【基金項目成果介紹】2024年海洋科學與極地科學結題項目主要研究成果

本文按二級申請代碼分別總結了海洋學科2024年度結題項目主要研究進展。

1　物理海洋學　

在大洋環流方向，結合WOA18（World Ocean Atlas 2018）觀測數據、ECCO（Estimating the Circulation and Climate of the Ocean）再分析數據以及全球高分辨率地球系統模式數據，發現大西洋洋中脊以東中深層存在北大西洋深層水的傳輸路徑，通過定量計算表明東部路徑承擔了約一半的北大西洋深層水從副極地向副熱帶的輸運量（負責人：顧思凡，項目批準號：42106001）。依托菲律賓海關鍵站位的最新潛標長期連續觀測資料、大量斷面觀測數據以及數值模式，從菲律賓海全海盆尺度深入探討并揭示了菲律賓海深層環流的空間結構及時間變異特征，闡明了菲律賓海深層水團和混合時空特征，探索構建了菲律賓海深層三維環流框架（負責人：周春，項目批準號：42076027）。

在中尺度與亞中尺度海洋學方向，利用衛星觀測數據和高分辨率海洋模式數據，結合動力學分析、數學工具和人工智能方法，設計了基于拉格朗日粒子的特定尺度渦擴散系數診斷方法，探討了多個渦混合參數化方案在特定尺度情形下的適用性，提出了新的特定尺度渦混合經驗公式（負責人：陳儒，項目批準號：42076007）。

在近海動力學方向，通過理論分析、數值模擬和現場觀測，揭示了潮汐河口中科氏力、差異平流和彎道離心力3種機制產生的橫向環流在河口縱向動力過程中的作用，發展了潮流水道中彎道環流的解析理論（負責人：程鵬，項目批準號：42076008）。

2　海洋化學

在海洋物理化學方向，圍繞芯鞘納米纖維離子響應自修復涂層的構筑及其與陰極保護協同防腐蝕機制，明確了涂層界面修復的電化學演變特征及涂層—基體協同成膜機制，建立了涂層愈合與剝離劣化的動力學耦合模型，系統完善了復合涂層的自修復防腐理論框架（負責人：王巍，項目批準號：42076039）。

在海洋有機地球化學方向，搭建了一套低空白、高效率的天然海水氨基酸痕量分析系統，建立了惰性溶解有機碳微生物可利用性與總濃度的函數關系，闡明了濃度對惰性溶解有機碳微生物可利用性影響的限度，深化了對海洋惰性溶解有機碳儲存能力的認識，為未來海洋碳匯研究提供了重要的科學依據（負責人：沈淵，項目批準號：42106040）。

在海洋生物地球化學方向，分析了長江口及鄰近海域的水體和沉積物中的微生物利用有機質的過程和途徑，挖掘了長江口不同動態環境下有機質的高維動態信息及微生物的代謝功能，為精細化研究海洋碳循環過程和環境微生物代謝功能提供了新方法（負責人：吳偉超，項目批準號：42106046）。

3　海洋地質學與地球物理學　

在海洋沉積方向，融合海洋沉積學、有機地球化學和人工智能等多學科，揭示了近海有機碳儲存效率的高空間異質性和沉積物的侵蝕—再分配過程，提出了活性鐵與有機碳結合方式的轉變是影響沉積有機碳保存的新機制，刻畫了河流—近海體系顆粒有機碳來源、組成及年齡的全球格局（負責人：王成龍，項目批準號：42106056）。

在古海洋與古氣候方向，基于伊比利亞鉆孔MD95-2039 中有孔蟲的地球化學組成特征，重建了反映海水酸度的碳酸根離子濃度，揭示了千年時間尺度上深海碳儲存和大氣CO2變化之間的內在聯系，明確了南大洋的通風作用對深海大氣CO2排放的控制作用，為深海碳循環和營養物質循環調控機理提供了新的機制性認識（負責人：于際民，項目批準號：42076056）。

在海洋巖石學與地球化學方向，揭示了低分熔熔體地幔交代作用是造成全球上地幔Fe同位素不均一的主要成因，提出了“不均一地幔向洋脊方向流動產生南太平洋近脊海山/海山鏈”的全新假說，為理解洋脊—地幔柱相互作用的起因和過程提供了全新的地球化學證據（負責人：郭鵬遠，項目批準號：42076048）。

4　生物海洋學與海洋生物資源　

在海洋生物多樣性與生物地理學方向，解決了海山最具多樣性的八放珊瑚的分類鑒定問題，提出熱帶西太平洋海山是全球深海金柳珊瑚多樣性中心的論點，發現西太平洋交聯區淺海山和深海山八放珊瑚等生物具有特異性和低連通性，建立了全球海山環境和生物多樣性數據庫（負責人：徐奎棟，項目批準號：41930533）。

在海洋游泳生物方向，精準追溯了藍點馬鮫的洄游、生長等生活史過程，闡明了水溫等環境變化對藍點馬鮫早期生長、產卵日期的影響，闡釋了ENSO等氣候極端事件對藍點馬鮫洄游和種群聯通性的影響（負責人：田永軍，項目批準號：41930534）。

在海洋底棲生物方向，通過集成分析構建了胚殼發生酸化響應的模型，證實了海洋酸化通過干擾鈣穩態影響碳酸鈣沉積是胚殼酸蝕受損的主要途徑，為貝類應對海洋酸化精準干預體系的構建提供了科學依據（負責人：趙力強，項目批準號：42076121）。

在海洋生物資源利用方向，完成了青環海蛇的全基因組測序、組裝與注釋，系統解析了藥用海洋生物海蛇的生物資源基因庫，建立了用于多肽—蛋白質相互作用預測的算法，挖掘出理化性質較好的多肽SN61-4G，對炎癥性腸病表現出顯著的治療效果（負責人：陸一鳴，項目批準號：42076094）。

5　海洋生態學與環境科學　

在海洋生物間相互作用與海洋生態系統動力學方向，揭示了大洋富營養細菌和寡營養細菌的共存及相互作用，及其在海洋高分子量有機質生物地球化學循環中的重要作用和生態意義（負責人：張熙穎，項目批準號：42076151）。

在海洋生態環境與污染物行為過程方向，揭示了湍流作用下懸浮泥沙顆粒對分散油滴的彈射碰撞力是油沙聚合體形成的主要作用機制，進而構建了可充分體現消油劑作用的溢油分散模型和油沙聚合體形成動力學模型（負責人：熊德琪，項目批準號：42076167）。

在海洋種群生態學方向，闡明了牡蠣攝食對環境變化響應的規律，構建了牡蠣動態能量收支模型和集群牡蠣密度的生態參數化方案，進而構建了海灣物理—生態模型，評估了大規模牡蠣筏式對深圳灣水動力和富營養化的影響（負責人：毛獻忠，項目批準號：42076150）。

6　河口海岸學　

在河口海岸動力沉積與動力地貌方向，通過自主研制的湍流驅動絮凝實驗裝置，全面分析了絮團的幾何特性、沉降速度及平衡絮凝條件，提出了基于實驗測量的絮凝沉降參數化新方案（負責人：葉雷平，項目批準號：42106160）。通過野外現場觀測、遙感分析和室內實驗相結合的方法，闡明了牡蠣礁在宏觀和微觀尺度上的形態特征，發現高懸沙濃度和低效的水流模式是造成牡蠣礁退化和牡蠣死亡的主要原因（負責人：于謙，項目批準號：42076172）。

在河口海岸動力方向，基于現場觀測和數值模擬，確定了長江口浮游植物垂向結構的主要類型和動力學特征，揭示了潮汐等動力過程對沖淡水潮際變化和浮游植物分布特征的調控機制（負責人：王一鶴，項目批準號：42106162）。

7　海洋遙感　

在海洋遙感信息智能處理技術方向，構建了基于海洋大數據與人工智能的全球時空生態模型（Global Spatio-Temporal Ecological Model，STEE），獲取了全球硅藻和甲藻等8種主要浮游植物類群的高精度時空分布結果，突破了傳統生物光學算法過度依賴水色數據的局限性（負責人：沈芳，項目批準號：42076187）。

8　海洋物理與觀測探測技術

在海洋聲學方向，基于海豚聲吶系統結構解剖工作，形成了完整的海豚聲吶目標探測數值模型，揭示了海豚目標探測的聲傳播物理過程，揭示了在野外自由移動及水族館人工圈養條件下海豚聲吶在目標探測過程中的聲學行為與聲吶信號特征，闡明了其目標探測過程中的信號動態調控特性（負責人：宋忠長，項目批準號：42106181）。

9　海洋數據科學與信息系統　

在海洋數據處理與質量控制方向，研究了投棄式溫度儀（Expendable Bathythermograph，XBT）、南森瓶和哺乳動物攜帶儀器的偏差并提出偏差訂正方案，發展了基于局部加權散點圖平滑（Locally Weighted Scatterplot Smoothing， LOWESS）的熱含量趨勢計算方法，發展了“超級集合”的思路，構建了多樣本集合數據集，量化了溫度和熱含量的誤差時空結構（負責人：成里京，項目批準號：42076202）。

10　海洋系統與全球變化　

在海洋系統動力過程與全球氣候變化方向，基于多源觀測數據、高分辨率數值模式數據，刻畫了挾帶黑潮高鹽水的中尺度渦在南海北部的時空特征，證實了渦旋在呂宋海峽的多尺度水交換中不可忽略的作用（負責人：曾麗麗，項目批準號：42076209）。

在全球變化的海岸系統響應方向，重建了嚴格質控的福建沿海全新世海平面變化曲線，揭示了全新世海平面變化對沉積物匱乏型海岸地貌演變的影響，建立了硅藻—古鹽度轉換函數和硅藻—古高程轉換函數，并應用于研究區古沉積環境重建（負責人：余鳳玲，項目批準號：42076207）。

11　海洋工程與環境效應　

在海洋牧場及其環境效應方向，建立了圍欄網衣系統力學分析的理論和數值計算模型，形成了有效的網衣安全分析手段，提出了網衣剪切破壞新理論，梳理了樁柱式圍欄網衣系統的力學特性規律，構建了實用化的設計理論（負責人：桂福坤，項目批準號：42076213）。

12　海洋災害與防災減災　

在海洋動力災害方向，基于耦合數值模式和現場觀測，形成了我國高風險區臺風風暴潮—海浪災害再分析數據集，構建了基于機器學習的臺風風暴潮預報模型，研發了預報服務產品及應用軟件，為沿海地區業務化部門防災減災提供技術支撐（負責人：胡珀，項目批準號：42076214）。

在海洋地質災害方向，依托自主研發的環形水槽實驗裝置，開展了海底碎屑流沖擊懸跨管道的實驗與數值分析，建立了沖擊力的量化方法，深入闡釋了海底碎屑流對懸跨管道沖擊力的形成機理（負責人：錢學生，項目批準號：42106198）。

13　海洋能源與資源　

在海洋天然氣水合物資源方向，基于室內模擬實驗結果、摩爾—庫倫準則和有限元理論，建立了南海水合物藏水平井開采的多場耦合模型，研究了水合物水平井開采過程中地層變形主要影響因素，揭示了開采過程中地層破裂、沉降規律與特征，以及地層孔隙壓力、骨架應力變化規律，構建了地層沉降預測模型（負責人：駱汀汀，項目批準號：42106210）。

14　海陸統籌與可持續發展　

在海陸人地關系與協調發展方向，通過綜合測度模型與評價方法，對海島綜合承載力與陸海統籌發展關系進行了多角度的綜合評價，提出了加強海島資源的高效利用與優化配置、推動海島生態環境的保護與修復、促進海島產業結構的優化升級以及加強海島社會經濟的全面發展的資源配置與優化路徑，為海島地區的可持續發展提供有力支撐（負責人：狄乾斌，項目批準號：42076222）。

15　極地科學　

在極地物理海洋方向，基于動力協調模式開展了西北冰洋波弗特流渦混合層鹽度收支平衡過程研究，闡明了波弗特流渦強度變化對各個鹽度收支項的貢獻，揭示了波弗特流渦不同強度時期下混合層內淡水流動路徑的調整與變化規律（負責人：鐘文理，項目批準號：42076225）。

在極地遙感方向，開展了極地排水湖盆及周邊植被時空動態變化特征研究，刻畫了2000—2020年35337次熱喀斯特湖泊排水事件，揭示了多年凍土區熱喀斯特湖泊面積變化趨勢以及氣候變化對湖泊排水事件的潛在影響，闡明了熱喀斯特排水湖盆植被綠度總體高于非熱喀斯特排水湖盆的現象（負責人：程曉，項目批準號：41925027）。

--結束--

主辦單位：中國科學院西北生態環境資源研究院

國家自然科學基金委員會地球科學部

主 編：郭正堂 院士

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