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

黄土区深层土壤干燥化与土壤水分循环特征

深层土壤干燥化是黄土高原地区植被建设过程中出现的重大生态环境问题。采用人工和天然降雨试验,研究了黄土高原沟壑区荒草地和裸地的土壤水分循环特征,并分析和探讨了深层土壤干燥化的成因。2002年天然降雨量为459.9mm(多年平均降雨量为584.1mm),属干旱年,土壤水分观测期间(2002年6月13日至11月24日)天然和人工降雨试验小区的天然降雨量分别为305.2mm和236.8mm。人工降雨试验主要在2002年6~8月进行,土壤水分观测期间荒草地和裸地的人工降雨量分别为360.7mm和418.5mm。试验结果表明:干旱年,荒草地和裸地土壤储水量处于负补偿,入渗雨量全为蒸发蒸腾作用所消耗。在强烈的蒸发蒸腾作用下,剖面内(0~200cm)土壤水分的整体移动性能较强,最大蒸发蒸腾作用层深度很快形成。荒草地土壤水分循环强度大于裸地,表现为荒草地最大蒸发蒸腾作用层深度较大,两者分别为200cm和180cm。雨季量少且分散的降雨极易为强烈的蒸发蒸腾作用所消耗,深层土壤由于缺乏降雨入渗的补给而逐渐干燥化。丰水年,荒草地和裸地土壤储水量处于正补偿,但入渗雨量的大部分(80%以上)为强烈的蒸发蒸腾作用所消耗。在相同的降雨量条件下,荒草地土壤水分循环强度高于裸地,表现为荒草地降雨入渗补给深度较小。连续降雨有利于土壤水分向深层的运移,从而部分缓减深层土壤的干燥化进程。近50a来黄土高原地区气候变暖和降雨减少可能是土壤干层形成的直接原因,而植被类型选择失当、群落密度过大和生产力过高则会加剧深层土壤的干燥化进程。国家自然科学重大研究计划资助项目(90102012);中国科学院知识创新工程领域前沿资助项目(01200220055413)~

黄土区荒草地土壤水平衡的数值模拟

林草植被深层土壤干燥化是黄土高原地区生态环境建设过程中面临的重大科学问题。采用人工降雨的试验方法,对黄土高原沟壑区荒草坡地不同水文年土壤水平衡进行了数值模拟,结果表明:当植被覆盖率较高时,WAVES模型可以应用于荒草坡地土壤水平衡的模拟;土壤储水量的模拟结果与实测值趋势很吻合,但有关参数的取值还有待于进一步研究;荒草地土壤水分收支基本平衡所需的雨季降雨量和年总降雨量分别为507.0mm和747.6mm,分别高于黄土高原地区多年平均的雨季降雨量和年总降雨量,预示黄土高原地区干旱年和平水年土壤水分易收支负平衡,从而形成土壤干层

长江八里江江段江豚种群数量、行为及其活动规律与保护

1989－1999年，在长江八里江江段对江豚进行了28次往返观察和8次定点观察。结果表明，近10年八里江江段江豚种群数量遥感量逐年呈明显递减趋势，平均每年以7．3％速率递减；1996年后，枯水季节江豚不再进行江一湖迁移，其活动范围仅限于约20km长的八里江江口上下江段，较1993年以前缩短了约40km。江豚在八里江江段的行为多种多样，通过对江豚种群在八里江江段的集群、摄食、逃避、发情与交配、抚幼、歇息和玩耍行为的描述、比较和分析，认为长江八里江江段是江豚典型的摄食和抚幼场所，同时也是江豚大规模集群的适宜栖居地。提出了加强八里江江段江豚种群常年监测的必要性，并对八里江江段江豚种群的就地保护提出了建议

长江八里江江段江豚种群数量、行为及其活动规律与保护

198 9～ 1999年 ,在长江八里江江段对江豚进行了 2 8次往返观察和 8次定点观察。结果表明 ,近 10年八里江江段江豚种群数量逐年呈明显递减趋势 ,平均每年以 7.3%速率递减 ;1996年后 ,枯水季节江豚不再进行江—湖迁移 ,其活动范围仅限于 2 0km的长江八里江江段 ,较 1993年以前缩短了约 40km。江豚在八里江江段的行为多种多样 ,通过对江豚种群在八里江江段的集群、摄食、逃避、发情与交配、抚幼、歇息和玩耍行为的描述、比较和分析 ,认为长江八里江江段是江豚典型的摄食和抚幼场所 ,

长江江豚对八里江江段的利用及其栖息地现状的初步评价

通过定点和流动观察的方法 ,作者使用行为指数和栖息地利用指数定量分析了长江江豚 (Neophocaenaphocaenoidesasiaeorientalis)于 1996～ 2 0 0 0年间对八里江江段的利用和选择状况。结果表明 :江豚在八里江江段的行为指数大小顺序为摄食 >抚幼 >玩耍 >休息 ,摄食和抚幼是江豚在八里江江段的优势行为 ;江豚栖息于离岸距离 10 0～ 30 0m的近岸带占 81 8% ,栖息于水深小于 9m的水区占 73 3% ;江豚分布密度随水深增加而逐步递减 (典型的指数分

长江江豚对八里江江段的利用及其栖息地现状的初步评价

通过定点和流动观察的方法，作者使用行为指数和栖息地利用指数定量分析了长江江豚（Neophocaena phocaenoides asiaeorientalis))于1996—2000年间对八里江江段的利用和选择状况。结果表明：江豚在八里江江段的行为指数大小顺序为摄食＞抚幼＞玩耍＞休息，摄食和抚幼是江豚在八里江江段的优势行为；江豚栖息于离岸距离100—300m的近岸带占81．8％，栖息于水深小于9m的水区占73．3％；江豚分布密度随水深增加而逐步递减(典型的指数分布)；江豚活动水区的流速范围是0．3-1．2m／s，透明度范围是0．2—0．8m，江豚在八里江江段对水体流速和透明度没有明显的选择性；栖息地利用指数高的断面一般是饵料鱼类聚集、2—4股水流的交汇处。八里江江段的众多异质小生境为江豚提供了充足饵料和繁育抚幼的适宜场所；同时八里江江段为江豚提供了庇护、休息和玩耍的足够活动空间。八里江江段成为长江干流适宜江豚活动的最佳栖息地之一，也是常年江豚在此大规模集聚的理想江段之一动物学报49(2)：163—170，2003

豢养长江江豚性行为的观察

2001年12月至2002年11月作者采用焦点动物取样法对豢养池中3头长江江豚(1♂,2♀)的性行为进行了持续1年的水下观察。结果表明:雄性江豚生殖器全年均有伸出行为,4～5月和9～10月为高峰期。其生殖器伸出方式主要有侧伸、弓伸、仰伸、下伸和竖伸5种方式。豢养池中的气压、光照、池水透明度和pH值能基本满足江豚性活动的要求