中国物理海洋学研究70年：发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的"普遍风浪谱"和"涌浪谱",发展了第三代海浪数值模式;提出了"准调和分析方法"和"潮汐潮流永久预报"等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了"棉兰老潜流",揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了"南海内波潜标观测网",实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流"边缘不稳定"的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军

Effects of Snowmelt Time on Content of Organic Carbon in Soil

为了探讨融雪时间与土壤碳素含量之间的关系,2007-2008年,在青藏高原东部的一个高山雪床,沿着融雪梯度设置3个融雪部位(早融部位、中间部位和晚融部位),每个部位随机取土样15个,每个月取样一次,以测定土壤中有机碳的含量,分析其在融雪梯度上的变化。结果表明,早融部位与晚融部位之间的融雪时间相差约1个月。在生长季(5-10月)中的每个月,早融部位的有机碳含量均最高,月均值达14.4g/kg;晚融部位的有机碳含量最低,月均值只有9.9g/kg。和早融部位相比,2a内晚融部位的有机碳含量(月平均值)降低了4.5g/kg,而中间部位的有机碳含量则居于早融与晚融部位之间。就任一部位而言,在生长季中,随着时间的推移,土壤有机碳表现出先降低后增加的趋势。这说明,融雪时间亦即积雪厚度对土壤有机碳的含量有较大的影响。 更多还原Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｎｏｗｍｅｌｔ　ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｃａｒｂｏｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ，ｔｈｒｅｅ　ｐｏｒｔｉｏｎｓ（ ｅａｒｌｙ，ｍｅｄｉｕｍ　ａｎｄ　ｌａｔｅ　ｍｅｌｔ）ｗｅｒｅ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ａｌｏｎｇ　ｓｎｏｗｍｅｌｔ　ｇｒａｄｉｅｎｔ　ｏｎ　ａ　ｎａｔｕｒａｌ　ａｌｐｉｎｅ ｓｎｏｗｂｅｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅａｓｔｅｒｎ　Ｔｉｂｅｔａｎ　Ｐｌａｔｅａｕ．Ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｓｏｉｌ　ａｌｏｎｇ ｓｎｏｗｍｅｌｔ　ｇｒａｄｉｅｎｔ，１５ｓｏｉｌ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ｔａｋｅｎ　ａｔ　ｅａｃｈ　ｐｏｒｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　Ｍａｙ　ｔｏ　Ｏｃｔｏｂｅｒ，ｏｎｃｅ　ａ　ｍｏｎｔｈ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｗａｓ　ａｔ　ｅａｒｌｙ　ｍｅｌｔ　ｐｏｒｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｏｗｅｓｔ　ｗａｓ　ａｔ ｌａｔｅ　ｍｅｌｔ　ｐｏｒｔｉｏｎ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｍｅｄｉｕｍ　ｐｏｒｔｉｏｎ　ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ．Ａｔ　ｅａｃｈ　ｐｏｒｔｉｏｎ，ｆｒｏｍ　Ｍａｙ　ｔｏ　Ｏｃｔｏｂｅｒ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ 　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｆｉｒｓｔｌｙ　ｓｈｏｗｅｄ　ａ　ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ　ｔｒｅｎｄ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｉｔ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｉｎ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ， ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｓｎｏｗｐａｃｋ　ｈａｄ　ｇｒｅａｔ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｉｎ　ｓｏｉｌ

Effect of Snow Melting Time on Individual Characteristics and Phenology of Fritillaria unibracteata

[目的]探讨融雪时间对川贝母生长和物候的影响。[方法]在青藏高原东部的一个高山雪床,在积雪早融部位与积雪晚融部位之间进行川贝母移植试验,观察川贝母的个体特征和物候的变化。[结果]川贝母的株高、单叶面积和地上生物量在早融与晚融部位之间有显著的差异,且晚融部位的值要大于早融部位的值;融雪时间对川贝母早期和中期物候阶段(如开始生长期、始花期)有影响,而对后期特别是晚期的物候阶段(如植株枯黄期)影响很小。[结论]积雪晚融的环境更有利于川贝母的生长,在人工种植中应遵循这一规律

我国珍稀濒危植物保护红线的划定

本文依据《国家生态保护红线——生态功能基线划定技术指南(试行)》原则和植物保护的具体情况,探讨了我国珍稀濒危植物保护红线划定的原则与方法。研究选取《国家重点保护野生植物名录》中收录的所有物种作为研究对象。将其定义为红线保护植物,其中的I级保护植物定义为红线关键植物,并基于文献资料及标本记录等数据建立了我国植物的属性数据库和地理分布数据库。在GIS支持下,以建立的数据库为基础研究了我国红线保护植物的地理分布特征;基于保护生物学理论,结合我国自然保护区的就地保护现状进行了分析和评价;以热点地区和GAP分析为理论基础,在其分布地中识别具有代表性的热点区域以及不同属性植物分布的重点区域,进而结合土地利用和人类干扰因素,划定我国珍稀濒危植物生境整体保护的红线。通过在全国尺度上的分析,得出我国珍稀濒危植物的整体保护红线面积为71.63万km2,占陆域国土面积的7.45%。植物生境保护红线划定的原则、方法和划定方案的研究对于更准确地划定生态安全预警红线具有重要意义,同时可以为我国国土生态安全格局的构建提供依据

Effects of winter mowing on community diversity and functional trait plasticity of Phragmites australis in the Yellow River Delta

Winter mowing is a common strategy for Phragmites australis management,with the effects of which on community structure and growth varying in different areas.We set two winter mowing treatments,mowing + litter removal (MN) and mowing + no litter removal (MY),to explore the effects on community diversity,community traits,individual traits and the plasticity of individual functional traits of P.australis in the Yellow River Delta,aiming to provide advice for P.australis management in this area.The results showed that winter mowing did not affect community diversity but significantly reduced plant height,stem diameter,leaf length,leaf width,leaf area,single leaf mass,total leaf mass,and total mass.Under mowing treatment,P.australis showed a trend of dwarfing but an increasing trend of abundance,resulting in stable biomass,indicating that the change of community traits may be a trade-off between individual traits and community density.Under the MN treatment,the plasticity index of individual functional traits of P.australis was higher than that under MY treatment,with relatively lower density and biomass.Considering the elimination of fire risk and the rejuvenation of P.australis,aboveground portion mowing and removal is a better management method

红光InAlAs量子点的结构和光学性质

利用MBE方法在(001)衬底上成功地生长了密度大、尺寸小、发红光的InAlAs/Al-GaAs量子点结构。通过原子力显微镜观测表明，InAlAs量子点的密度和大小都随覆盖厚度的增加而增大；发现Al原子的表面迁移率决定InAlAs量子点的形貌。光荧光谱证实了量子点的发光峰值在红光范围，并结合形貌的统计得到了量子点的发光峰展宽主要是受量子点的横向尺寸影响

新疆油田准噶尔盆地复杂地质条件深井、超深井钻井技术

该课题针对准噶尔盆地的地质条件，形成了“地层孔隙压力检测预测综合应用”等十多项实用技术及相关软件，包括提高预探井地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力的预测、检测精度；提高地应力分布规律及对井壁稳定影响的机理及对策；钻头合理选型及钻进配套工艺；深井陡构造高效防斜技术；深井复杂情况及事故的预测及处理技术；高温、高压、高密度钻井液性能稳定性技术；提高低压易漏长封固段固井、高温高压气井固井技术；高扭距涡轮节、长寿命轴承组可靠性分析。该项目提高了新疆油田准噶尔盆地复杂地质条件深井、超深井钻井技术水平，促进了准噶尔盆地腹部和南缘山前构造带的勘探步伐，提高了综合经济效益

大连极紫外相干光源

先进光源的发展在前沿科学研究中发挥的作用越来越重要。近十年来,飞速发展的自由电子激光技术为科学家们提供了探索未知世界、发现新科学规律和实现技术变革的重要工具。建成的大连极紫外(EUV)相干光源的运行波段为50~150nm,单脉冲能量大于100μJ,且可提供10-12 s和10-13 s量级的超快激光脉冲,是我国第一台自由电子激光用户装置,并且是国际上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光用户装置,在世界范围内为用户提供具有高峰值亮度和超短脉冲的极紫外激光。大连EUV相干光源是由国家自然科学基金委资助、由中国科学院大连化学物理研究所和上海应用物理研究所共同承担的重大科学仪器研制项目,目标是打造一个以先进极紫外光源为核心、主要用于能源基础科学研究的光子科学平台

JUNO Sensitivity on Proton Decay p→νˉK+p\to \bar\nu K^+ Searches

The Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) is a large liquid scintillator detector designed to explore many topics in fundamental physics. In this paper, the potential on searching for proton decay in $p\to \bar\nu K^+$ mode with JUNO is investigated.The kaon and its decay particles feature a clear three-fold coincidence signature that results in a high efficiency for identification. Moreover, the excellent energy resolution of JUNO permits to suppress the sizable background caused by other delayed signals. Based on these advantages, the detection efficiency for the proton decay via $p\to \bar\nu K^+$ is 36.9% with a background level of 0.2 events after 10 years of data taking. The estimated sensitivity based on 200 kton-years exposure is $9.6 \times 10^{33}$ years, competitive with the current best limits on the proton lifetime in this channel