冰速方向平行,模拟水道受陆地阻隔的影响更大,在波弗特海中部冰间水道和冰速发生转向的位置不一致.本研究揭示了当前高分辨率海冰模式对不同冰间水道形态特征的模拟能力的符合程度及不足之处,将有助于进一步的模式改进.

    北极高分辨率冰海耦合模式冰间水道形态特征模拟评估

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    黑碳对北冰洋积雪和海冰影响的模拟研究

    王煜苏洁
    89-107页
    查看更多>>摘要：当黑碳沉降到冰雪表面时,可使冰雪表面反照率降低,对短波辐射的吸收增加,黑碳的变化对海冰融化过程的影响值得研究.本文利用CICE海冰模式进行数值模拟,并定量分析北冰洋冰雪中黑碳造成的影响.研究表明,在不同黑碳数据源的强迫下,1980-2014年间,模拟结果给出的夏季北冰洋反照率平均下降为0.82％～1.71％,最终造成海冰面积下降了 0.97％～1.93％,而在巴伦支海、喀拉海以及拉普捷夫海,夏季黑碳造成的海冰面积下降约为北冰洋整体的2-3倍.不同黑碳沉降强迫下的模拟结果均显示,1980-1995年,北冰洋区域黑碳对反照率的影响呈现减小趋势,但在1996-2014年,黑碳影响转为增加趋势.在低纬度海区,由于海冰的消退,黑碳的辐射效应呈现减小趋势,而在高纬度海区,由于多年冰内黑碳的累积效应,黑碳的辐射影响呈现增强效应.

    黑碳北冰洋CICE海冰模式反照率海冰面积

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    基于多源卫星雷达高度计的南极海冰厚度估算

    沈校熠柯长青李海丽
    108-120页
    查看更多>>摘要：南极海冰是极地气候系统的重要组成部分,对全球气候有着深远影响.海冰厚度作为海冰的关键属性之一,了解其时空分布特征和变化趋势对理解和预估气候变化进程具有重要意义.然而,目前对于南极海冰厚度的监测局限在时空分布有限的实地观测和短时间序列的卫星观测阶段,长时间序列的冰厚数据仍然缺失.针对这一问题,基于时空连续的卫星雷达高度计Envisat和CryoSat-2,构建了一致性较高的雷达干舷高度数据,定量估算了高度计雷达信号在积雪中的穿透深度,发展了一种适用于南极海冰的厚度遥感估算方法.估算的冰厚与Australian Antarctic Data Centre实测数据的平均绝对偏差约为0.28 m;与ICESat激光雷达高度计冰厚的平均绝对偏差约为0.65 m,相关系数为0.71,一致性较高.2002-2023年南极海冰厚度时空变化分析结果表明,厚冰主要分布于西威德尔海和别林斯高晋海/阿蒙森海,其他海域海冰相对较薄.南极海冰厚度在2011年之前呈现轻微降低趋势,在2011年后加速降低(-0.03m/a).南极海冰厚度的分布和变化趋势存在明显的季节和区域特征.

    海冰厚度海冰干舷高度穿透深度雷达高度计南极

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    沿海声层析数据在印尼巴厘海峡的同化研究

    于丰源许世杰谢心怡高怡心...
    121-130页
    查看更多>>摘要：沿海声层析(Coastal Acoustic Tomography,简称CAT)是利用高频声信号实现近海大范围流场观测的有效手段,但其直接观测范围仍然有限.海洋数值模式提供了一种存在仿真误差的大范围海洋背景场,将CAT观测结果与海洋背景结果同化,可以提高流场结果的分辨率和准确度.本文提出一种利用流函数拟合海洋模式流场结果并使用集合卡尔曼滤波算法同化CAT数据的方法,获得更大范围的海洋水平二维流场结果.同化研究以非结构化网格有限体积海洋数值模式(Finite-Volume Community Ocean Model,简称FVCOM)作为背景场,以2016年6月1日至3日在印度尼西亚巴厘海峡(Bali Strait)进行的4站CAT实验作为观测数据.经过背景场流函数拟合和CAT数据同化,获得巴厘海峡二维流场.同化结果分别与同期观测结果和潮位数据对比,发现流函数拟合同化后的流场能更准确地描述巴厘海峡涨落潮和流量情况,通过引入CAT数据与流场的函数关系,可以有效地降低海洋模式的误差和原观测数据的稀疏性.

    沿海声层析数据同化集合卡尔曼滤波流函数有限体积海洋模式

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    基于改进DeepLabV3+模型的海冰提取方法——以北极格陵兰海为例

    孙士昌王志勇李振今张保敬...
    131-142页
    查看更多>>摘要：海冰是全球气候变化的指示剂,北极海冰的变化关系到全球变暖、海平面上升等.针对传统语义分割模型对海冰进行提取时存在细节提取不精确、提取速度慢等问题,构建了一种改进DeepLab V3+的海冰提取方法.首先,将主干网络Xception替换为MobileNetV2,在保证海冰提取精度的同时大幅度降低模型参数量,节约时间;其次,将ASPP改进为DenseASPP,在进行海冰的多尺度特征提取时进一步扩大感受野,获得更为密集的特征;最后,引入坐标注意力机制,同时强化关注通道和空间上的特征,加强海冰边缘细节信息提取.选取北极格陵兰海为实验区,通过对该海域2020-2022年间冬季的10景Sentinel-1A双极化SAR影像进行处理、标注之后形成数据集进行实验,对比U-Net、PSPNet和DeepLabV3+等经典模型.结果表明:本文方法的mloU达到了 88.46％,mPA达到了 94.16％.相较于传统 DeepLabV3+,mIoU 提高了 2.35％,mPA 提高了 2.90％,参数量和 GFLOPs 分别减少了 45.08 M和106.01 G,同时训练模型时间和提取海冰时间分别减少了 68％和30％.对比U-Net、PSPNet等模型,同样取得了最优结果.与其他模型相比,本文新构建的模型对海冰特征的学习能力更强,能获取更多海冰细节信息,并大幅度节约用时,能够为研究全球变暖环境下的海冰退化监测问题提供技术支持.

    海冰提取深度学习MobileNetV2DenseASPP坐标注意力

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