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中国海洋大学在science发表高水平研究成果

2016年09月20日 16:27:24 来源: 中国海洋大学 作者: 字号:TT

近年来,中国海洋大学加强高水平研究平台和人才队伍建设,基础研究能力显著提升,大量高水平学术论文不断涌现,发表在国际顶级学术期刊上的研究成果日渐增多。2014年在Science、Nature和Nature子刊等国际顶级期刊发表九篇论文,彰显了海洋大学的整体科研水平和基础研究能力。中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室在Science、Nature和Nature子刊上发表论文五篇,其中在Science上发表了题为“Oceanic Mass Transport by Mesocale Eddies(海洋中尺度涡的水体输运)”的研究成果。这一文章的第一作者为中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室应届博士生张正光,这也是青岛市首位高校在读学生在《Science》上发表原创性研究成果。

中尺度涡,是海洋中的一种涡流,各大洋中到处都有这种涡流的存在,完全没有这种涡流的海域倒是很难找到的。它的旋转速度一般都很大,并且一面旋转,一面向前移动。它的移动方式很像台风,而且有很大的动能。有人估计,这些中尺度涡的动能,占据了整个海洋里大、中海流动能的90%以上。中尺度涡是一种短暂而强烈的海洋信号,它的“旋转速度”可到数米每秒,比大洋的特征流速高出一个量级。这种强烈的海洋信号,势必会对海洋的物理、化学以及生物环境造成不可忽视的影响。首先是中尺度涡对海表温度(SST)的影响,气旋(反气旋)式的中尺度涡对应着低(高)的海面高度(SSH),在地转的作用下使海面海水辐散(辐聚),从而引起了下层(上层)海水的上升(下降)以作为补充,进而使海面呈现出低(高)的SST。其次是中尺度涡对温、盐、粒子的输运作用,即所谓的eddy flux。对温、盐、流等的平均背景场而言,中尺度涡的存在对背景场产生一种不规则的脉动,所产生的脉动流速与脉动温度(盐度、粒子密度)的共同作用,产生了所谓的涡的热(盐、粒子)输运。相关研究表明,这种涡的输运作用与背景平流作用相比,不可忽略,而在西边界流及延伸体和南极绕极流海区,涡的输运作用更尤为显著。

张正光与导师的这一研究首先发展了一套推演中尺度涡三维结构的方法,并给出了通过中尺度涡三维结构确定其携带水体体积的判据。通过研究表明,中尺度涡在全球大洋的输运过程中扮演着关键性角色,并可以通过影响海洋对热量、淡水以及温室气体的输送在全球范围内造成可观的气候变异。

该研究首先基于高度计与Argo浮标资料,揭示了中尺度涡三维结构与其海表面信号之间的定量关系,并利用这一关系发展了一套从卫星高度计数据反演中尺度涡三维结构的方法。其次,提出了中尺度涡通过在等密度面上形成闭合等位涡线携带水体一起运动的物理机制,并以此给出了通过中尺度涡三维结构确定其携带水体体积的判据。在解决了上述两个困难后,估计了中尺度涡在全球范围造成的西向水体输运量可以达到30至40 Sv (1 Sv = 106 m3/s)。这一输运在量级上与大尺度的风生以及热盐环流是可比的,并且其空间分布与背景的大尺度流场呈现出互补之势,这意味着中尺度涡在全球大洋的输运过程中扮演着关键性角色,并可以通过影响海洋对热量、淡水以及温室气体的输送在全球范围内造成可观的气候变异。

据悉,这篇论文为我国大陆地区近20年来首次在该领域以第一单位和第一作者身份发表的Science文章,具有极强的原创学术价值,引起了国际学术界广泛关注和巨大反响。

[责任编辑:朱艳艳]

研究成果 中国 海洋 水平 大学

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