当期目录

南海土台风,是在南海局地形成的热带气旋的统称。本文选用1949—2014年CMA-STI 整编的“热带气旋最佳路径数据集”,对研究区域范围(5°～22.5°N、105°～120.5°E)的南海土台风强度及强度变化特征进行了探讨。结果表明:(1)南海土台风强度随时间的变化曲线呈近似对称的“漏斗状”,即强度从弱—强—弱的变化,在最大强度前后6 h时域内强度变化最显著,夏季台风强度变化比冬季快。(2)土台风强度存在1个增强中心,位于海南岛以东的南海北部近海区域,在中国华南沿岸陆区则减弱明显;台风增强/减弱区域随着季节变化而南北移动,夏季主要在北部近海/近岸区域18°~23°N附近,冬季随台风活动南移至10~18°N附近靠近西部近海/近岸区域,且冬季的平均减弱速率较夏季大。(3)东向移动的土台风最大强度一般比西向移动的强,其中夏季东移台风平均强度最大,冬季西移台风强度最小;夏季东移台风最大强度前后强度变化最快,冬季西移台风变化最慢;夏季西移台风强度分布呈北强南弱、东移台风强度呈东北向带状分布,冬季东、西移台风强度分布皆呈西强东弱,这种空间分布差异,主要是台风移动路径随季节变化而形成的。(4)海上活动时间的长短与台风最大强度的大小、变化幅度成正比。海上活动时间较短的台风,以西行路径为主,强度的分布较均匀,平均强度较弱,增强/减弱中心较多而小,增强/减弱速率较慢;反之,海上活动时间较长的台风,以东行路径居多,强度的分布呈多中心状,平均强度较强,增强/减弱中心较集中且广阔,增强/减弱速率较快。

赤道西风爆发现象(西风爆发)是指赤道表面西风突然增大的现象,已有研究表明赤道太平洋西风爆发与ENSO (El Niño-Southern Oscillation) 有密切的关系。本文就西风爆发现象在CMIP5中的模拟情况进行了相关评价,并将其与观测结果进行对比;同时对西风爆发与ENSO的关系、西风爆发与MJO的关系进行了细致的分析与评价。研究结果表明,模式可以很好地再现西风爆发随厄尔尼诺事件发生而向东移动的现象,这主要是由于赤道太平洋西风爆发与赤道太平洋海表温度有很好的对应关系。在大部分模式中,西风爆发领先于厄尔尼诺的发生,并对厄尔尼诺的发展有着相应的影响。与前人的研究结果不同,利用蒙特卡洛验证法证明MJO不能显著地增加西风爆发发生的概率,这一点也在大部分CMIP5模式中有所体现。

对渤海湾西岸QG01钻孔12.7~17.4 m段沉积物进行了粒度测试、X射线衍射(XRD)和光释光(OSL)测年,分析了该段岩心的黏土矿物特征及其对古气候的响应。该段沉积物由砂质粉砂、粉砂质砂和黏土质粉砂组成,平均粒径介于4.11~7.79 Φ之间;黏土矿物以伊利石为主,其次为绿泥石和高岭石,蒙脱石含量最少。将伊利石结晶度(KI)和黏土矿物组合比值((伊利石+绿泥石)/(高岭石+蒙脱石))作为古气候替代指标,发现当KI与黏土矿物组合比值反映的气候变化趋势一致时,可反映气候变化特征;当KI与黏土矿物组合比值反映的气候变化趋势不一致时,沉积物来源发生改变,不能反映气候特征。

多波束声纳数据可以有效记录海底地形地貌和底质特征信息。本文利用船载多波束数据对慢速扩张的卡尔斯伯格脊60°~61°E洋脊段的典型构造地貌单元的后向散射强度特征进行了研究,在此基础上,分析了该洋脊段的构造和岩浆作用强度特征。结果表明,洋脊段I以构造拉张作用占主导,脊轴及附近后向散射强度为-29 dB左右,裂谷壁高差可达1 200 m以上,裂谷内断裂发育,裂谷侧翼高度与裂谷宽度的比值为78.7~126.2,裂谷两侧翼部线性构造较少,但轴向正断层面更宽,倾角更小;与洋脊段裂谷中段相比,末端火山活动频率较低但喷发规模较大,火山机构数量和体积也更大,且可发育深大断裂获取深部热源。洋脊段II以岩浆作用占主导,脊轴及附近后向散射强度达-35 dB,裂谷内轴向火山脊发育,裂谷壁高差小于500 m,裂谷侧翼高度与裂谷宽度的比值为77.6~116.8,裂谷两侧翼部线性构造数量众多、长宽比较大且呈近似对称,相邻线性构造之间沉积物广泛分布。通过提取挖掘与底质属性密切相关的多波束后向散射强度数据,结合海底地形地貌的分析,可以为洋中脊的构造和岩浆作用强度的定量研究提供有效的证据。

2015年10月,利用便携式宽频带地震仪在祁连山老虎沟12号冰川上进行了9 d的冰震观测,在台站的震动信号中识别出大量与冰川动态特性相关的冰震。根据信号的频率等特征,可将其分为短周期冰震和长周期冰震。短周期冰震的持续时间大多在0.1 s以下,频谱集中在20~100 Hz之间,其数量可达每天6 600个,占所检测到冰震的绝大部分。长周期冰震持续时间可达几十秒至数小时,其地震波形频率集中在0.1~10 Hz,观测期间检测到296次长周期冰震。对比冰震发震时间和当地气温发现:气温下降,短周期冰震事件数量快速增加;气温升高,短周期冰震数量逐渐减少。短周期冰震的发震时间分布呈现出以1 d为周期变化的特征。利用麦克斯韦模型模拟的冰川在气温影响下的应力变化可以解释观测到的冰震日变性:当气温下降,冰川温度下降,冰体积收缩并产生应变,相应的拉张应力使得冰裂隙破裂而产生短周期冰震信号。

盐沼是全球温带及亚热带地区的主要滨海湿地类型之一,具有重要的生态服务功能。本文以盐城沿海区域为例,利用近30 a来的6期遥感卫星图像,通过简单的植被覆盖指数(NDVI)粗提取和目视解译的方法分析了该区域盐沼的时空演变,并对引起这些变化的影响因子进行了探讨。结果表明,近30 a来研究区盐沼面积呈大幅度先升后降又小幅度上升的趋势,至2015年盐沼面积减少了约18 km²;盐沼的空间位置不断向外扩张,最大扩张距离达到了5.5 km,盐沼的宽度也随着时间不断变化;盐沼植被类型发生了不同程度的演变,景观指数表明景观破碎化程度不断加剧,獐毛、碱蓬、芦苇大量减少,单一的互花米草覆盖湿地。对盐沼时空变化起到影响的自然因素和人为因素中,围垦活动的影响最为显著。

2017年6月在珠江口及近岸海域61个站位采集了悬浮颗粒物生物硅(BSi,biogenic silica)和叶绿素a(Chl a)。利用RAGUENEAU et al(2005)提出的碱提取法测定了悬浮颗粒物生物硅,探讨不同环境条件下BSi浓度以及碱性提取液中岩源硅(LSi,lithogenic silica)的干扰程度。结果显示,Chl a质量浓度范围为0.06~8.64 μg·L^-1,悬浮颗粒物BSi浓度从低于检测限到14.3 μmol·L^-1,LSi浓度范围为0.00~9.56 μmol·L^-1;LSi/(LSi+BSi)比均值为0.38 mol·mol^-1。提取液中测得的Si/Al比均值为2.42 mol·mol^-1,与RAGUENEAU et al(2005)报道值接近。研究区域内的表层BSi反映了硅藻的生物量,与Chl a存在显著线性相关。LSi对BSi测量的干扰程度存在明显的空间差异,总体上近岸BSi和LSi高,LSi/(LSi+BSi)比低;外海BSi和LSi低,LSi/(LSi+BSi)比高;河口内BSi低,LSi高,LSi/(LSi+BSi)比高;上升流区BSi和LSi高,LSi/(LSi+BSi)比高;底层较表层具有更高的LSi和LSi/(LSi+BSi)比。最后,对常用的几种碱提取法在应用时存在的问题作了探讨。

以莱州湾为例,基于GIS和地理空间模拟框架,结合海洋生态红线区分布,建立了海域使用活动对海洋生态环境的潜在压力评估模型,空间量化评估多种海域使用活动对海洋生态环境的潜在影响。结果显示,多种海域使用活动的潜在压力总体呈近岸高于远岸、湾顶>东部>西部的分布特征;压力高值区集中于距岸10 km以内海域和5 m水深以内海域;海洋特别保护区、海洋自然保护区及重要河口生态系统等类型的海洋生态红线区受到开放式养殖、围海养殖、盐业用海活动的压力较大,需要对其进行重点监控。研究揭示了莱州湾海域使用活动对海洋生态环境潜在压力的空间分布格局,为海洋生态红线落地实施和海域使用管理提供决策依据。

水下机器人的耐压舱设计要求在满足总体指标的前提下,最大限度地提高设计强度与稳定性,同时尽可能降低质量。本文使用ANSYS Workbench中的Design Explorer模块,对耐压舱进行快速优化设计,一次获得多个优化候选结果,经过对比分析得到最优设计方案。然后,针对装配形式进行接触分析,确保大压力条件下结构不会在接触面发生失效破坏。最后,对舱体结构进行稳定性分析,确保结构能够在大深度环境中不发生失稳破坏。本研究为水下机器人耐压舱体快速优化设计、强度和稳定性校核提供了参考。

本文通过对自20世纪80年代以来九龙江口-厦门湾海域的表层沉积物重金属调查数据进行对比分析,确定了各区域重金属含量的平均水平,对表层沉积物重金属含量分布作了概述,同时根据潜在生态风险指数法的需要确定了各重金属元素含量的背景值,为该区域重金属含量的研究和评价以及背景值提供了参考数据。结合2016年8月该区域表层沉积物重金属含量调查数据,进行了总体潜在生态风险评价,结果表明:九龙江口-厦门湾海域的表层沉积物重金属潜在生态风险情况并不乐观,厦门东部水道部分海域重金属潜在生态风险以轻度风险为主,九龙江口海域重金属潜在生态风险以重度风险为主,其余海域以中度风险为主。

为探究多胺对硅藻生长的影响,以精胺、亚精胺、腐胺、尸胺和苯乙胺为外源多胺,对角毛藻Chaetoceros sp.、小新月菱形藻Phaeodactylum tricornutum Bohlin以及威氏海链藻Conticribra weissflogii进行室内添加培养。结果表明:同一温度下,不同多胺对不同硅藻生长存在特异性差异。亚精胺对角毛藻的生长起促进作用;尸胺对小新月菱形藻起促生长作用,而精胺对小新月菱形藻起抑生长作用;多胺对威氏海链藻生长前期(13 d前)主要起促生长作用,后期起抑生长作用(13 d后)。因此,适时适量添加多胺可有效促进硅藻的生长,提高硅藻的繁殖效率。

为了研究台风过境对养殖三疣梭子蟹的影响,于2015年7月采集“灿鸿”台风经过象山前后12 h内象山三疣梭子蟹养殖场样品,检测台风前后三疣梭子蟹中T-SOD、CAT、ACP、Na⁺,K⁺-ATP酶活性以及MDA、GSH含量的变化。结果显示:台风过后鳃中T-SOD酶活性升高极其显著(p<0.01);CAT酶活性显著升高(p<0.05);MDA和GSH含量则呈现增加趋势,但差异不显著(p>0.05)。肝胰腺中T-SOD酶活性呈现降低趋势,但差异不显著(p>0.05);CAT酶活性呈现升高趋势,差异不显著(p>0.05);MDA含量显著增加(p<0.05);GSH含量增加极其显著(p<0.01)。心脏中T-SOD、CAT酶活性和GSH含量呈现增加趋势而MDA含量呈现降低趋势且差异均不显著(p>0.05)。心脏和鳃中ACP酶活性呈现上升趋势,肝胰腺中ACP酶活性降低,但差异都不显著(p>0.05)。Na⁺,K⁺-ATP酶活性在鳃中极显著下降(p<0.01),在肝胰腺中酶活性极显著上升(p<0.01),在心脏中酶活性显著上升(p<0.05)。结果表明台风会造成三疣梭子蟹短期内应激反应,如若不尽快采取措施,后期会对三疣梭子蟹造成较大的损伤。