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科研进展:继往开来 谱写国际合作新篇章

刘昭君   2019-10-12

      自然资源部第二海洋研究所在国际合作方面具有悠久的历史和良好的传统。上世纪80年代至90年代,原国家海洋局和日本科技厅合作实施了“中日黑潮合作调查研究”和“中日副热带环流合作调查研究”两个中日海洋科技合作项目,我所苏纪兰院士负责与组织了中方科技研究工作。我所袁耀初研究员与日本筑波大学、九州大学、鹿儿岛大学及广岛大学在台湾以东黑潮及其邻近海域开展了多次合作观测与研究。这些国际合作项目取得了一系列瞩目的成果。

      如今,海洋二所秉持的国际合作优良传统已由苏纪兰院士、袁耀初研究员等老一辈科学家传递到下一代。自2010年以来,我所先后与日本广岛大学、日本鹿儿岛大学和韩国海洋科学技术研究院签订了合作研究备忘录。我室朱小华研究团队与日本广岛大学Arata Kaneko教授研究团队、日本鹿儿岛大学Hirohiko Nakamura教授研究团队以及韩国海洋科学技术研究院Jae-Hun Park博士(现韩国仁荷大学)团队紧密合作,在海洋科学研究与海洋高新技术应用研究方面取得了丰硕成果。

      2015年~2017年,团队成员三赴日本,参加鹿儿岛大学“鹿儿岛丸”航次,在琉球岛链两侧成功布放并回收了锚系阵列(参加航次人员合影参见图1)。2019年初,在极其艰苦的条件下,团队成员赴印尼海实施了印尼龙目海峡声层析合作观测。正是由于这些合作观测的成功,为合作研究取得丰硕成果打下了基础。

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图1.自然资源部第二海洋研究所、日本鹿儿岛大学和韩国海洋科学技术研究院2015年合作航次参加人员合影。

 

      近日,团队成员利用近9年的船载ADCP测流数据,得到了吐噶喇(Tokara)海峡黑潮的时空分布特征(图2)。研究发现黑潮流经土噶喇海峡时受地形影响呈现多核结构,黑潮流量及其相对700米水深的斜压流量冬夏较强,春秋较弱,而正压流量冬强夏弱。除流量大小变化和流轴南北摆动,由于黑潮与岛屿的作用,土噶喇海峡黑潮还具有较小尺度的空间变化特征。结合高分辨率模式数据,研究发现黑潮流经岛屿时,因惯性不稳定,从而使垂向混合增强。该研究相关成果近期由我室博士后刘昭君以第一作者发表在国际海洋学主流期刊Journal of Geophysical Research-Oceans上(参考论文1)。日本鹿儿岛大学Hirohiko Nakamura教授为第二作者,我室朱小华研究员为通讯作者。

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图2.土噶喇海峡黑潮断面月平均流速分布图。灰色阴影表示地形,左下方括号内数字表示用于计算平均值的走航断面数。

 

      此外,朱小华研究团队与日本广岛大学Arata Kaneko教授团队合作,在印度尼西亚龙目(Lombok)海峡实施了声层析实验(图3)。通过对声层析多途声信号数据的反演,得到了垂向温度剖面,发现观测期间温度剖面发生了多次因内孤立波通过而引起的突然升高或降低现象。本次声层析实验,成功观测到了内孤立波的垂向结构,弥补了合成孔径雷达卫星只能从海表面探测内孤立波的不足。研究成果发表在Geophysical Research Letters上,我室朱小华研究员为通讯作者,张传正、陈敏模和朱泽南博士为合作者(论文2)。该论文已被GRL编辑选为亮点论文并于AGU会刊EOS上进行报道宣传(https://eos.org/editor-highlights/cat-pictures-of-internal-solitary-waves-in-indonesian-strait?tdsourcetag=s_pctim_aiomsg)。

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图3. (a)观测区域图,M2和M3为声层析站位,C1和H分别表示CTD和海底压力站位,(b)沿海声层析锚系结构示意图,(c)锚系回收时的照片。

 

      除上述两篇代表性论文以外,近年来,该团队还合作发表了一系列高水平论文(参见论文列表)。近期,团队获得了国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究项目的资助。目前,我所与日本广岛大学的合作已经进入第二个五年,同时也即将开启与日本鹿儿岛大学和韩国海洋科学技术研究院新一轮的五年合作。中日韩蓄势待发,将继续携手推动海洋科学与海洋高新技术应用研究,为国际合作再添新彩。

 

参考资料(近年通过国际合作完成的论文):

1. Zhao-Jun Liu, Hirohiko Nakamura, Xiao-Hua Zhu*, Ayako Nishina, Xinyu Guo, and Menghong Dong (2019), Tempo-spatial variations of the Kuroshio current in the Tokara Strait based on long-term ferryboat ADCP data. Journal of Geophysical Research – Oceans, DOI: 10.1029/2018JC014771.

2. Fadli Syamsudin, Naokazu Taniguchi, Chuanzheng Zhang, Aruni Dinan Hanifa, Guangming Li, Minmo Chen, Hidemi Mutsuda, Ze-Nan Zhu, Xiao-Hua Zhu*, Taira Nagai, Arata Kaneko (2019), Observing Internal Solitary Waves in the Lombok Strait by Coastal Acoustic Tomography. Geophysical Research Letters, DOI: 10.1029/2019GL084595.

3. Chanhyung Jeon, Jae-Hun Park, Hirohiko Nakamura, Ayako Nishina, Xiao-Hua Zhu, Dong Guk Kim, Hong Sik Min, Sok Kuh Kang, Hanna Na, Naoki Hirose (2019), Poleward-propagating near-inertial waves enabled by the western boundary current, Scientific Reports, DOI: 10.1038/s41598-019-46364-9.

4. Minmo Chen, Fadli Syamsudin, Arata Kaneko, Noriaki Gohda, Bruce M. Howe, Hidemi Mutsuda, Aruni Hanifa Dinan, Hong Zheng, Chen-Fen Huang, Naokazu Taniguchi, Xiaohua Zhu, Yudi Adityawarman, Chuanzheng Zhang, and Ju Lin (2018), Real-Time Offshore Coastal Acoustic Tomography Enabled With Mirror-Transpond Functionality, IEEE JOURNAL OF OCEANIC ENGINEERING, DOI. 10.1109/JOE.2018.2878260

5. Ruixiang Zhao, Xiao-Hua Zhu*, Jae-Hun Park and Qiang Li (2018):  Internal tides in the northwestern South China Sea observed by pressure-recording inverted echo sounders, Progress in Oceanography, DOI: 10.1016/j.pocean.2018.09.019

6. Xiao-Hua Zhu, Hirohiko Nakamura, Menghong Dong, Ayako Nishina and Toru Yamashiro (2017), Tidal currents and Kuroshio transport variations in the Tokara Strait estimated from ferryboat ADCP data, Journal of Geophysical Research – Oceans, 122, DOI:10.1002/2016JC012329.

7. Ruixiang Zhao, Xiao-Hua Zhu* and Jae-Hun Park (2017):Near 5-day nonisostatic response to atmospheric surface pressure and coastal trapped waves observed in the northern South China Sea, Journal of Physical Oceanography, DOI: 10.1175/JPO-D-17-0013.1.

8. Zhao-Jun Liu, Hirohiko Nakamura, Xiao-Hua Zhu*, Ayako Nishina, Menghong Dong (2017), Tidal and residual currents across the northern Ryukyu Island chain observed by ferryboat ADCP, Journal of Geophysical Research – Oceans, DOI: 10.1002/2017JC012876.