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22 07.2020

海洋试点国家实验室诚聘海内外优秀人才

青岛海洋科学与技术试点国家实验室(以下简称“海洋试点国家实验室”)于2013年12月获得科技部批复、2015年6月正式运行,由国家部委、山东省、青岛市共同建设,定位于围绕国家海洋发展战略,以重大科技任务攻关和国家大型科技基础设施为主线,开展... [详情]

11 05.2022

2022年青岛海洋科学与技术试点国家实验室 科研技术...

青岛海洋科学与技术试点国家实验室(简称“海洋试点国家实验室”)于2013年12月获科技部批复、2015年6月试点运行,由国家部委、山东省、青岛市共同建设,旨在围绕创新驱动发展战略和建设海洋强国的总体要求,坚持“四个面向”,开展科技创新与体制... [详情]

28 03.2022

关于发布青岛海洋科学与技术试点国家实验室2022年4...

各相关单位,各有关部门: 为进一步提高科学考察船共享效率,服务海洋科学考察与研究需求,青岛海洋科学与技术试点国家实验室(以下简称“海洋试点国家实验室”)在各单位提报的航次计划基础上,汇总形成了2022年4月至12月船时信息(附件1)。... [详情]

14 02.2022

青岛海洋科学与技术试点国家实验室诚邀海外优秀青年学者...

青岛海洋科学与技术试点国家实验室(以下简称“海洋试点国家实验室”)于2013年12月获得科技部批复、2015年6月正式运行,由国家部委、山东省、青岛市共同建设,旨在围绕创新驱动发展战略和建设海洋强国的总体要求,坚持“四个面向”,开展科技创新... [详情]

《海洋天然气水合物开采基础理论与技术丛书》第四卷和第五卷出版发行

来源:海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室   发布时间:2022-05-17 10:48:06

日前,海洋试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室两部专著《海洋天然气水合物开采热电参数评价及应用》和《海洋天然气水合物开采出砂管控理论与技术》由科学出版社正式出版,中国科学院高德利院士、中国工程院孙金声院士为专著作序。 《海洋天然气水合物开采热电参数评价及应用》主要介绍海洋含天然气水合物岩心的热学性质和电学参数在天然气水合物形成分解过程中的演化规律。天然气水合物的成藏演化与其储层热力学环境密不可分,同时水合物生成分解又伴随显著的热交换行为,直接对开采效率产生影响。因此,天然气水合物储层热物性是评价水合物成藏过程、产气潜力和传质传热规律的重要线索;储层中不同类型和含量的天然气水合物是改变电阻率的最主要因素,使得电阻率成为天然气水合物资源勘查与评价的重要手段。此外,以电阻率测试为基础的成像技术和复电阻率技术在天然气水合物储层动态演化监测、剖析天然气水合物形成分解机制等方面有独特的优势。《海洋天然气水合物开采热电参数评价及应用》一书针对上述问题,深入总结了海洋天然气水合物岩心的热学性质及电学参数在天然气水合物形成分解过程中的演化规律。

海洋试点国家实验室在南海北部海底峡谷研究方面取得新进展

来源:海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室   发布时间:2022-05-11 16:27:04

海底峡谷是大陆边缘重要的地貌单元,对沉积物“源—汇”过程及其相关能源资源、海底生态系统和海洋地质灾害等均具有重要影响。根据地貌特征,海底峡谷可分为单支型海底峡谷与树枝型海底峡谷体系。相较于单支型海底峡谷,树枝型海底峡谷体系多分布于构造活跃陆缘,具有活动性强和覆盖面积广等特征,因此可向深海输运更为丰富的陆源碎屑及有机质,为深海油气和天然气水合物聚集成藏提供充足的物质基础和储集空间,同时对深海碳汇过程也有积极作用。虽然当前关于单支型海底峡谷的形成演化已有较为深入的认识,但是对于地貌及地质过程更为复杂的树枝型海底峡谷体系的形成演化机理研究却较为匮乏,亟待展开进一步探索。 海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室科研人员综合利用高分辨率海底多波束测深和二维多道地震数据,对南海东沙海域的典型树枝型峡谷体系展开研究,系统分析了该树枝型峡谷体系的地貌特征、侵蚀-沉积充填特征及其与断裂体系和海洋动力的伴生关系(图1)。结果表明,东沙海域树枝型峡谷体系由一个主干峡谷(C2)和三个分支峡谷(C1, C3和C4)所构成,分支峡谷的走向及其纵剖面形态受构造作用影响的程度在空间上存在明显差异,故不能仅以局部分支与构造作用间的关系来阐释整个树枝型峡谷体系分支峡谷形成演化与构造作用的耦合关系。同时值得注意的是,峡谷区发育有广泛分布的沙波、冲刷坑等底流成因地貌,指示该峡谷体系处于强烈的底流作用之下,特别是内波/内潮作用。峡谷地貌通常对内波/内潮具有显著的放大效应,进而促进峡谷体系中各分支的得到冲刷和扩展;与此同时,对于直面内波/内潮的峡谷侧翼,受到的侵蚀作用更为强烈,从而更易于形成峡谷侧翼冲沟,其中部分冲沟在长期的侵蚀作用下可进一步演化为新的分支。综上分析,本研究建立了构造和海洋过程对树枝型峡谷体系形成演化的控制模式(图2)。该模式对于理解全球其他树枝型峡谷体系及其所在陆缘的形成演化及资源环境效应具有重要借鉴意义。

海洋试点国家实验室观测发现印尼东部海域中层贯穿流

来源:海洋动力过程与气候功能实验室   发布时间:2022-04-29 16:08:44

近日,由海洋试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室袁东亮研究员领衔的科研团队在印尼海东部马鲁古海发现了一支中层西边界流,这一发现实现了印太海盆中层环流联系从0到1的突破。 印尼贯穿流是唯一一支连接太平洋、印度洋两个热带大洋的海流,在全球热盐环流与气候变化中扮演重要角色。过去对印尼贯穿流的观测研究主要集中在望加锡海峡与出口海峡,显示来自北太平洋的上温跃层海水进入印尼海,通过印尼贯穿流的西通道最终流向东南印度洋的过程。由于望加锡海峡的海槛深度只有680米,且流量集中在上层,因此,学界对印尼海中层水的输运始终缺乏研究。例如南极中层水AAIW等核心深度在900-1000m的中层水团,过去认为其流动各自局限在热带太平洋和印度洋海盆,没有印太之间的交换,而印尼东部海域的海槛深度可达2000米,有条件使太平洋的中层水团进入印尼海,但由于缺乏直接的海流观测,对这一过程的认知长期以来一直空白。

“浮星-4000”在南印度洋实现重要突破

来源:海洋观测与探测联合实验室(天津大学部分)   发布时间:2022-04-22 10:55:21

近日,“浮星-4000”升沉式智能观测平台(以下简称“FX-4000”) 在南印度洋连续平稳运行111天(2021年12月7日—2022年3月27日),直至电池能量耗尽。期间,共完成了138次剖面测量运动,包括136个4000米剖面,1个500米剖面,1个1000米剖面。“FX-4000”全寿命内数据传输成功率超过98%,通信定位、双向远程控制等功能皆得到了可靠验证。

海洋试点国家实验室在黄河陆源有机碳埋藏效率研究方面取得新进展

来源:海洋生态与环境科学功能实验室   发布时间:2022-04-13 15:34:04

黄河是中国边缘海沉积物和有机碳的最大贡献河流之一。前人利用总有机质及单体分子生物标志物的碳同位素揭示了黄河输运的有机碳以陈化土壤碳为主并且能够有效地保存在海洋沉积物中,是重要碳汇。张玉双博士等利用升温热裂解的放射性碳分析(RPO-14C)方法表征了由黄河输运并埋藏在渤海、黄海沉积物中有机碳的性质和分布格局,并估算了不同热化学稳定性的不同陆源有机碳组分的埋藏效率。结果表明,黄河输运的有机碳中96%是生源有机碳(biospheric OC)和岩石风化的化石源有机碳(petrogenic OC),而未风化的化石源有机碳只占4%,比前人基于单体化合物的放射性碳分析估算的化石源有机碳(32%)低一个数量级。渤海、黄海沉积物中总陆源有机碳的埋藏效率整体较高,平均高达89 ± 30%,主要是由于黄河主要输送难熔且陈化的细颗粒有机碳以及渤海、黄海相对稳定的沉积环境。同时,该研究揭示出陆源有机碳的埋藏效率随着活化能的升高有降低趋势,这一现象由以下几种因素共同造成:1)输运过程中粗颗粒中的化石源有机碳的选择性降解;2)受海源有机碳输入影响造成化石源有机碳的选择性矿化;3)与次生矿物紧密结合的陈化C4植物来源的有机碳的选择性保存作用。

海洋试点国家实验室在北太平洋海水涩度(spiciness)年代际变化研究方面取得新进展

来源:海洋动力过程与气候功能实验室   发布时间:2022-04-01 15:17:30

近日,由海洋国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室首席科学家张荣华研究员科研团队在北太平洋涩度年代际变化及其气候效应等方面的研究取得新进展,首次从Argo观测资料中发现海水涩度信号存在一个完整的年代际循环过程。 海洋中存在两种类型的温盐关系,一种是温盐变化对海水密度影响是非补偿性的,对密度产生显著的增强效应。另一种是温盐变化对海水密度的影响是相互补偿的,可引入涩度这一状态量来描述对海水密度相互补偿的温度和盐度变化现象,如暖而咸(或冷而淡)的海水具有高(低)的涩度,可通过等密度分析来具体定量估算。两种温盐关系对应于不同的强迫和反馈过程,对海水密度等产生不同的影响和气候效应。已有分析表明,涩度信号具有很好的守恒性,便于追踪,从而可用涩度来表征年代际时间尺度上温盐扰动所具有的清晰一致的结构特征和时空演变。但由于缺少观测资料,目前对涩度的认知还很有限,其在连接热带外与热带间表征年代际时间尺度上次表层海洋通道的作用还没有明确的观测证据,特别需要利用长期观测资料来更系统地刻画涩度信号的时空演变。

海洋试点国家实验室在抗病毒海洋天然产物全合成研究方面取得新进展

来源:海洋药物与生物制品功能实验室   发布时间:2022-03-23 16:35:55

海洋天然产物结构新颖、活性特异,是开发创新药物的重要化合物来源。然而,众多活性天然产物往往具有含量低、不能重复获取等药源瓶颈问题,极大限制了其成药性及后续研发。 海洋试点国家实验室海洋药物与生物制品功能实验室成员邵长伦教授领衔的研究团队针对国家开发重大创新药物的战略需求,长期从事海洋天然药物先导化合物的发现与优化研究,并取得了系列研究成果。近期又在抗病毒活性海洋天然产物(+)-aniduquinolone A的全合成及其规模化制备方面取得新进展。 

海洋试点国家实验室于际民团队在碳循环研究取得重要进展

  发布时间:2022-03-18 16:01:02

作为巨大的碳储库,海洋对不同时间尺度的大气二氧化碳(CO2)变化起着至关重要的作用。尽管冰芯记录揭示了过去大气CO2多时间尺度波动,但是这些波动具体是受哪些海洋过程调控呢?这一问题至今尚未解决。2022年3月17日Nature Geoscience杂志以Article的形式在线发表了青岛海洋科学与技术试点国家实验室鳌山人才卓越科学家于际民研究员团队的最新研究成果“Millennial andcentennial CO2 release from the Southern Ocean during the lastdeglaciation”(Yu et al., 2022,Nature Geoscience, DOI: 10.1038/s41561-022-00910-9), 该研究成果为回答这一前沿科学问题提供了重要线索。 由于海-气CO2交换发生在海洋表层,传统上大多数科学家利用生长在表层海洋的生物载体(如浮游有孔虫的钙质壳体和硅藻的蛋白石骨骼)来开发不同的指标用以研究碳循环。然而,依据这些指标所获得的数据信号存在诸多时、空差异,影响推测碳循环机制。例如,大多数有孔虫类和硅藻主要生长在春、夏两季,即便基于它们的研究表明某海域向大气释放CO2,也不能断言该海域是大气的一个碳源,因为在春、夏两季释放的CO2可能会在其它季节被海洋重新吸收。 与表层海洋相比,海洋内部水体(深海)可综合全年的海-气CO2交换信号,基本不受季节变化的影响。因此,在一定程度上,海洋内部水体可更好地反映大范围海域对大气CO2的影响。不过,海洋内部碳循环也受多个过程调节,并非所有过程都可直接反映海-气CO2交换信号。譬如,生物降解作用会增加深海中的碳含量,但是仅有一部分碳含量的增加与海-气CO2交换直接相关(即,碳从大气封存到了深海),而其它部分的碳含量增加则是碳在海洋内部的空间转移(比如,碳从浅海被转移到深海);显然,若为探索大气CO2变化机制,海-气交换部分的CO2是我们期望获得的信息。那么,如何从海洋内部海水数据提取有效的海-气CO2交换信号呢?这是碳循环研究中一个关键而极具挑战性的问题。 针对这一前沿科学问题,于际民研究员领衔的研究团队开发了一种全新的、可有效反映海-气CO2交换的示踪指标—DICas (详见Yu et al., 2019, Nature Communications)。利用这一新型示踪指标,并结合数值模拟,该研究团队详细揭示了末次冰消期海洋内部与大气之间的CO2交换过程。结果发现,在末次冰消期早期,海洋内部水体通过南大洋向大气释放了CO2。更有意义的是,该研究提出了一种新的机制来解释大约1.46万年前Bølling时期所呈现的百年尺度CO2快速上升:南极中层水的骤然扩张。与其它水体相比,南极中层水对大气CO2的封存效率较低,因此该水体的扩张会降低海洋对大气CO2的封存能力,从而导致大气CO2上升。这表明,海洋内部水体的大气CO2封存能力与洋流循环密切相关。 海洋碳循环是一个复杂、重要的研究课题。为更准确的预测未来大气CO2变化,我们亟需深入理解全球碳循环、营养物质循环及其与温盐环流的耦合机制,而研究地球的气候历史是提升对碳循环-气候体系机制性理解的一个重要渠道。 上述这项工作得到了国家自然科学基金委和澳大利亚研究理事会的经费支持,由来自青岛海洋科学与技术试点国家实验室、澳大利亚国立大学、伍兹霍尔研究所、中国科学院、新南威尔士大学、康涅狄格大学等单位的科学家组成的国际团队合作完成。

天然气水合物多场耦合数值模拟方法研究取得新进展

来源:海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室   发布时间:2022-03-17 20:49:35

海洋试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室科研人员在水合物多场耦合数值模拟方法研究方面取得新进展,提出了一种基于控制体有限元法和有限元混合的流-固耦合数值模拟方法,为水合物开采的产能和力学稳定性评价提供了一种新的数值模拟研究手段。 天然气水合物的开采是一个涉及渗流、传热、水合物相变及沉积物力学变形的THMC多物理场耦合过程。从研究对象来看,其中渗流、传热和水合物相变可视作流体力学问题,而沉积物变形则是固体力学问题。由于研究对象的不同,流体和固体系统应当使用不同的数值方法来处理。目前,水合物THMC耦合数值模拟方法有两种研究思路:第一种是使用有限体积法计算流体系统,而使用有限元法处理固体系统;第二种思路则是全部使用有限元方法同时处理流体系统和固体系统。然而,第一种方法在流固耦合过程中存在需要插值以及流体系统的网格不适用于固体系统的问题;第二种方法则存在着流体系统局部不守恒从而造成不收敛和非物理意义解的问题。

海洋试点国家实验室在全球增暖减缓研究领域取得重要进展

来源:区域海洋动力学与数值模拟功能实验室   发布时间:2022-03-16 15:37:37

本世纪初,大气中温室气体浓度持续飙升,但全球增暖速率却出人意料地放缓了脚步,出现了全球增暖减缓现象(简称Hiatus现象),挑战了公认的“人类活动导致全球增暖”的观点,引发科学界和公众的热议。然而,一些学者在国际顶级期刊发文声称,所谓的Hiatus现象根本不存在,只是数据观测偏差和时段选择偏差所造成的假象,引起了学界对Hiatus存在性的争论。近日,海洋试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室(以下简称“功能实验室”)研究人员基于大量的多源全球温度资料,系统地分析了本世纪初Hiatus现象的存在性,发现Hiatus是气候自然变率迭加在人为增暖趋势上所造成的一种短期表象,学界诸多文章的争议主要源于所选时段、数据集和减缓参考阈值的差异。该结果从本质上澄清了关于Hiatus存在性的争议,为科学、准确地评价气候变化提供了新的科学认知。 实际观测的温度变化不仅包含长期趋势,还包含各种尺度的准周期性波动。长期趋势反映了人为排放温室气体所造成的全球增暖信号,而各种尺度的波动则反映了气候系统内部的自然变率信号。因此,不应把温室气体与实际观测的温度进行直接关联分析。该研究通过综合、全面地分析本世纪初全球增暖速率的变化特征,发现关于Hiatus存在性的争议主要源于所选时段、数据集和减缓参考阈值的差异。本质上,前人研究是通过比较实际观测的全球增暖速率和一个给定的参考阈值来判断增暖减缓与否。一方面,全球增暖速率通常通过计算全球温度的短期线性趋势来获取。该方法无法区分长期增暖信号和短期自然变率信号,因此对时段和数据集的选取极为敏感。使用不同的时段或不同的数据集,常得到截然不同的增暖速率,这就直接导致了科学界对Hiatus存在性的激烈争论。另一方面,迄今为止还没有统一的Hiatus定义,不同研究中的Hiatus定义呈多样化的特点,且不同的定义给定了不同的减缓参考阈值。因此,即使针对同样的增暖速率,参考不同的阈值也会得出不同的结论(图1),这进一步加剧了对Hiatus存在性的争论,导致Hiatus的存在性难以明确。

《海洋天然气水合物开采基础理论与技术丛书...

日前,海洋试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室两部专著《海洋天然气水合物开采热电参数评价及应用》和《海洋天然气水合物开采出砂管控理论与技术》由科学出版社正式出版,中国科学院高德利院士、中国工程院孙金声院士为专著作序。 《海洋天然气水合物开采热电参数评价及应用》主要介绍海洋含天然气水合物岩心的热学性质和电学参数在天然气水合物形成分解过程中的演化规律。天然气水合物的成藏演化与其储层热力学环境密不可分,同时水合物生成分解又伴随显著的热交换行为,直接对开采效率产生影响。因此,天然气水合物储层热物性是评价水合物成藏过程、产气潜力和传质传热规律的重要线索;储层中不同类型和含量的天然气水合物是改变电阻率的最主要因素,使得电阻率成为天然气水合物资源勘查与评价的重要手段。此外,以电阻率测试为基础的成像技术和复电阻率技术在天然气水合物储层动态演化监测、剖析天然气水合物形成分解机制等方面有独特的优势。《海洋天然气水合物开采热电参数评价及应用》一书针对上述问题,深入总结了海洋天然气水合物岩心的热学性质及电学参数在天然气水合物形成分解过程中的演化规律。

海洋试点国家实验室在南海北部海底峡谷研究...

海底峡谷是大陆边缘重要的地貌单元,对沉积物“源—汇”过程及其相关能源资源、海底生态系统和海洋地质灾害等均具有重要影响。根据地貌特征,海底峡谷可分为单支型海底峡谷与树枝型海底峡谷体系。相较于单支型海底峡谷,树枝型海底峡谷体系多分布于构造活跃陆缘,具有活动性强和覆盖面积广等特征,因此可向深海输运更为丰富的陆源碎屑及有机质,为深海油气和天然气水合物聚集成藏提供充足的物质基础和储集空间,同时对深海碳汇过程也有积极作用。虽然当前关于单支型海底峡谷的形成演化已有较为深入的认识,但是对于地貌及地质过程更为复杂的树枝型海底峡谷体系的形成演化机理研究却较为匮乏,亟待展开进一步探索。 海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室科研人员综合利用高分辨率海底多波束测深和二维多道地震数据,对南海东沙海域的典型树枝型峡谷体系展开研究,系统分析了该树枝型峡谷体系的地貌特征、侵蚀-沉积充填特征及其与断裂体系和海洋动力的伴生关系(图1)。结果表明,东沙海域树枝型峡谷体系由一个主干峡谷(C2)和三个分支峡谷(C1, C3和C4)所构成,分支峡谷的走向及其纵剖面形态受构造作用影响的程度在空间上存在明显差异,故不能仅以局部分支与构造作用间的关系来阐释整个树枝型峡谷体系分支峡谷形成演化与构造作用的耦合关系。同时值得注意的是,峡谷区发育有广泛分布的沙波、冲刷坑等底流成因地貌,指示该峡谷体系处于强烈的底流作用之下,特别是内波/内潮作用。峡谷地貌通常对内波/内潮具有显著的放大效应,进而促进峡谷体系中各分支的得到冲刷和扩展;与此同时,对于直面内波/内潮的峡谷侧翼,受到的侵蚀作用更为强烈,从而更易于形成峡谷侧翼冲沟,其中部分冲沟在长期的侵蚀作用下可进一步演化为新的分支。综上分析,本研究建立了构造和海洋过程对树枝型峡谷体系形成演化的控制模式(图2)。该模式对于理解全球其他树枝型峡谷体系及其所在陆缘的形成演化及资源环境效应具有重要借鉴意义。

海洋试点国家实验室观测发现印尼东部海域中...

近日,由海洋试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室袁东亮研究员领衔的科研团队在印尼海东部马鲁古海发现了一支中层西边界流,这一发现实现了印太海盆中层环流联系从0到1的突破。 印尼贯穿流是唯一一支连接太平洋、印度洋两个热带大洋的海流,在全球热盐环流与气候变化中扮演重要角色。过去对印尼贯穿流的观测研究主要集中在望加锡海峡与出口海峡,显示来自北太平洋的上温跃层海水进入印尼海,通过印尼贯穿流的西通道最终流向东南印度洋的过程。由于望加锡海峡的海槛深度只有680米,且流量集中在上层,因此,学界对印尼海中层水的输运始终缺乏研究。例如南极中层水AAIW等核心深度在900-1000m的中层水团,过去认为其流动各自局限在热带太平洋和印度洋海盆,没有印太之间的交换,而印尼东部海域的海槛深度可达2000米,有条件使太平洋的中层水团进入印尼海,但由于缺乏直接的海流观测,对这一过程的认知长期以来一直空白。

“浮星-4000”在南印度洋实现重要突破...

近日,“浮星-4000”升沉式智能观测平台(以下简称“FX-4000”) 在南印度洋连续平稳运行111天(2021年12月7日—2022年3月27日),直至电池能量耗尽。期间,共完成了138次剖面测量运动,包括136个4000米剖面,1个500米剖面,1个1000米剖面。“FX-4000”全寿命内数据传输成功率超过98%,通信定位、双向远程控制等功能皆得到了可靠验证。

海洋试点国家实验室在黄河陆源有机碳埋藏效...

黄河是中国边缘海沉积物和有机碳的最大贡献河流之一。前人利用总有机质及单体分子生物标志物的碳同位素揭示了黄河输运的有机碳以陈化土壤碳为主并且能够有效地保存在海洋沉积物中,是重要碳汇。张玉双博士等利用升温热裂解的放射性碳分析(RPO-14C)方法表征了由黄河输运并埋藏在渤海、黄海沉积物中有机碳的性质和分布格局,并估算了不同热化学稳定性的不同陆源有机碳组分的埋藏效率。结果表明,黄河输运的有机碳中96%是生源有机碳(biospheric OC)和岩石风化的化石源有机碳(petrogenic OC),而未风化的化石源有机碳只占4%,比前人基于单体化合物的放射性碳分析估算的化石源有机碳(32%)低一个数量级。渤海、黄海沉积物中总陆源有机碳的埋藏效率整体较高,平均高达89 ± 30%,主要是由于黄河主要输送难熔且陈化的细颗粒有机碳以及渤海、黄海相对稳定的沉积环境。同时,该研究揭示出陆源有机碳的埋藏效率随着活化能的升高有降低趋势,这一现象由以下几种因素共同造成:1)输运过程中粗颗粒中的化石源有机碳的选择性降解;2)受海源有机碳输入影响造成化石源有机碳的选择性矿化;3)与次生矿物紧密结合的陈化C4植物来源的有机碳的选择性保存作用。

海洋试点国家实验室在北太平洋海水涩度(s...

近日,由海洋国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室首席科学家张荣华研究员科研团队在北太平洋涩度年代际变化及其气候效应等方面的研究取得新进展,首次从Argo观测资料中发现海水涩度信号存在一个完整的年代际循环过程。 海洋中存在两种类型的温盐关系,一种是温盐变化对海水密度影响是非补偿性的,对密度产生显著的增强效应。另一种是温盐变化对海水密度的影响是相互补偿的,可引入涩度这一状态量来描述对海水密度相互补偿的温度和盐度变化现象,如暖而咸(或冷而淡)的海水具有高(低)的涩度,可通过等密度分析来具体定量估算。两种温盐关系对应于不同的强迫和反馈过程,对海水密度等产生不同的影响和气候效应。已有分析表明,涩度信号具有很好的守恒性,便于追踪,从而可用涩度来表征年代际时间尺度上温盐扰动所具有的清晰一致的结构特征和时空演变。但由于缺少观测资料,目前对涩度的认知还很有限,其在连接热带外与热带间表征年代际时间尺度上次表层海洋通道的作用还没有明确的观测证据,特别需要利用长期观测资料来更系统地刻画涩度信号的时空演变。

海洋试点国家实验室在抗病毒海洋天然产物全...

海洋天然产物结构新颖、活性特异,是开发创新药物的重要化合物来源。然而,众多活性天然产物往往具有含量低、不能重复获取等药源瓶颈问题,极大限制了其成药性及后续研发。 海洋试点国家实验室海洋药物与生物制品功能实验室成员邵长伦教授领衔的研究团队针对国家开发重大创新药物的战略需求,长期从事海洋天然药物先导化合物的发现与优化研究,并取得了系列研究成果。近期又在抗病毒活性海洋天然产物(+)-aniduquinolone A的全合成及其规模化制备方面取得新进展。 

海洋试点国家实验室于际民团队在碳循环研究...

作为巨大的碳储库,海洋对不同时间尺度的大气二氧化碳(CO2)变化起着至关重要的作用。尽管冰芯记录揭示了过去大气CO2多时间尺度波动,但是这些波动具体是受哪些海洋过程调控呢?这一问题至今尚未解决。2022年3月17日Nature Geoscience杂志以Article的形式在线发表了青岛海洋科学与技术试点国家实验室鳌山人才卓越科学家于际民研究员团队的最新研究成果“Millennial andcentennial CO2 release from the Southern Ocean during the lastdeglaciation”(Yu et al., 2022,Nature Geoscience, DOI: 10.1038/s41561-022-00910-9), 该研究成果为回答这一前沿科学问题提供了重要线索。 由于海-气CO2交换发生在海洋表层,传统上大多数科学家利用生长在表层海洋的生物载体(如浮游有孔虫的钙质壳体和硅藻的蛋白石骨骼)来开发不同的指标用以研究碳循环。然而,依据这些指标所获得的数据信号存在诸多时、空差异,影响推测碳循环机制。例如,大多数有孔虫类和硅藻主要生长在春、夏两季,即便基于它们的研究表明某海域向大气释放CO2,也不能断言该海域是大气的一个碳源,因为在春、夏两季释放的CO2可能会在其它季节被海洋重新吸收。 与表层海洋相比,海洋内部水体(深海)可综合全年的海-气CO2交换信号,基本不受季节变化的影响。因此,在一定程度上,海洋内部水体可更好地反映大范围海域对大气CO2的影响。不过,海洋内部碳循环也受多个过程调节,并非所有过程都可直接反映海-气CO2交换信号。譬如,生物降解作用会增加深海中的碳含量,但是仅有一部分碳含量的增加与海-气CO2交换直接相关(即,碳从大气封存到了深海),而其它部分的碳含量增加则是碳在海洋内部的空间转移(比如,碳从浅海被转移到深海);显然,若为探索大气CO2变化机制,海-气交换部分的CO2是我们期望获得的信息。那么,如何从海洋内部海水数据提取有效的海-气CO2交换信号呢?这是碳循环研究中一个关键而极具挑战性的问题。 针对这一前沿科学问题,于际民研究员领衔的研究团队开发了一种全新的、可有效反映海-气CO2交换的示踪指标—DICas (详见Yu et al., 2019, Nature Communications)。利用这一新型示踪指标,并结合数值模拟,该研究团队详细揭示了末次冰消期海洋内部与大气之间的CO2交换过程。结果发现,在末次冰消期早期,海洋内部水体通过南大洋向大气释放了CO2。更有意义的是,该研究提出了一种新的机制来解释大约1.46万年前Bølling时期所呈现的百年尺度CO2快速上升:南极中层水的骤然扩张。与其它水体相比,南极中层水对大气CO2的封存效率较低,因此该水体的扩张会降低海洋对大气CO2的封存能力,从而导致大气CO2上升。这表明,海洋内部水体的大气CO2封存能力与洋流循环密切相关。 海洋碳循环是一个复杂、重要的研究课题。为更准确的预测未来大气CO2变化,我们亟需深入理解全球碳循环、营养物质循环及其与温盐环流的耦合机制,而研究地球的气候历史是提升对碳循环-气候体系机制性理解的一个重要渠道。 上述这项工作得到了国家自然科学基金委和澳大利亚研究理事会的经费支持,由来自青岛海洋科学与技术试点国家实验室、澳大利亚国立大学、伍兹霍尔研究所、中国科学院、新南威尔士大学、康涅狄格大学等单位的科学家组成的国际团队合作完成。

天然气水合物多场耦合数值模拟方法研究取得...

海洋试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室科研人员在水合物多场耦合数值模拟方法研究方面取得新进展,提出了一种基于控制体有限元法和有限元混合的流-固耦合数值模拟方法,为水合物开采的产能和力学稳定性评价提供了一种新的数值模拟研究手段。 天然气水合物的开采是一个涉及渗流、传热、水合物相变及沉积物力学变形的THMC多物理场耦合过程。从研究对象来看,其中渗流、传热和水合物相变可视作流体力学问题,而沉积物变形则是固体力学问题。由于研究对象的不同,流体和固体系统应当使用不同的数值方法来处理。目前,水合物THMC耦合数值模拟方法有两种研究思路:第一种是使用有限体积法计算流体系统,而使用有限元法处理固体系统;第二种思路则是全部使用有限元方法同时处理流体系统和固体系统。然而,第一种方法在流固耦合过程中存在需要插值以及流体系统的网格不适用于固体系统的问题;第二种方法则存在着流体系统局部不守恒从而造成不收敛和非物理意义解的问题。

海洋试点国家实验室在全球增暖减缓研究领域...

本世纪初,大气中温室气体浓度持续飙升,但全球增暖速率却出人意料地放缓了脚步,出现了全球增暖减缓现象(简称Hiatus现象),挑战了公认的“人类活动导致全球增暖”的观点,引发科学界和公众的热议。然而,一些学者在国际顶级期刊发文声称,所谓的Hiatus现象根本不存在,只是数据观测偏差和时段选择偏差所造成的假象,引起了学界对Hiatus存在性的争论。近日,海洋试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室(以下简称“功能实验室”)研究人员基于大量的多源全球温度资料,系统地分析了本世纪初Hiatus现象的存在性,发现Hiatus是气候自然变率迭加在人为增暖趋势上所造成的一种短期表象,学界诸多文章的争议主要源于所选时段、数据集和减缓参考阈值的差异。该结果从本质上澄清了关于Hiatus存在性的争议,为科学、准确地评价气候变化提供了新的科学认知。 实际观测的温度变化不仅包含长期趋势,还包含各种尺度的准周期性波动。长期趋势反映了人为排放温室气体所造成的全球增暖信号,而各种尺度的波动则反映了气候系统内部的自然变率信号。因此,不应把温室气体与实际观测的温度进行直接关联分析。该研究通过综合、全面地分析本世纪初全球增暖速率的变化特征,发现关于Hiatus存在性的争议主要源于所选时段、数据集和减缓参考阈值的差异。本质上,前人研究是通过比较实际观测的全球增暖速率和一个给定的参考阈值来判断增暖减缓与否。一方面,全球增暖速率通常通过计算全球温度的短期线性趋势来获取。该方法无法区分长期增暖信号和短期自然变率信号,因此对时段和数据集的选取极为敏感。使用不同的时段或不同的数据集,常得到截然不同的增暖速率,这就直接导致了科学界对Hiatus存在性的激烈争论。另一方面,迄今为止还没有统一的Hiatus定义,不同研究中的Hiatus定义呈多样化的特点,且不同的定义给定了不同的减缓参考阈值。因此,即使针对同样的增暖速率,参考不同的阈值也会得出不同的结论(图1),这进一步加剧了对Hiatus存在性的争论,导致Hiatus的存在性难以明确。

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