2012年在罗弗敦海盆布放了一套海气耦合浮标，其中2012年8月5日-27日共23天的数据相配齐备，捕捉到了一次强南风经由和一次强北风经由。通过对大风时期海气热通量进行分析探花 眼睛妹，给出了夏令北欧海暖流区海气互相作用的一般特征。

由于北大欧好意思暖流的存在，即使在夏令，北欧海暖流区的海温也高于气温，经常情况下海洋向大气开释感热和潜热。咱们的不雅测标明，夏令南风将暖潮湿流运送至北欧海。由于气温升高接近海温，海洋向大气的热传输较弱，感热开释被减弱。由于南风运送的水汽实足充足，扼制了海水挥发，导致海洋潜热开释也被减弱。气温的升高导致大气灵验回放射增多，海洋示寂的净长波放射减少。因此，即使大风引起热烈的湍流搀杂，南风也引起感热、潜热和长波放射大幅减小，海洋的总热通量不到60 W/m2。咱们将其称为阻热效应。阻热效适时期海洋放热少而得到的短波放射很强，导致海洋的热量破费很少（图1）。

夏令北风将干燥的冷空气运送到北欧海，海气温差变大以及大风引起的热烈湍流作用不错促进海洋向大气传热，使海洋的感热开释飞速增多；干燥的空气有益于促进海水挥发，热烈的湍流作用使海洋的潜热开释也飞速增多；空气中水汽含量少、气温低，导致大气回放射减少，海洋示寂的净长波放射增多。北风时期海洋通过感热、潜热以及净长波放射示寂能量，咱们将其称为散热效应。在本次浮标不雅测中，散热效适时期海面热通量悉数达到240 W/m2，是阻热效适时的四倍以上。

由于夏令北风占比较少，北欧海暖流区主要以阻热效应为主。阻热效适时期海洋失热少而吸收的热量多，夏令北欧海会储存多数能量，这些能量会随海流运送到北冰洋，起到加快北极变暖的作用。而到秋冬季节北风为主时则以散热效应为主，海洋向大气开释多数能量，是北欧海暖水的主要散热期。本项盘问的盘问规则适用于高纬度温情的海洋，在北极圈内，北欧海是唯独有多数暖水的海域，对发生在这个海域的散热效应和阻热效应需要有更深刻的意志。

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图1 不雅测时期两次风经由中长波放射、感热和潜热通量的变化

三种海外主流的北极卫星遥感冰速产物评估和分析

利用2009-2017年IABP浮标冰速数据，较系统地评估了不同时期鉴识的遥感反演冰速产物在北冰洋内区和弗拉姆海峡隔壁海区的阐发。规则暴露，对北冰洋内区而言，一天鉴识的NSIDC遥感冰速冬季漏洞合座大于夏令，冬季高估了波弗特海南部海冰的反气旋式通顺，低估了从喀拉海流向格陵兰岛北部的穿极流。五种两天鉴识冰速产物均方根漏洞大小与源数据分辨率和算法的先进性关系，OSISAF-ASCAT空间分辨率最低，漏洞最大，OSISAF-Merged并非分辨率最高的产物，但漏洞最小，更先进的反演算法能够灵验改善较低分辨率被迫微波冰速产物的“粒子化”特征。关于四种使用换取反演算法的冰速产物，三天鉴识的冰速漏洞取决于源数据分辨率，空间分辨率最高的Ifremer-AMSR冰速均方根漏洞最小。摄取三天鉴识反演的冰速由于能够忽略短时候轨范海冰通顺，得到的冰速均方根漏洞低于两天鉴识的冰速。在弗拉姆海峡，除Ifremer-AMSR外，其他不同时期鉴识的冰速产物由于经向冰速更大，均具有较大的经向偏差和漏洞。Ifremer-AMSR冰速漏洞偏小标明，普及原始数据分辨率比优化的反演算法及会通技艺对普及冰速较快区域冰速产物性量更灵验。

图2 (a)-(e)折柳代表北冰洋内区Ifremer-AMSR、OSISAF-AMSR、OSISAF-SSM、OSISAF-ASCAT、OSISAF-Merged相对IABP浮标冰速漏洞踪点散布，红圈包含了均方根漏洞小于的点，蓝圈包含了均方根漏洞小于的点，玄色十字位置透露X和Y标的冰速相对原点的偏移，PCT透露百分比集度

1976-2018年北极固定冰时空变化特征分析

盘问规则暴露，北极固定冰主要出当今每年1-6月份，且散布于加拿大败极群岛的忐忑水谈、东西伯利亚海沿岸、拉普捷夫海和喀拉海。20世纪80年代早期，北极固定冰年最大范围可达2.3 × 106 km2，至2018年减少了0.6 × 106 km2。1976-2018年间北极固定冰范围呈现出−1.1 ± 0.5 × 104 km2/yr (10.5%/decade)的权贵减小趋势，相对变化率高于通盘北极海冰的减小速率(5.2%/decade)。如图1b所示，2008-2018年间北极固定冰最大范围比拟1976-2007年间减小了15%，从延迟序列来看，近十年来每年固定冰冬夏令范围均小于1976-2007年间的欢欣态平均值。

北极17个分区中仅白令海海域的固定冰范围偏激执续时候呈现出相似的增多趋势。北极固定冰最大冰厚（>2.5 m）出现于加拿大败极群岛，冰厚增多快率也最高，达0.1 m/yr，该场面粗略归因于此海域多年冰的输运与积存。而东北航谈（图4）的固定冰平均厚度仅为1.57 m，且呈现出较大的空间变化性。其变化率（-1.2 cm/yr）远小于北极海冰的平均冰厚变化速率（-5.1 cm/yr）。平均而言，固定冰平均执续时候为44周，且以−0.06 ± 0.03 weeks/yr的速率执续减小。北极固定冰范围和冰厚减小速率与合座海冰比拟均较小，这标明北极海冰剧烈衰减场面主要发生在浮冰区，而较大的相对范围示寂指出北极固定冰区将更早更快的参加无冰状况。对北极沿岸地区固定冰的分析股东了对北极海冰变化的全面意志，同期得到了可用于北极航谈盘问的相干数据。

图3（a）1976-2018年北极固定冰范围年际变化；（b）2008-2018（新序列）年北极固定冰范围年际变化

图4 1976-2018年东北航谈及西北航谈固定冰范围变化

CMIP5和CMIP6 历史推行中BCC_CSM 北极海冰的模拟规则的评估

利用北京欢欣中心欢欣系统方法(BCC_CSM) 在最近两个耦合方法比较规划(CMIP5 和CMIP6) 的历史推行模拟规则，对北极海冰范围和冰厚的模拟性能进行了比较。规则标明：CMIP6改善了CMIP5模拟海冰范围季节变化过大的问题，总体上更接近不雅测规则；两个CMIP 推行阶段中BCC_CSM 模拟的海冰厚度都偏小，但CMIP6 推行对夏令海冰厚渡过薄问题有所革命。通过对影响海冰生消经由的冰面和冰底热相差的分析意志到，8−9 月海洋热通量、向下短波放射和倒映率对模拟规则的漏洞影响较大，CMIP6 推行在这些方面有较大改善；而12 月至翌年2 月，CMIP5 模拟的北极海冰范围偏大主如果海洋热通量偏低所导致，CMIP6 模拟的海洋热通量较CMIP5 大，但北大欧好意思表层海流的改善才是巴芬湾隔壁海冰外缘线位置改善的主要原因。CMIP 推行模拟的夏令海冰厚度偏薄主如果因为6−8 月海洋热通量和冰面热相差都偏大，而CMIP6 推行模拟的夏令海冰厚度有所改善主如果由于海洋热通量和净短波放射的改善（图5）。海冰模拟规则的改善与CMIP6 海冰模块和大气模块参数化的革命有奏凯和曲折的关系，通过更动短波放射、冰面倒映率和海洋热通量，使BCC_CSM 方法对北极海冰的模拟性能也得到灵验普及。

图5  6−8 月垂直标的总热相差、海洋热通量、冰面热相差、湍流通量、净放射通量、净长波放射、净短波放射、倒映率、向下短波放射的散布

北极中央区经向水汽运送的主要通谈

本盘问摄取两套再分析数据探花 眼睛妹，分析了1979-2015年北极中央区的经向水汽运送，发现了水汽经向运送的主要通谈。北极中央区有四条终年存在且较为平稳的水汽运送通谈，折柳位于拉普捷夫海、加拿大群岛和格陵兰岛两侧，它们在兼并标的的输运频率皆逾越了70%。此外，楚科奇海还存在一条仅在融冰-结冰期（3-9月）出现的季节性运送通谈。通过以上通谈的水汽占通盘75oN纬圈上水汽运送的60%-80%。拉普捷夫海、楚科奇海和加拿大群岛这三条通谈组成了较平稳的北极水汽通谈。比年来北极太平洋扇区的经向水汽运送增多，融冰-结冰期尤为清亮。波弗特高压的增强，使得通过北极太平洋扇区的水汽由净输出转为净输入（图6），相配于中央区每十年增多960km3液态水。而水汽经向运送的年际变化则主要出当今拉普捷夫海和东格陵兰岛的运送通谈上。此外，融冰-结冰期北极中央区水汽运送的增多与5年冰面积的快速减少密切相干（相干通盘达到-0.78），20世纪80年代以及最近十年两者险些同步变化。

图6 a.1979-2015年北极大气经向水汽运送的欢欣态散布（NCEP-NCAR）及主要水汽通谈，b.太平洋扇区三条通谈的水汽运送强度变化（CSP—楚科奇海通谈；LSP—拉普捷夫海通谈；CAAP—加拿大败极群岛通谈）

热带太平洋盐度变化：2015-2017盐度荒谬

本盘问利用Argo海水盐度府上、海流同化数据和同期大气再分析数据，研讨了盐度趋势变化和相干能源经由。淡化海区的盐度荒谬集结在搀杂层内，从海区东部迟缓扩张到通盘热带太平洋北部的大范围区域内；而咸化海区的盐度荒谬出当今温跃层隔壁，在荒谬事件中也具有权贵的演变经由。2015年-2017年的盐度荒谬事件权贵更动了表层盐度的永恒变化（图7）。盐度平流和挟卷是形成这一盐度荒谬的主要能源因素，其中盐度平流的孝敬最大，在淡化海区执续而权贵，在咸化海区中后期的影响较为隆起，体现为海洋环流的诊治，另外次表层的挟卷经由也不成淡薄。除此除外，影响盐度荒谬的因素还包括表层淡水通量和大轨范风场的运转，次表层密度抵偿引起的跨密度面搀杂也有着进攻影响。盐度荒谬以及永恒变化不错较好的反馈公共欢欣变化的更动，亦然臆度天下大洋欢欣变率的一个进攻方针。

图7 2004-2014年和 2004-2017年热带太平洋表层和次表层（100 m）盐度线性变化趋势，以及两个时候段内表层盐度趋势之差的权贵海域（e）

南北极海冰关于公共名义温度非线性响应的孝敬

本盘问初次发现公共海名义温度（SST）对大小换取、记号违反的外免强呈现出较强的非线性响应特征，标明了非线性是欢欣系统的固有秉性。除此除外，本盘问发现岂论免强来自于那儿，冷免强形成的降温总会强于热免强形成的升温，且呈现出相配相似的空间散布，意味着咱们咫尺的欢欣系统自己存在着一种趋冷的模态性响应（图9），因此，咱们咫尺正在阅历的公共升温极有可能是被非线性作用中庸（减缓）之后的规则。非线性响应的量值在南北极达到最大，尤其是在海冰边际隔壁，且呈现出很强的季节变化特征。“温度归因法”观点的规则标明非线性的生成和倒映率反馈和垂直递减率反馈唇一火齿寒。进一形势，通过在欢欣方法中扼制海冰的形成、去除季节变化，考证了海冰是导致非线性特征的根源，而季节变化算作“放大器”不错将其进一步放大。

图8 位于南纬55度的免强激励出的（a）线性和（b）非线性响应。黑线为原始值，蓝线为无季节变化的情况，绿线为无海冰情况，红线为两者都无的情况。

北极高密集度冰区海冰的快速溶解偏激极点低值事件分析

利用好意思国冰雪中心（NSIDC）高分辨率海冰密集度等多种数据，界说了北极高密集度冰区（high concentration ice region: HCIR）海冰变化指数，在此基础上盘问了1989-2017年HCIR海冰多轨范变化特征偏激极点低值事件的可能形成原因。规则标明：北极HCIR海冰密集度具有权贵的单峰型季节变化特征， 4月密集度最高，9月密集度最低，年较差达17.70%，兼有夏令融冰期短、冬季结冰期长且执续平稳的特色。HCIR海冰存在权贵的年际年代际变化，在2007年发生了年代际转化以后，海冰变化指数的年际变化幅度和频次清亮加强，且在2016、2012、2007、2011、2008和2010年交替出现海冰快速溶解的密集度极点缩短事件（图9a）；2016年9月初HCIR海冰密集度达到历史最低值，接近50%。对HCIR海冰密集度极点低值事件的统计盘问标明，29年间共出现874天（次）极点低值事件，约占总频次的8%；空间上海冰密集度的缩短主要出当今沿HCIR领域线一带，存在巴伦支海-喀拉海北缘的斯瓦尔巴群岛-北地群岛和东西伯利亚-波弗特海两个中心区域（图9b），该空间散布与气旋式大气环流（图9c）引起的北冰洋Ekman飘浮的辐散散布（图9d）相一致。这标明HCIR海冰密集度的极点缩短，与极涡的能源作用关系，同期风场对海冰的能源辐散作用还会引起HCIR晴明水域的扩大，进一步加强海冰倒映率的正反馈机制，使得热力和能源作用耦合起来共同影响HCIR海冰的加快溶解。

图9 1989-2017年北极高密集度冰区海冰变化指数的每日距平序列（a）（玄色：89-06年，红色：07-17年，图中蓝色虚线是89-17年的线性趋势线，黄色为89-06年线性趋势线，绿色为07-17年线性趋势线）以及基于北极高密集度冰区海冰密集度极点低值事件的夏令（7-9月）合成场。(b) 海冰密集度距平场； (c)名义2m气温距平场（填色等值线）、海平面气压场（玄色等值线）和850hPa 风场（矢量）；(d)风生Ekman飘浮（矢量）偏激对应的散度场（填色等值线），其中图b-d中的绿色实线均代表北极高密集度冰区的范围领域

渤海海冰的年际变化偏激预告盘问

本文盘问了渤海海冰的季节内和年际变化特征，分析了不同时期轨范冰情变化的影响因子，基于瑕瑜时操心神经麇集（LSTM）和可预告模态分析（PMA）法折柳成立了延迟期和年轨范的冰情预告模子。最初通过合因素析和总结分析，盘问了影响辽东湾海冰变化的局地和大轨范环流因子，并基于一种深度学习材干——瑕瑜时操心神经麇集（LSTM），成立了辽东湾海冰延迟期预告模子。规则标明（图10），LSTM模子能较好地预告出将来15d辽东湾海冰的总体发展趋势、浮冰外缘线离岸距离的回荡变化及峰值发生时候等要道特征，1-15d预告的平均全都漏洞为4.1-5.7 海里，均方根漏洞为5.4-7.5海里。LSTM模子的预告时效可达到15d，较咫尺海冰数值预告（5-7d）的时效延长一倍，且运算速率极快，能够省俭多数的预备资源和时候资本。该模子的成立为利用深度学习材干开展海洋顺心象预告提供了一种新想路。

图10 LSTM的1~15 d预告规则与实测规则对比

北欧海低空大气的东西回荡模态对大气遥相干的“中继站”作用

北欧海上空的VP暴清楚除了表征北极涛动的全区一致型模态外，还阐发出一个东西向辐合辐散反位相的东西回荡型模态（图11a，b）。该模态与一支洞开北大欧好意思涛动（NAO）和欧亚遥相干（EU）的复合型大气遥相干波列关系（图11c），北欧海表层潜热和感热荒谬加热通过影响低空大气的荒谬辐合辐散，与北大欧好意思偶极子型海温荒谬加热共同作用，加强了NAO荒谬环流；同期高空大水波导作用（图11d，e）加强了从北欧海到东亚的EU波列，使得位于NAO和EU之间的北欧海成为洞开NAO和EU大气遥相干波列的“中继站”，进而通过这种复合型大气遥相干波列将北大欧好意思与东亚大气环流规划起来，形成对东亚地区天气欢欣的良友影响。

图11 北欧海秋冬季低层速率势EOF第二模态的空间场（a）与时候序列PC2（b）。（c）500hPa北半球位势高度对PC2的总结场，玄色虚线内为通过95%权贵性考试的区域。（d）（e）PC2典型正（负）位相下的T-N波作用量（箭头）及对应的准地转流函数（等值线）

通过宏基因组学盘问揭示了极地海洋微生物的结构与功能

本盘问以极地地区28个站位麇集到的60份海水样品（其中北极海域29份，南极海域21份）为盘问对象，通过宏基因组学的盘问技巧与材干，系统表述了极地海洋微生物群落结构和代谢功能特色、极地与温带海域微生物群落结构的各异性。并在此基础上，通过对拼接获取的214个细菌基因组进行深刻分析，对极地海洋微生物的基因组结构与功能偏激符合极地环境的潜在机制进行了系统推崇。该盘问效果关于完善公共海洋微生物组的意志具有十分进攻的价值和作用。

图12 极地海洋微生物群落结构组分相对品貌散布图（门级水平）

北极海洋细菌Polaribacter sp. SM1127胞外多糖能够促进大鼠皮肤伤口愈合和防护大鼠皮肤冻伤

盘问了SM1127胞外多糖对大鼠皮肤的创面愈合促进和冻伤防护的作用。划痕实验标明，SM1127胞外多糖能促进东谈主皮肤成纤维细胞的迁徙。在Sprague-Dawley (SD)大鼠全层皮肤创伤实验中，通过宏不雅不雅察和组织学查验发现SM1127胞外多糖能够普及伤口愈合率，促进组织拓荒。在SD大鼠皮肤冻伤实验中，SM1127胞外多糖预处理大鼠皮肤可权贵普及冻伤伤口愈合率，促进损害皮肤的拓荒。这些规则标明SM1127胞外多糖能够促进皮肤伤口愈合和防护皮肤冻伤，在医药限度具有雅致的应用后劲。

图13 SM1127胞外多糖对大鼠全层皮肤创伤伤口拓荒的影响

北簇新式PL7亚眷属褐藻胶裂解酶底物定位机制的结构与分子基础

该盘问以实验室分离自北极褐藻Laminaria的一株冷单胞菌菌株分泌的一种新式褐藻酸裂解酶AlyC3为盘问对象，基于对卵白系统发生疏析和酶学性质的盘问，提议了成立多糖裂解酶7眷属内一个以AlyC3为代表的新的亚眷属，即亚眷属6。该亚眷属卵白能够特异性降解甘雨糖醛酸聚糖。此外，结构和生化分析标明，AlyC3是同源二聚体，代表了第一个二聚的内切型褐藻酸裂解酶结构。AlyC3的酶活力可被NaCl激活，并摄取新式的盐激活机制，即盐度通过影响AlyC3的集结状况来诊治酶活性。这是AlyC3符合海水盐度的一种计谋，与其他盐激活的褐藻酸裂解酶的激活机制不同。作家进一步观点了酶的失活突变体与甘雨糖醛酸二糖的卵白-底物复合物结构。通过对卵白结构的分析和生化考证，揭示了AlyC3的催化经由。

图14 褐藻酸裂解酶AlyC3催化经由暗示图

南极海绵共附生真菌Aspergillus insulicola HDN151418代谢产物

摄取正相和反相硅胶柱色谱、Sephadex LH-20凝胶柱色谱、中压液相色谱（MPLC）以及高效液相色谱（HPLC）等当代分离纯化材干，从菌株SRDP-39均分得8个化合物，其中 3个为新颖的aspochracin类环三肽化合物（Sclerotiotides M-O，1-3）（图15），应用高分辨率质谱、核磁共振谱、紫外光谱、红外光谱、化学转换、Marfey法等材干技巧和其理化性质深信了一皆化合物的平面及立体结构。行使基于氢-氢，氢-碳适值常数以及NOE相干信号的构象分析和Mosher法到手措置了已知化合物Sclerotiotide L（4）柔性侧链手性中心的立体构型。抗菌盘问规则发现，该类化合物（Sclerotiotides M-N，1-2）对蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）、副溶血性弧菌（Vibrio parahemolyticus）、草分枝杆菌（Mycobacterium phlei）以及耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（methicillin-resistant coagulase-negative staphylococci）等菌株具有一定的扼制活性，为进一步盘问开发新式抗菌药物提供了进攻的药用先导结构类型。

图15 菌株SRDP-39均分离得到的化合物结构暗示图

 

南极海绵开端真菌Penicillium sp. HDN151272次级代谢产物

对菌株Penicillium sp. HDN151272代谢产物进行盘问，从该菌株均分离到3个新的苯醌类化合物ketidocillinones A-C (1−3)，3个化合物均以烯醇-酮式互相转换的体式存在（图16）。生物活性测试标明，化合物Ketidocillinones B和C（化合物2，3）对Mycobactrium phlei， Pseudomonas aeruginosa， Methicillin Resistant Coagulase-Negative Staphylococci (MRCNS) and Bacillus cereus等多种不同细菌暴清楚抗菌活性，化合物2的MIC为1.56-12.50 µg/mL，化合物3的MIC为6.25 - 25.00 µg/mL。

图16 Penicillium sp.菌株分离得到的化合物结构暗示图 

南簇新菌分离与轻视盘问

摄取纯培养材干分离培养南极长城站和中山站12个站点泥土样品中的微生物，共获取482（代表菌株序列收录号为MW227555-MW237831）株细菌，其中细菌290株，放线菌192株。上风属为嗜冷杆菌属（Psychrobacter，12%）、假单胞属（Pseudomonas，10%）和节杆菌属（Arthrobacter，9%）。有七株菌的16S rDNA序列与已知序列相似性较低，为细菌新种（表1），一皆完成新菌轻视责任。

表1 分离菌株中筛选出的潜在新菌

Table 1. The potential novel species of isolated bacteria

探花 眼睛妹