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理论应用研究海洋对极端天气的响应
2010-07-09 | 编辑:陈桂英、卢著敏 | 【  】【打印】【关闭

陈桂英,女,中国科学院南海海洋研究所研究员,博士生导师,内波动力学科组长。1999年天津大学流体力学专业获硕士学位,2005年南开大学凝聚态物理专业获博士学位,其间1991.10-1992.10英国诺丁汉大学访问学者。现在主要研究方向为海洋内波动力学、光信息处理等,近5年内在《Geophysical Research Letters》、《Optics Letters》、《Journal of Applied Physics》、《Applied Optics》和《Optics Communications》等国际著名杂志上发表SCI论文近30篇。其中,“All-optical time delay relay based on bacteriorhodopsin” 一文被美国物理学会和美国物理研究所联合期刊收录在《Virtual Journal of Biological Physics Research》。在顶级刊物发表论文5篇。2005年6月因科研成果突出获香港查济民“求是奖”。主持和参与国家自然科学基金、高技术发展研究计划“863”项目、中国科学院知识创新工程重大项目、中国科学院知识创新工程重要方向项目等6项。

中国科学院南海海洋研究所海洋内波动力学科组成立于2006年,学科组组长陈桂英研究员结合自己多年在光信息科学、流体力学的研究和科研管理经验带领学科组成员及研究生在短短的几年间内,发挥整个团队创造力,在光信息处理、中尺度涡、台风引起的海洋内波现象等领域进行研究,取得了丰硕的研究成果:

利用有机材料开发智能化光信息处理器件

物理海洋学科的发展依赖于新的观测技术的发展和成熟。观测技术的发展依赖于材料、器件、整体集成与应用等综合因素。开关是用于各种仪器的最基本的单元,课题组在一年来用偶氮类、细菌类薄膜根据其不同的特性在非相干系统、相干系统实验和理论研究了光开关,图像处理器等。另外,还利用各种偶氮膜的快慢特性,篩选出了合适的波长,设计了不同参数的光学延时器件以满足不同的需求,它是智能化器件的一个基本单元,在各种智能化装置中它可体现控制定时的作用。2008-2009年,在国际国内刊物如Optical materials, Optics communications, Chinese physics, Optick上发表了All-optical switching characteristics of ethyl red doped polymer film,Measurement of nonlinear refractive index of ethyl red by interference of capillary, 等5篇SCI论文。并申报发明(申请号200910143526.4)、实用新型专利(申请号200920157871.9),专利名称:“一种基于偶氮有机薄膜的光控定时开关系统”各一项。

经典海洋对台风响应问题蕴含新的思想

台风(在大西洋被称为飓风)是大气-海洋系统的重要部分,对海洋起搅拌机的作用。台风为海洋提供强大的机械能输入,因此台风是驱动海洋环流的动力之一。在台风的机械搅拌作用下,上层海洋(从海洋上混合层到100米以下)的垂向混合大大增强,从而对大尺度海洋环流和气候变化产生深刻影响,此外,台风引起海洋深层富含营养盐的冷水上涌,为浮游植物和浮游动物的生长提供了便利条件,对海洋生态和渔业起着重要作用。因此海洋对台风的响应长期以来一直是物理海洋学研究的热点问题之一。然而,过去大部分关于这个问题的研究工作的焦点集中在上层海洋的对台风的响应。

近年来,卫星遥感观测新发现对台风所致海洋响应的基础研究提出了新的要求。一些研究者通过海洋水色遥感资料对马尾藻海(Sargasso Sea)1998-2001年间发生的13个台风事件后的浮游植物爆发进行了系统探讨,发现台风过境以后所产生的浮游植物爆发主要应归功于营养盐上涌而非浮游植物的上涌,由于马尾藻海是贫营养海区,因此他们认为这些上涌的营养盐应来源于海洋的深层。另外一些研究者对墨西哥湾(Gulf of Mexico)三个台风之后的生态和物理过程进行遥感分析,也得到相似的结论。此外,南海陆架区域的海底石油管道经过一段时间以后极易被掏空,据猜测也与台风在海底产生的海底强流对海床的磨损有关。这些实际观测中的问题都直接和一个理论问题相关,即台风到底如何对海洋中深层水体环流产生作用?

课题组通过和美国Woods Hole海洋研究所黄瑞新教授合作,利用经典的Ekman层理论,对于静止台风作用下海洋的响应进行了理论分析,获得了一些简单的解析解。我们的理论分析表明,静止台风强迫下海洋环流结构和大气中台风结构相似,均是从底层辐合然后从上层辐散呈螺旋状结构。这个简化的理论结果基本被海洋环流模式证实。这部分工作已被提交到国际知名物理海洋学杂志《Journal of Physical Oceanography》。尽管这个问题是一个经典课题,但是我们的研究有可能改变物理海洋学界长期对该问题的认知,是创新的一个典型案例。




























 
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