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季节内变化是热带气候的重要影响因素。以北半球夏、冬两季为例,对比了海洋再分析数据集(ECCO2、SODA3和CORA)与卫星观测海表面温度(SST)以及海表面高度(SSH)在印度洋区域季节内信号的差异;还以冬季MJO(Madden Julian Oscillation)事件和夏季季风事件为例,对比分析了不同强迫过程中再分析数据与观测数据的差异与原因。结果表明,再分析产品在近岸海域具有与观测数据相当的季节内波动,但是在大洋内部,除CORA在赤道中印度洋略强于观测数据,其他再分析数据季节内波动明显弱于观测数据20%以上,SODA3甚至达到60%以上。具体来说,在东传MJO和北传CIO (Central Indian Ocean mode) 事件期间,再分析数据中热力强迫下的季节内SST变化呈现较好,仅ECCO2和CORA在相位上滞后观测数据5～10 d。在夏季CIO的SST异常西传期间,再分析数据中动力强迫下的季节内变化呈现较差,ECCO2和CORA仅在85°E～95°E呈现出微弱的西传信号,SODA3的SST异常并未西传;而且强度上,90°E～100°E附近所有再分析SST异常均弱于观测数据50%以上。通过对比东印度洋上混合层季节内流速发现,CIO事件期间再分析流速振幅弱于观测数据51.42%,且CIO波峰期间与观测数据的相对偏差达到65.16%。再分析数据中动力强迫的信号呈现较弱,可能是导致季节内变化在大洋中部明显弱于观测数据的原因。因此,要提升再分析产品中季节内信号,不仅需要关注热力与动力强迫的修正,更需要扩大海洋观测以增加数据同化,尤其是在赤道印度洋海域需要加强对海流的观测。

静止轨道海洋水色成像仪(Geostationary Ocean Color Imager, GOCI)提供了时间分辨率达小时级的海洋水色数据,使得对海洋环境的逐时变化监测成为可能。然而受到海洋上空云、雾和霾的影响,数据出现连续高缺失率甚至完全缺失的情况,使得数据使用价值大大降低。在经验正交函数重构法(Data INterpolating Empirical Orthogonal Functions, DINEOF)的基础上,突出时间要素在重构中的地位,运用异常像元检测、拉普拉斯平滑滤波和时间模态2次分解插值,提出了适用于静止海洋水色卫星数据的重构方法——DINEOF-G。利用此方法对杭州湾2017年的GOCI总悬浮物质量浓度数据进行重构,结果表明该方法相比经典方法在重构精度上提高了8%,数据重构率提高了36%,且重构结果较好地反映了杭州湾总悬浮物质量浓度的季节变化规律和空间分布特征。

采用梯度依赖相关尺度方法构建了1套2004—2017年间,月平均的全球海洋(0~1 500 m)1°×1°的Argo数据集,并在对该数据集进行对比检验的基础上,将其初步应用于中西太平洋黄鳍金枪鱼的渔场分析研究。结果表明,所构建的Argo数据集与WOA13数据集的温、盐偏差在上表层(150 m)稍大,最大值分别约为0.5 ℃和0.1,且偏差均随深度的增加而逐渐减小;其与TAO浮标时间序列的温度偏差,2004—2017年间均小于1 ℃,最大盐度偏差则小于0.5,且大部分海域接近0。中西太平洋海域,黄鳍金枪鱼中心渔场多集中在 28~29 ℃ 等温线范围内,在 22 ℃以下的海域单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort,CPUE)值极小;中心渔场区温跃层上界深度范围在20~120 m之间,且中心渔场在各个深度上形成的频数大体呈正态分布,温跃层上界深度为90 m时,形成中心渔场的可能性达到最大。研究表明所构建的数据集在水文环境分析及资源评估中有一定的应用价值。

为了解海洋环境对GPS多路径效应的影响,基于海边两个测站的观测数据,利用Anubis软件对两测站多年、多天数据在海洋环境与陆地环境下受多路径效应影响的差异进行对比分析。结果表明:(1)低卫星高度角时,随着卫星高度角的降低,海洋环境和陆地环境下的多路径误差都逐渐增大,且海洋环境下的多路径误差增幅明显大于陆地环境下的增幅。(2)当卫星高度角小于20°时,海洋环境下的多路径误差大于陆地环境下的多路径误差;当卫星高度角大于20°时,海面方向和陆地方向多路径误差差异较小。

在理论分析的基础上利用根、茎、叶均可量化的植物模型,开展波浪水槽实验。通过改变实验水深、入射波高、植物分布密度等因素,研究不规则波在植物群传播时沿程波高衰减特性,利用快速傅里叶变换对不规则波频谱变化情况进行分析。结果表明,各植物模型消波效果较好,但很少出现植物消波的边界效应,不规则波沿植物群的波高变化情况多数时与Mendez理论曲线不一致,植物群各部分的波能衰减情况并无固定的变化规律。此外,波能衰减集中在谱峰频率处,且入射波高越大,透射波与入射波之间的谱峰值差值越大,但透射波的频谱宽度与入射波相比无明显变化。本研究可为采用近岸植物消波护岸提供一定的理论依据。

分析了大洋40航次在西太平洋马尔库斯-威克海山区山间海盆采集的表层沉积物中生物硅和有机质的含量,并对其分布特征和来源进行了初步的研究。结果表明,马尔库斯-威克海山区附近海域深海表层沉积物中生物硅含量总体较低,含量在0.88%～12.41%之间,平均含量为2.19%,分布上呈现西南含量高,向东北方向递减的趋势;深海表层沉积物中有机碳含量较低,δ¹³C同位素组成分布与生物硅相同。沉积物柱状样的研究表明研究区在过去的100～200 ka期间表层水体中硅质生物的初级生产力是逐渐增加的。

海岛资源的可持续发展研究是海洋开发与管理的重要课题。为优化配置海岛资源,促进海岛开发利用和生态环境保护的协调发展,参考相关研究,以海岛生态系统的特殊性为基点,对海岛生态系统脆弱性的概念、内涵和特征进行综述;以辽宁海岛为侧重点,通过梳理和分析大量海岛典型案例,提出了海岛生态系统脆弱性的成因及表现,建立其影响机制框架,并在此基础上,初步探讨了海岛生态系统脆弱性的评价体系和评价方法,最后提出了研究展望。海岛生态系统脆弱性是在一定的自然因素和人为因素背景下,海岛生态系统响应与自然环境相互作用和人类对海岛的开发利用过程中表现出的敏感反应与自恢复能力,是客观存在的、敏感的、难恢复的,具备长期性、差异性和可调控性特征,在不同类型、不同程度的自然扰动与人为干扰作用下,海岛生态系统脆弱性表现也不同,其驱动机制与评价体系的建立能够为后续深入研究提供思路。本研究结果可为海岛生态环境保护提供科学依据,对促进海岛的可持续发展具有现实意义。

海域分等定级是制定海域使用金征收标准和开展海域资产价格评估的前提和依据。借鉴《海域定级技术指引(试行)》,遵循资源禀赋差异、收益差异、节约利用和生态用海的原则选取海域自然条件和海域区位条件2个定级因素及海水质量、海洋自然灾害等10个评价因子,构建深圳市浴场用海定级的评价指标体系。采用综合指数评价法计算出207个评价单元的得分情况,通过聚类分析方法和变异系数(CV)来校核级别,最终将浴场用海的海域划分为Ⅰ级(22.22%)、Ⅱ级(33.82%)和Ⅲ级(43.96%)3个级别。研究成果为海洋管理部门制定浴场用海不同级别的基准价格提供了依据。

2018年12月8日和15日对大亚湾石化区第2条排污管线排污口海域进行了采样调查,分析了排污口海域海水、沉积物中的污染因子含量,并采用单因子污染指数法进行评价。研究表明,该海域海水中富营养化因子污染水平较低,重金属污染较严重,主要原因是大亚湾海域海水中重金属背景值较高。沉积物中各污染因子均属于低污染水平,主要的重金属污染因子为铬、铅和锌。第2条排污管线投入使用以来,对周边海域的影响尚在较小范围内。