金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室施祺研究员团队联合美国路易斯安那州立大学、广东海洋大学以及广西大学等单位，开展了南海珊瑚记录的不同地质时期强ENSO事件研究。相关研究成果发表在国际期刊Global and Planetary Change上，金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所博士陶士臣为论文第一作者、副研究员严宏强和研究员施祺为论文通讯作者。具有2‒8年周期的厄尔尼诺‒南方涛动（ENSO）事件是对全球生态系统、水资源以及农业和海洋渔业生产等最具影响的年际气候事件，中等及以上强度的ENSO事件（<-1℃或>1℃；以下称为强ENSO事件或ENSO事件）对我国东部季风区的影响尤为明显。然而，受限于较短的器测记录，当前研究对该类强ENSO事件及其与气候环境关系的理解依然有限。生长于热带海洋中的大型滨珊瑚，因具有可开展高精度U-Th测年、取样分辨率高（周‒年）、生长时间长（100‒300年）以及对气候环境变化响应敏感等特点，成为研究高分辨率气候环境变化的理想材料。研究团队通过分析我国南海黄岩岛和西沙群岛的滨珊瑚骨骼氧同位素和生长率等记录，定量重建了不同时期ENSO事件。结果显示，在冰期（282 ka），相对温暖时期（1376‒1500 CE），小冰期（1520‒1676 CE）以及现代暖期（1937‒2015 CE）等时段，均存在强ENSO事件，但在相对温暖时期似乎更为活跃，同时发现在相对温暖的1376‒1450 CE阶段，也存在类似于1997年的超强厄尔尼诺事件。随着全球持续变暖，未来强ENSO事件的活动趋势值得关注。另外也发现，在季节性到百年际时间尺度上，影响珊瑚氧同位素变化的主导因素有所不同。上述研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发、广东省基金以及广西大学基金等支持。相关论文信息：Tao,Shichen.,Liu,Kambiu,Yan,Hongqiang*,Meng,Min,Yu,Kefu,Shi,Qi,Zhang,Huiling,2024a. The history of the El Niño–Southern Oscillation and sea surface salinity during 1376–1500 CE reconstructed by Porites coral δ18O from Huangyan Island,South China Sea. Global and Planetary Change 243,104622. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104622Tao,Shichen,Liu,Kambiu,Yan,Hongqiang*,Meng,Min,Zhang,Huiling,Wu,Yi,Yu,Kefu,Shi,Qi*,2024b. SST and ENSO activity 282,000 years ago reconstructed from Porites coral in the South China Sea. Global and Planetary Change 237,104455. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104455研究区示意图以及滨珊瑚骨骼样品的X光片黄岩岛珊瑚氧同位素记录的ENSO事件西沙群岛珊瑚生长率记录的ENSO事件
金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室施祺研究员团队联合生态环境部华南环境研究所、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）等单位，在南海珊瑚礁区碳收支研究取得重要进展,首次定量计算了南海珊瑚礁区碳收支。海洋中的珊瑚礁区汇聚了大量碳酸盐，是重要的碳酸盐库，同时，钙化作用会产生CO2，使得珊瑚礁区表现为大气CO2的源。查明珊瑚礁区二氧化碳的收支总量，对于应对碳达峰-碳中和具有重要意义。南海珊瑚礁分布广泛，从南部的曾母暗沙到北部的台湾恒春半岛均有分布，其总面积约8000 k㎡。近年来，研究团队对南海不同纬度、不同地貌类型的珊瑚礁区海气CO2交换通量、有机碳储量及碳酸钙储量进行了统计分析。研究结果显示，南海珊瑚礁每年向大气释放约0.37‒1.59×105吨碳，是大气CO2的源，而每年进入珊瑚礁区沉积物的碳储存量高达1.66‒3.78×106吨碳（>98%为碳酸盐沉积），这一数值远超海‒气界面的二氧化碳排放量。南海珊瑚礁在碳储存方面具有重要作用，是海洋碳汇的重要组成。南海珊瑚礁图片不同地貌类型珊瑚礁区碳循环过程示意图上述研究成果发表在Frontiers in Marine Science和Regional Studies in Marine Science等上。金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋所副研究员严宏强为论文的第一作者，博士陶士臣和研究员施祺为论文共同通讯作者。上述研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划以及广东省自然科学基金等支持。相关论文信息：Yan,H.,Shi,Q.,Xu,L.,Zhang,H.,Zhao,M.,Tao,S. Carbon budgets of coral reef ecosystems in the South China Sea. Frontiers in Marine Science,2024,11:1335662. https://doi.org/10.3389/fmars.2024.1335662Yan,H.,Tao,S.,Xu,L.,Shi,Q.,Wang,Y.,Zhao,M.,Zhou,S.,Liu,X. Distribution and air-sea fluxes of CO2 in coral reefs in the Greater Bay Area,China. Regional Studies in Marine Science,2024,80: 103895. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2024.103895Yan,H.,Shi,Q.,Yu,K.,Tao,S.,Yang,H.,Liu,Y.,Zhang,H.,Zhao,M. Regional coral growth responses to seawater warming in the South China Sea. Science of The Total Environment,2019,670: 595-605. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.03.135Yan,H.,Yu,K.,Shi,Q.,Lin,Z.,Zhao,M.,Tao,S.,Liu,G.,Zhang,H. Air-sea CO2 fluxes and spatial distribution of seawater pCO2 in Yongle Atoll,northern-central South China Sea. Continental Shelf Research,2018,165: 71-77. https://doi.org/10.1016/j.csr.2018.06.008Yan,H.,Yu,K.,Shi,Q.,Tan,Y.,Liu,G.,Zhao,M.,Li,S.,Chen,T.,Wang,Y. Seasonal variations of seawater pCO2 and sea-air CO2 fluxes in a fringing coral reef,northern South China Sea. Journal of Geophysical Research- Oceans，2016,121(1):998-1008. https://doi.org/10.1002/2015JC011484Yan,H.,Yu,K.,Shi,Q.,Tan,Y.,Zhang,H.,Zhao,M.,Li,S.,Chen,T,Huang,L.,Wang,P. Coral reef ecosystems in the South China Sea as a source of atmospheric CO2 in summer. Chinese Science Bulletin,2011,56(7):676-684. https://doi.org/10.1007/s11434-011-4372-8
金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室（LTO）、全球海洋与气候研究中心（GOCRC）以及广东省海洋遥感重点实验室（LORS）的王春在研究员团队近期在 Geophysical Research Letters 上发表研究成果，揭示了两类大西洋尼诺—中部型（CA）和东部型（EA）对北大西洋飓风活动的不同影响及其作用机制。该研究第一作者为LTO博士王海丽，通讯作者为研究员王春在，同时参与研究的还有LTO研究员张磊。近期研究表明，大西洋尼诺现象显著影响热带大西洋强飓风的形成和发展，并增加飓风袭击加勒比海岛屿及美国的风险。最新的研究进一步将大西洋尼诺分为两种类型，即中部型（CA）尼诺和东部型（EA）尼诺，分别表现为大西洋赤道中部和东部的海表温度异常升高。这两种类型的大西洋尼诺对全球气候系统的影响各不相同，研究通过对观测数据和再分析数据的深入分析，探讨了这两种大西洋尼诺对大西洋飓风活动的不同影响。研究发现，CA尼诺会增强北纬20°以南的飓风活动，CA尼娜则更容易促进北纬20°以北的飓风生成（图1）。当CA尼诺与ENSO共同作用时，热带飓风活动会受到显著影响；相比之下，EA尼诺的影响则较少受到ENSO的干扰。这表明，CA尼诺与ENSO之间的相互关系比EA尼诺更为紧密。此外，CA尼诺对飓风的影响显著强于EA尼诺，主要是通过改变垂直风切变、相对涡度和垂直速度等大气条件实现的。相比之下，东部型尼诺则主要通过调节相对湿度和非洲东风波来影响飓风活动（图2）。研究深入探讨了不同类型的大西洋尼诺对北大西洋飓风的差异化影响，为理解大西洋飓风活动背后的复杂机制提供了新的视角。这些发现不仅有助于更准确地预测飓风的路径和强度，还为改进季节性飓风预测提供了重要参考。本研究得到了国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划项目和金沙威尼斯欢乐娱人城专项的资助。相关论文信息：Wang,H.,C. Wang,& L. Zhang,2024: Differentiated impacts of central and eastern Atlantic Niño on hurricane activity in the tropical North Atlantic. Geophys. Res. Lett.,51,e2024GL112178.原文链接：https://doi.org/10.1029/2024GL112178图1. (a)–(d):CA尼诺（CA+）、EA尼诺（EA+）、CA尼娜（CA-）和EA尼娜（EA-）期间TC（热带气旋）异常生成（色阶）、异常轨迹密度（黑色实线和虚线）和海表温度异常（红色和蓝色实线）的空间分布。(e):(a)–(d)中棕色框内年平均主要飓风（3至5级）数量图2. CA和EA尼诺指数与非洲东风波AEW（a-b）和飓风生成指数GPI（c-d）的相关性分布图
近日，金沙威尼斯欢乐娱人城深圳先进技术研究院郑海荣院士、邱维宝研究员、刘成波研究员团队，与西安交通大学李飞教授团队合作，开发了一款新型超灵敏、宽带透明超声换能器，突破了透明超声换能器性能瓶颈，实现了高分辨、大视场、快速光声显微成像，为基于透明换能器的光声成像、声光多模态成像的生物医学应用铺平了道路。近日，金沙威尼斯欢乐娱人城深圳先进技术研究院郑海荣院士、邱维宝研究员、刘成波研究员团队，与西安交通大学李飞教授团队合作，开发了一款新型超灵敏、宽带透明超声换能器，突破了透明超声换能器性能瓶颈，实现了高分辨、大视场、快速光声显微成像，为基于透明换能器的光声成像、声光多模态成像的生物医学应用铺平了道路。研究成果以“Transparent ultrasonic transducers based on relaxor ferroelectric crystals for advanced photoacoustic imaging”为题发表在Nature Communications期刊上。论文第一作者分别是西安交通大学和深圳先进院联培博士生邱超锐、深圳先进院张志强副研究员和徐智强副研究员。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55032-0?utm_source=rct_congratemailt&utm_medium=email&utm_campaign=oa_20241204&utm_content=10.1038/s41467-024-55032-0透明超声换能器可以高密度集成声学模块和光学模块，是光声成像以及声光多模态成像走向应用的关键。传统超声换能器是非透明的，存在光路和声路的空间耦合难题，导致成像系统复杂以及近场盲区等问题。已报道的透明超声换能器性能难以跟传统超声换能器相媲美，严重影响成像质量，限制了透明超声换能器的实际应用。本工作基于新型透明压电单晶，设计优化了透明换能器新型结构和制备工艺，突破了透明换能器性能瓶颈，性能可以与传统非透明换能器相媲美，甚至超过了一般传统非透明换能器性能；基于研制的高灵敏度宽带透明换能器，实现了微米级高分辨率的活体小鼠耳朵微血管光声显微成像和脑血流动态成像。（a）PIN-PMN-PT透明压电单晶实物照片及性能对比，（b）新型透明超声换能器结构示意图、实物照片、及性能对比，（c）活体小鼠耳朵毛细血管高分辨率光声成像，（d）癫痫模型小鼠脑血流动态光声成像。透明压电超声换能器简介压电超声换能器以其灵敏度高、结构简单，设计灵活等优势，在生物医学超声技术中应用广泛。透明压电超声换能器是一种基于透明压电材料研制的新型换能器，通过压电层、匹配层、背衬层和电极的透明化设计，可以使换能器在满足超声波的接收和发射等基本功能的同时，还能够允许光路的径直通过，从而有利于各种光学系统的介入和光学操作的实施，是光声成像、声光多模态成像技术的理想选择。新型透明压电单晶传统超声换能器大都基于锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷和铌镁酸铅-钛酸铅（PMN-PT）压电单晶材料制备，是不透明的。当前制备透明超声换能器的常用透明压电材料是铌酸锂（LiNbO3）单晶。但是铌酸锂单晶压电性能不高，制备的透明换能器灵敏度和带宽都不佳，限制了铌酸锂透明换能器的实际应用。西交李飞教授团队通过新型的交流极化工艺开发了高透光率（~70%）的PIN-PMN-PT透明压电单晶，且具有优异的压电性能和温度稳定性（相变温度~120℃）。高性能透明超声换能器基于开发的高性能PIN-PMN-PT透明压电单晶，设计了石英玻璃和环氧树脂双层声匹配层方案，通过优化双层声匹配层制备工艺，大幅度提高了透明换能器声波传输效率，同时设计优化了新型电极引线结构和ITO透明电极的性能，从而实现了透明超声换能器超高灵敏度（双路插入损坏-17.6dB）和带宽（~80%），实现了透明换能器性能突破。研制的透明换能器灵敏度和带宽分别是目前已报道的性能最佳透明换能器的3.5倍和1.3倍，可以与传统非透明换能器性能相媲美，甚至超过了一般的传统非透明换能器性能。活体小鼠高分辨率、大视场、快速光声显微成像基于研制的透明超声换能器开发了光学分辨率光声显微成像系统（OR-PAM），首次实现了基于透明换能器的脑疾病模型连续动态成像应用。传统的非透明换能器和已报到的部分透明换能器因为灵敏度低，需要对成像结果进行多次平均，严重影响成像速度（单次成像时间几分钟或以上）；或者需要采用声透镜等声场聚焦器件来提高探测灵敏度，导致成像系统的探测视场非常小（几十微米）。本工作研制的高性能透明换能器突破了上述限制，使得成像系统可以通过二维振镜光学扫描实现对活体组织大视场（毫米级别）、快速（帧率0.8Hz）高分辨（微米级别，可分辨单根毛细血管）成像。未来方向未来研究可以在透明换能器、成像技术和成像应用三个层面继续推进。首先，在透明换能器方面，由于高的介电常数，PIN-PMN-PT透明压电单晶在制备阵列超声换能器上更有优势，研制透明阵列换能器一方面可以将成像视场扩展到厘米级别，另一方面有利于实现超声、光声、光学等多模态融合成像。其次，在成像技术方面，可以采用高重频激光器并结合高速扫描方案继续提升基于透明换能器的OR-PAM的成像速度，实现视频帧率成像。第三，在成像应用方面，可以将透明换能器本身作为颅窗材料，从而消除常用的光声脑成像颅窗材料（如PDMS或PVC薄膜）对信号的衰减，并且方便脑成像操作以及实现荧光等多模态脑成像；另外，可以充分利用透明换能器体积小、重量轻的优势，实现头戴、贴片等可穿戴成像应用。<!--!doctype-->
喀斯特地貌区土壤浅薄、岩石渗漏性强，地表水体（如溪流水和塘库）少。在表层岩溶泉水分布密度低、流量小的偏远村落，集蓄硬质路面雨水成为居民解决生产生活用水的普遍做法。然而，由于对喀斯特山区道路及其路堑边坡系统径流路径及产流机制认识不清，该区针对道路的雨水集蓄工程的选址及设计缺乏理论依据，导致收水效率普遍偏低。为此，研究团队基于长时序山坡浅表层多界面水文水化学监测及同位素技术（2019年5月至2022年5月共计156次降雨事件），深入揭示了喀斯特山区道路边坡系统的主要产流路径和多界面径流触发机制，系统评估了利用喀斯特山区道路系统集蓄雨洪径流的潜力，明确了影响道路边坡系统地上-地下径流分配比例的主控因素。喀斯特地貌区土壤浅薄、岩石渗漏性强，地表水体（如溪流水和塘库）少。在表层岩溶泉水分布密度低、流量小的偏远村落，集蓄硬质路面雨水成为居民解决生产生活用水的普遍做法。然而，由于对喀斯特山区道路及其路堑边坡系统径流路径及产流机制认识不清，该区针对道路的雨水集蓄工程的选址及设计缺乏理论依据，导致收水效率普遍偏低。为此，研究团队基于长时序山坡浅表层多界面水文水化学监测及同位素技术（2019年5月至2022年5月共计156次降雨事件），深入揭示了喀斯特山区道路边坡系统的主要产流路径和多界面径流触发机制，系统评估了利用喀斯特山区道路系统集蓄雨洪径流的潜力，明确了影响道路边坡系统地上-地下径流分配比例的主控因素。研究发现：（1）喀斯特区土壤-表层岩溶带剖面岩溶风化程度随深度增加逐渐降低，水分垂向入渗性能由表层岩溶带顶部的40 mm/h逐渐降低到表层岩溶带底部的8 mm/h，这为喀斯特山坡浅表层横向径流的发生提供了重要的物理结构基础。喀斯特自然山坡地表径流系数为2.2%，修建道路过程中形成的路堑边坡，促使原本在浅表层运移的表层岩溶带横向伏流从工程创面出露（占降雨量的16.0%），使得山坡整体雨水资源利用率提高至18.2%。（2）监测期间年均降雨量为1468 mm，整个道路边坡径流集蓄系统可实现年雨洪径流收集量达到34,287 L m–1 a–1，表现出可观的雨洪径流集蓄效率。其中，土壤-表层岩溶带侧向流为263 L m–2 a–1（按单位集水区投影面积计算）或25,808 L m–1 a–1（按单位道路长度计算，即一米的道路边坡系统可以收集的水量），该径流量是道路上方截获地表径流及道路本身地表径流两者之和的3倍，使其成为喀斯特山区道路边坡系统的主要径流组分（占总径流量的76%）。（3）道路边坡系统98%的径流量发生在雨季，土壤-表层岩溶带侧向流表现为蓄满产流机制，降雨量和前期土壤含水量是影响道路边坡系统产流过程的主要气象因子。本研究结果基于多界面水文长期原位监测，明确了喀斯特山区修建道路所揭露的土壤-表层岩溶带系统是整个道路系统中的重要产流路径，为研发山区道路系统地表径流-表层岩溶带侧向流联合集蓄技术提供了重要理论支撑。目前，西南喀斯特区95%的居民点实现了道路村村通，累计建成公路网总里程达43万公里。因此，有必要将道路系统中土壤-表层岩溶带横向径流的发生潜力，作为喀斯特山区雨水集蓄系统设计和优化布局的重要依据。相关研究成果以Enhancing rainwater harvesting efficiency in karst terrains: The role of road intercepted soil-epikarst lateral flow为题发表在环境类Top期刊Journal of Environmental Management，陈洪松研究员为论文通讯作者，付智勇副研究员为第一作者。图 1 地表径流(SR)和土壤-表层岩溶带侧向流(SEF)对道路边坡系统径流(RCF)的贡献图2 喀斯特山区道路系统主要产流路径及其降雨水量分配特征论文链接
