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

耗散孤立波方程的吸引子

本文研究耗散孤立波方程的长期动力学行为：吸引子的存在性、吸引子的几何结构、耗散系统参数扰动下动力行为、吸引子的分形维估计

1995～2011年CERN土壤环境元素含量数据集

土壤环境是地球环境的重要组成部分。目前土壤环境问题的关注重点在于土壤污染。我国土壤污染以无机污染为主。中国生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,CERN)自1988年组建以来,在中国主要农田、森林、草原、荒漠、湿地生态系统中,按统一的规范,对与土壤环境状况有关的铁、锰、铜、锌、硼、钼、镉、铬、铅、镍、汞、砷、硒元素进行了长期定位监测。通过对CERN典型生态样地表层土壤环境元素监测数据进行加工处理,获得1995～2011年中国陆地生态系统土壤环境元素含量数据集。本数据集中13种土壤环境元素指标测定的相对误差平均为6.55%,重复测定的相对偏差为7.70%。同时附有完整的背景信息,保证了数据在空间和时间上的一致性。本数据集可以为全国和区域土壤环境质量评估、土壤污染风险评价以及环境土壤学研究等工作提供数据基础

2005～2015年CERN光合有效辐射数据集

光合有效辐射在生态学、农学以及气候学等多个学科中都有重要的应用价值。它是揭示物质与能量交换过程的基本生理变量,是光合潜力、潜在产量的评估研究和作物生长模拟研究、土壤碳的固定模拟研究中不可缺少的关键数据之一。该数据集涵盖了中国8个典型陆地生态类型、中国生态系统研究网络(CERN)下属的40个辐射观测站观测的光合有效辐射日均值,时间跨度为2005～2015年。通过对传感器的集中标定与规范的数据质量控制方案,保障了观测数据的可靠性与可比性。采用光谱仪、辐射标准灯传递辐射基准方案,对光合有效辐射传感器进行集中标定与比对,标定精度小于5%,符合世界气象组织(WMO)标准;采用极值法对观测的光合有效辐射数据进行质量控制

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