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《中国科学院海洋研究所揭示温带气旋引起的海平面响应机制》

  • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者： liguiju
  • 发布时间：2023-12-21

  • 作为极端天气系统之一，温带气旋会引起海平面的显著响应，即温带风暴潮。据统计，我国近海北部是全球受温带风暴潮影响最频繁和最严重的地区之一。中国科学院海洋研究所侯一筠、胡珀研究团队通过对不同类型温带风暴潮进行准确模拟，确定了最易致灾的气旋类型以及受灾较严重的近海区域，阐明了海平面响应的生成和传播机制，将为中国近海北部沿海城市群的防灾减灾提供重要科学依据。相关成果发表在国际学术期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上。

    在中国近海过境的温带气旋主要分为江淮气旋、黄河气旋、渤海气旋和黄海气旋等四种类别，不同类别温带气旋对海平面的影响差异显著。科研人员基于COAWST耦合模拟系统构建了三维区域浪-流耦合数值模型，围绕不同类别和不同路径的温带气旋进行了系统研究。研究发现，江淮气旋所引起的风暴潮最为剧烈，其次为黄河气旋。温带风暴潮影响最大的区域为莱州湾、渤海湾、江华湾和南黄海西岸。

    研究发现，风场是引起温带风暴潮的主要驱动因素。局地风场决定了水位变化的趋势和峰值发生时间，而远程风场通过水体移动整体改变水位。大气压力对水位的影响取决于温带气旋的过境位置。天文潮-风暴潮-海浪之间的相互作用会进一步调制水位，发生类周期性振荡。温带气旋引起的水位响应会诱发海域产生较强的沿岸阻塞波（Coastal Trapped Wave），在半封闭海域沿逆时针方向传播。水位响应的强度决定了沿岸阻塞波的传播距离，波动能量在海岬或较大地形变化区域容易消散。沿岸阻塞波的形成使得水位响应相对于风场存在明显的时间滞后。

    中国科学院海洋研究所莫冬雪助理研究员是论文第一/通讯作者，胡珀研究员为共同通讯作者，其他合作者包括侯一筠研究员和自然资源部北海预报中心李健高级工程师。研究得到了国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项共同资助。

    论文信息：Mo, D.*, Li, J., Hou, Y., & Hu, P. * (2023). Modeling the sea level response of the northern East China Sea to different types of extratropical cyclones. Journal of Geophysical Research: Oceans, 128, e2022JC018728.

    https://doi. org/10.1029/2022JC018728

  • 原文来源：https://qdio.cas.cn/2019Ver/News/kyjz/202312/t20231220_6945897.html
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    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2022-06-17
    • 近日，中国科学院海洋所胡敦欣院士团队在西南太平洋海平面年代际和长期变异规律研究方面取得新进展，相关成果“Decadal and Long-term Variability of Sea Level in the Southwestern Pacific during 1948-2018”发表在国际学术期刊Geophysical Research Letters上。 20世纪以来，全球平均海平面以每年约0.15cm的速率快速上升，预计这一现象在未来几十年将持续进行。该上升信号并非全球一致，而是存在明显的空间结构。在卫星测高期间（1993年至今），西太平洋海平面的上升速率最高，几乎是同期全球平均水平的三倍。去除全球平均海平面上升的影响后，太平洋海平面上升的信号主要集中在热带西太平洋和西南太平洋两个海区。 对于热带西太平洋，已有研究表明海平面上升趋势受太平洋年代际振荡（IPO）的调制，上世纪90年代以后IPO的相位转换伴随的赤道信风加强导致了海平面的加速上升。相比之下，西南太平洋海平面的低频变异及其与气候模态的关系尚未明确，特别是由于缺乏长期观测资料，难以区分IPO和南半球环状模（SAM）两种典型的气候模态对西南太平洋海平面低频变异的相对贡献。 胡敦欣院士团队基于长达70年的验潮站观测数据和IAP格点化数据对该问题进行了研究，发现即使去除全球平均海平面上升的影响，西南太平洋海平面仍存在年代际和长期上升趋势两种时间尺度的低频信号，进而通过约化重力模式揭示了其变异机制，并量化评估了IPO和SAM的相对贡献。结果表明，与气候模态相关的风应力旋度异常通过局地Ekman抽吸和Rossby波西传过程共同调控西南太平洋海平面的低频变异：在长期时间尺度上，SAM几乎可以解释全部的海平面上升趋势，且主要由局地Ekman抽吸控制；在年代际时间尺度上，IPO可以解释58%的海平面变化，由局地Ekman抽吸和西传Rossby波共同调控。该成果对深入认识和应对西太平洋海平面快速上升具有重要意义。 该研究由硕士研究生孙婧璇、张林林研究员和胡敦欣院士共同完成。研究得到了国家重点研发计划、中国科学院战略先导科技专项（B类）、国家自然科学基金等项目的联合资助。 文章信息： Sun, J., Zhang, L.*, & Hu, D. (2022). Decadal and long-term variability of sea level in the Southwestern Pacific during 1948–2018. Geophysical Research Letters, 49, e2022GL098747. https://doi.org/10.1029/2022GL098747
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  • 《中国科学院海洋研究所揭示伪菱形藻毒素合成基因的起源与演化机制》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：熊萍
    • 发布时间：2024-11-26
    • 近日，中国科学院海洋研究所陈楠生团队在Communications Biology期刊发表论文“伪菱形藻软骨藻酸毒素合成基因的起源与演化”，在成功构建13种伪菱形藻属（Pseudo-nitzschia）物种基因组的基础上，通过比较基因组分析，探讨了神经毒素软骨藻酸（domoic acid）合成基因的起源与演化机制。 1987年在加拿大爱德华王子岛暴发的多列伪菱形藻（Pseudo-nitzschia multiseries）藻华导致3人死亡和100余人住院治疗，引起全球关注，研究发现多列伪菱形藻合成的神经毒素软骨藻酸是致病因素。近年来，伪菱形藻藻华在全球海域频发，对生态环境及人类和海洋动物健康造成了极大的负面影响，其中影响最大的于2015年春季发生在太平洋西北海岸，主要由澳洲伪菱形藻（Pseudo-nitzschia australis）引发，其胞内软骨藻酸毒素达到了历史最高水平，导致美国象拔蚌、珍宝蟹、岩石蟹捕捞关闭以及加拿大贝类捕捞的关闭。迄今为止，全球共有61种伪菱形藻物种得到鉴定，其中在29种中检测到了软骨藻酸毒素。我国海域检测到了包括多列伪菱形藻和尖刺伪菱形藻等（Pseudo-nitzschia cuspidata）11种产毒伪菱形藻物种，也检测到了软骨藻酸的累积，具有极大的生态风险。然而，绝大多数的产毒伪菱形藻的近缘物种为非产毒伪菱形藻物种，表明毒素合成基因具有复杂的起源和演化历史。美国科学家通过比较转录组分析于2018年成功解析了多列伪菱形藻的软骨藻酸合成基因，这一发现为解析伪菱形藻毒素合成基因的起源和演化提供了契机。 该研究利用三代DNA测序技术以及Hi-C基因组辅助组装方法，首次成功构建了伪菱形藻属3个物种的染色体水平基因组，包括尖刺伪菱形藻（Pseudo-nitzschia pungens）、柔弱伪菱形藻（Pseudo-nitzschia delicatissima）和多列伪菱形藻。为了开展比较基因组研究，探索软骨藻酸毒素合成基因的起源与演化机制，团队构建了另外10个伪菱形藻属物种的基因组草图。通过比较基因组分析、遗传进化分析和蛋白质结构的AlphaFold2模拟分析，科研人员提出了“一次获得、多次独立丢失（SAMIL）”的软骨藻酸毒素合成基因的起源与演化模型。该研究为解析伪菱形藻物种毒素合成基因的起源与演化提供了依据，将促进更加系统的研究，也为开发针对产毒伪菱形藻的快速检测技术提供了支撑。 该项目由中国科学院海洋生态及环境科学重点实验室陈楠生团队联合马来西亚大学海洋与地球物理研究所廖翠萍（Chui Pin Leaw）教授团队共同完成，博士生何子岩和徐青为共同第一作者，陈阳、刘淑雅、宋会银和王绘参加了该研究，陈楠生为通讯作者。本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（B类）等项目资助。 文章信息: Ziyan He#, Qing Xu#, Yang Chen, Shuya Liu, Huiyin Song, Hui Wang, Chui Pin Leaw, Nansheng Chen*. Acquisition and evolution of the neurotoxin domoic acid biosynthesis gene cluster in Pseudo-nitzschia species. Communications Biology, 7: 1378 (2024). https://doi.org/10.1038/s42003-024-07068-7.
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