论文柴扉把脉海洋预测未来是关于预测未来方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关预测未来的5种方法论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
孕育地球生命的海洋,正因人类的活动而发生着改变.
近年来,赤潮、绿潮、极端缺氧等有害生态现象频繁出现在我国近海.海洋生态环境的破坏,已为人类敲响警钟.而生态环境的任何改变,都极有可能导致海洋生态系统、生物多样性、渔业资源的变化,进而影响人类社会的可持续发展.
柴扉现任国家海洋局第二研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室主任,20余年来一直从事着物理一生物地球化学模型的研究工作,并在海洋生态环境模拟和预测、生态环境演变机制和碳循环等方面做出了国际一流的成果和突出的贡献.
他说：“我们迫切需要减少科学上的不确定性,摸清和掌握整个生态系统、尤其是地球上最大的碳库——海洋的碳收支清单,以及海洋酸化对海洋生态系统的影响.”
聚焦海洋生态环境
上世纪80年代,柴扉就读于中国海洋大学（原山东海洋学院）物理海洋学专业,开启了一段海洋探索之旅,从此再也没有离开过.
他的研究内容包括许多：营养盐在海洋中的输送,对初级生产力和碳循环的影响；铁对全球生产力和碳循环的影响；人类活动对全球气候和边缘海环境的影响；海洋生态系统预测等总的来说,弄清海洋如何调控全球碳循环以及海洋生态环境的演变机制是他关注的两大研究方向.
他告诉记者,由于人类过度使用化石燃料,大量的二氧化碳被释放到整个地球系统中,其中26%的二氧化碳被海洋吸收,44%的二氧化碳停在了大气当中.日积月累,如今大气中的二氧化碳浓度超过400PPM,这是过去一百万年以来从未出现过的现象.
“这个浓度,依照目前的趋势,还会继续增长.而且二氧化碳作为温室气体,肯定会造成全球变暖.如今全球变暖的温度已经超过了1,2℃,而2015年是0.9℃.过多的热量集中到海洋里面,这是否会导致海洋吸收二氧化碳的能力改變,这一切还有很多未知和不确定.”
柴扉坦言,海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分,但人类目前对其了解甚少,更是难以预测未来的变化趋势.如果海洋吸收二氧化碳的能力降低,将会导致更多的二氧化碳停留在大气当中,加重温室效应.因此,利用物理和生物化学模型及观测资料、弄清海洋吸收二氧化碳能力的控制因子,是他和许多科学家致力要解决的问题.
另一方面,全球变暖导致了气候环境的变化,不仅使得海水温度升高,还将伴随海水酸化.而海洋生态环境作为有机的统一体,任何海域某一要素的变化,都有可能对邻近海域或者其他要素产生直接或间接的影响和作用.
更为严重的是,人类的某些活动也在影响着海洋生态环境.例如,过度捕捞鱼类,使得海洋中的渔业资源急速下降,导致海洋生态结构的改变；过多使用化肥,导致海水富营养化,产生一系列生态灾害性事件,包括赤潮的发生.
生物依赖环境,环境影响生物的生存和繁衍.当占据地球表面积71%的海洋生态环境遭受破坏,尤其是可能带来我们不可预知的后果时,弄清海洋生态系统的演变机理及其预测就变得格外重要,这也一直是国际海洋科学的重大前沿问题.
“海洋生态系统的演变包含了非常复杂的物理和生物化学过程,一方面,生态系统的结构、功能及时空演变受物理、化学和生物过程的控制；另一方面,生态系统变化也会影响碳循环及全球气候变化等物理、化学过程.”
面对如此复杂的系统,柴扉首先建立了生物化学系统模型（简称“CoSiNE”）,该模型描述了多种浮游植物和浮游动物受环境因素（如温度、光、流场等）以及各种营养盐（如氮、磷、硅和铁等）的影响,以及海洋中的碳循环.
通过将该模式和区域动力学模型（简称“ROMS”）耦合,他建立了ROMS-CoSiNE耦合模式.该耦合模式已被成功用来研究北太平洋初级生产力的年代际变化,赤道太平洋海域营养盐的时空变化,铁元素以及硅元素在高营养盐低叶绿素海域对浮游植物以及整个生态系统的影响,以及中国南海初级生产力受环境因素的影响等.
紧接着,他又将ROMS-CosiNE同渔业模式耦合,来分析以及预报渔业资源（如金枪鱼和鳀鱼）的种群和数量分布,以及温度和初级生产力对鱼类分布及生长过程的影响.
这些模型的建立和完善,为研究和预测海洋生物动力学演变过程提供了关键手段和方法.目前,他已成功将该些模型应用于中国近海,揭示了气候变化对太平洋及边缘海碳循环的影响过程,并量化了边缘海碳的过程和收支平衡的变化规律.
虽然取得了一些成果,但在柴扉看来,他还有很长的路要走.每当谈起海洋生态环境变化趋势,他的心情总是沉重的.“在人类活动和全球变化双重压力影响下,我国近海生态环境持续恶化,生态环境安全和海洋经济可持续发展受到严重威胁.我们亟需从科学的角度阐明我国近海生态环境变化的核心机制,并发展物理一生态耦合数值预报技术,提升我国海洋环境安全保障能力.”
为此,2016年,由他负责的国家重点研发计划“海洋环境安全保障”重点专项——中国近海和太平洋高分辨率生态环境数值预报系统已经开始启动.该项目拟针对我国近海和邻近太平洋,建立能融合多源观测的高分辨率物理一生态耦合模式,自主研发海洋生态环境业务化数值预报系统.
“通过项目研究,我们不仅能了解和认识生态环境变化的规律,更重要的一点是为中国近海的经济发展提供一些科学的建议.”柴扉总结道.
走进学科交叉
多年来,柴扉一直围绕着学科交叉探索海洋的秘密.在他看来,多学科的交叉背景能使自己更加宏观、多角度地看待复杂的海洋生态系统.而当初使他走上这条交叉研究之路的,则是一次偶然的相遇.
在普林斯顿大学攻读硕士期间,柴扉得到了杜克大学Richard T,Barber教授的赏识,并鼓励他毕业后到杜克大学跟随他从事生物海洋学研究.而在此之前的10余年,柴扉一直从事着海洋动力学方面的研究,并打下了良好的基础.在硕士毕业之际,他选择了到杜克大学尝试新的研究方向——生物海洋学.
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参考文献：
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