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通过遥感和GIS技术获取1973—2018年的Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,结合地理背景资料,分析45 a来珠江三角洲地区海岸线时空演变情况。结果表明:珠江三角洲地区海岸线变迁显著,大量的淤泥质岸线转变为城镇工业岸线和港口岸线,珠江三角洲地区岸线人工化指数不断上升,岸线类型朝向多元化方向发展,岸线总长度和分形维数不断增加,港口建设、滨海工业区、围垦填海等是岸线长度和分形维数增加的主要因素;海岸线演变呈现明显的区域特征,变化较大区域主要集中在深圳大鹏湾、广州南沙和珠海斗门;从岸线开发利用主体结构上看,各大岸区都出现了不同类型的变化趋势,城镇工业岸线与港口岸线取代自然岸线成为各区海岸线的主体类型;各地区开发利用强度不断上升,其中深圳市开发强度增速最快,社会活动和区位政策是引起岸线演变的主要驱动因素。

长江口邻近海域具有显著的强潮特征，除近岸海域外，离岸海域缺乏长期实测的潮汐潮流资料。本文分析了长时间序列的水位观测资料，结果显示长江口海域的潮汐类型属于正规半日潮，近岸海域浅水分潮显著；M2分潮是最显著的半日分潮，振幅具有从东面开阔海域向西面杭州湾口浅水海域或岛群增加的趋势。剖面海流观测资料表明本海域的潮流类型为正规半日潮流，M2分潮流是最显著的半日分潮流，以旋转潮流为主；长江口门南侧两站为逆时针旋转，口门以东站位均为顺时针旋转。潮流的垂直结构具有显著的空间差异，M2分潮流的椭圆率多为负值，潮流的椭圆率、最大流速方向和最大流速到达时间都随深度变化显著。

河流-河口-近海连续体(简称连续体)是连接陆地和大洋的过渡地带，也是目前全球碳收支估算的薄弱环节。这个复杂的海陆交互生态系统不仅可以通过光合作用、溶解作用吸收大气中的CO2，陆地和流域光合作用或化学风化作用固定的碳也可以被横向输送到陆架和大洋中。本文以国际上著名的切萨皮克湾以及长江-长江口-东海等为例，综述了连续体碳循环研究的进展，并指出通过陆海统筹、海空一体、点线面结合的系统观测，结合动力-生态数值模拟、沉积记录开展多时空尺度过程机制分析研究，是阐明气候变化与人类活动双重压力下，河流-河口-近海连续体碳交换的演变规律及其对碳收支的影响的可行途径。

利用EN4(the UK Met Office EN4.2.1 analyses)盐度数据发现北太平洋副热带高盐中心——北太平洋热带水(NPTW)的海表面积与体积在2000—2008年、2014—2017年存在下降趋势,2008—2014年期间存在上升趋势,进一步的研究表明,这些变化与太平洋年代际震荡(PDO)的位相转换紧密相关。利用淡水通量数据以及ECCO2(Circulation and Climate of the Ocean, Phase II)流场数据计算分析后表明,淡水通量对NPTW的变化贡献较小,而水平输运对NPTW的表面积以及体积变化贡献较大,这与PDO正(负)位相期间北赤道流(NEC)的向北(南)摆动有关。

本文对2018年利用“海龙Ⅲ”ROV在南海东北部陆坡采集到的多金属结核样品进行了矿物学和地球化学分析。结果表明研究区结核以棒状为主,具有2层结构。结核外层的矿物学和元素组成特征与水成型多金属结核较为相似。结核内层多发育孔洞,以针铁矿为主,有黄铁矿残余,Fe、As元素含量高,Mn、REE等元素含量低。NH-2结核样品内部的碳酸盐组分的全岩δ ¹³C为-30.91‰。所研究结核样品的早期形成过程与冷泉活动密切相关,结核生长后期冷泉活动停止或是减弱,在等深流作用下结核黄铁矿被氧化成针铁矿,之后锰铁氧化物继续在结核外部生长。

通过波浪水槽实验对大糙率礁面存在下珊瑚礁海岸附近规则波非线性特征参数(偏度、不对称度和厄塞尔数)的变化规律进行了研究。实验采用圆柱体阵列来模拟礁面的粗糙度,测试了一系列规则波工况。结果表明:偏度、不对称度和厄塞尔数的幅值分别在珊瑚礁破碎带结束位置、破碎带内和破碎带开始位置达到最大。3个参数的幅值均随着入射波波高的增大而增大;偏度值随着波浪周期的增大而减小,不对称度幅值和厄塞尔数随着周期的增大而增大;偏度值随着礁坪水深的增大而增大,不对称度幅值和厄塞尔数随着礁坪水深的增大而减小。深水厄塞尔数可以用来描述礁坪上波浪非线性参数的变化,最后给出了用其预测礁坪上3个非线性特征参数的经验关系式。

基于WOA18(World Ocean Atlas)温盐数据集,分析印度洋等密度面的气候态分布,而后选取1985—1994年、1995—2004年和2005—2017年3个时段,分析等密度面的年代际变化。研究给出了11个等密度面深度的气候态分布,其中 σ ₀=26.00 kg/m ³的等密度面(参考压强为0 dbar)在 40°S附近露头,随着位势密度的增大,等密度面露头区逐渐南移直至消失;位势密度大于 σ ₀=26.95kg/m ³且小于等于 σ ₂=37.00kg/m ³的等密度面最深处均位于马达加斯加南侧,在北印度洋的深度变化不大。重点分析了 σ ₀=26.00 kg/m ³, σ ₁=31.87 kg/m ³(参考压强为1 000 dbar), σ ₂=36.805 kg/m ³(参考压强为2 000 dbar)3个等密度面深度和盐度的年代际变化,研究表明两者均存在显著的年代际变化。对于 σ ₀=26.00kg/m ³等密度面,深度先变浅后加深,年代际变化主要位于30°S—40°S(等密度面深度快速变化区);等密度面盐度在1995—2004年和1985—1994年的差异与2005—2017年和1995—2004年的差异中基本呈现相反的变化。 σ ₁=31.87kg/m ³和 σ ₂=36.805kg/m ³的等密度面深度年代际变化都集中于40°S—50°S海域;总体上盐度的年代际变化前者表现为减小,后者表现为增加。

海表盐度是研究海洋变化及其气候效应重要的物理量。本文将2018年SMAP卫星的月均、日均海表盐度产品分别与Argo月均网格化产品、实时散点盐度数据进行比较，评定其精度，并分析全球海表盐度分布特征。结果表明：SMAP卫星月均产品RMSE为0.17，BIAS为0.11，STD为0.17，R为0.98，t检验呈显著相关；SMAP卫星日均产品RMSE为0.28，BIAS为0.23，STD为0.26，R为0.81，相较月均产品，精度较低。SMAP卫星月均产品偏差在中纬度海域较小，在高纬度海域较大；SMAP卫星日均产品偏差在太平洋海域为-0.6~0.6，在地中海海域超过1.0。全球海表盐度在25.0~40.0之间，沿纬度方向呈带状分布，其中大西洋海表盐度普遍高于太平洋和印度洋。

孟加拉湾内和湾口附近有丰富的中尺度现象，本文利用2.0版可分辨低纬地区中尺度涡的Chelton数据集，通过溯源的方法得到中尺度涡的源地分布。苏门答腊岛西北海域(以5°N，94°E为核心的区域)是中尺度涡重要源区之一。通过拉格朗日方法的涡旋追踪表明，1993—2017年该海域(3°N—6°N、92°E—95°E)，分别有57个气旋式和40个反气旋式中尺度涡。频谱分析显示海表面高度异常存在180 d和360 d两个显著周期。地形和风场的共同作用是该海域产生中尺度涡的动力机制：沿5°N西传的罗斯贝波在海岭地形的作用下触发了中尺度涡的生成；赤道风场是源区重要的能量来源，局地风场能诱发中尺度涡的极性。本研究也揭示了以往文献虽刻画了苏门答腊岛西北部海域为高涡动能区，却没有识别出较多中尺度涡的原因。

近20 a来,东海近岸海域频繁爆发了大规模的东海原甲藻藻华,造成了该海域生态系统的严重失衡。2013年前的调查研究显示东海原甲藻藻华发源于台湾暖流锋面,随台湾暖流锋面入侵近海而发展扩大,但受调查范围限制未能明确该藻华最早发生位置。本研究往南扩展了调查断面,于2013年春、夏季,在24°N～30°N海域进行了4次大面调查。结果显示东海原甲藻藻华最早发生于台湾海峡北端,且随台湾暖流锋面推进向北及近岸扩展。这不仅再次证实了台湾暖流锋面为东海原甲藻藻华的发生提供种源,而且明确了在东海区域东海原甲藻藻华最初发生的位置。这为该藻华的监控提供了重要的科学依据,为其他类似藻华的发生、发展提供了参考。

为了研究入海口海岸带生态环境质量状况,基于遥感信息技术,从土地利用的角度,构建入海口海岸带生态环境遥感评价体系,通过层次分析法并结合专家咨询法,以上海市宝山区岸线向陆5 km区域为例进行评价,得到各区域综合评价值。结果表明,宝山区入海口海岸带以工矿仓储用地为主,该区域生态环境质量自西向东逐渐下降,在练祁河和马路河之间区域到达最低点,向东开始回升,总体生态环境质量呈较差状态。

海岛是海洋资源开发利用价值的核心内容之一。为合理保护及开发利用粤港澳大湾区海岛资源,促进海岛产业布局优化,从海岛资源空间分布角度出发,探析海岛在粤港澳大湾区发展中重点平台的作用。以粤港澳大湾区纳入中国海域海岛标准名录的850个海岛为研究对象,在对其地理坐标、陆域面积等基础数据进行数理统计的基础上,通过ArcGIS软件平台,采用最邻近距离法、核密度估计法、洛伦兹曲线和基尼系数方法,对粤港澳大湾区海岛的空间分布特征进行了分析与研究。结果表明:粤港澳大湾区海岛在空间上趋于集聚分布,呈现总体带状分布,局部组团分布的特点,形成了湾区西部海岛分布带和大鹏湾-大亚湾区、九州列岛区、万山-佳蓬担杆列岛区、川山群岛区4个明显的集聚区;粤港澳大湾区海岛以沿岸岛为主,面积分布呈现不均衡性的特点,基尼系数达0.58。

珠江口是我国沿海地面沉降灾害较严重地区之一,长期地面沉降威胁着人类生产生活的质量和安全。针对传统InSAR在河口等沿海地区空间采样率不足的现状,采用基于KS检验和特征分解的DS-InSAR时序分析方法,获得了珠江口地区2015—2018年间地面沉降监测数据,并分析了几处沉降严重地区的沉降特征和原因。采用的DS-InSAR方法在沥青路面、裸土等非城市区域提取了较大密度的高相干点,提高了时序InSAR形变反演的精度。研究表明,研究区域总体呈地面沉降趋势且分布不均匀,珠江三角洲西北部和东南部为主要沉降区,最大沉降速率可达25 mm/a,珠江口西岸沉降相对东岸分布更广,沉降量更大。

基于中国气象局台风最佳路径数据集和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)风场再分析资料，遴选出1979—2019年影响上海的241场历史台风事件。采用ADCIRC风暴潮模型对241场历史台风所引起的风暴潮过程进行了模拟，计算得到了上海沿海历史风暴增水数据集，由此对上海沿海代表站点的历史风暴增水进行了特征分析。结果表明，崇西闸、堡镇、吴淞口、高桥、芦潮港、金山嘴、洋山港站和绿华山等8个代表站历史最大增水在1.38~2.58 m之间，各站最大增水小于1 m的累积频率均超过0.9。尽管各站最大增水时间序列未通过MannKendall趋势性检验，但吴淞口站的年最高水位却呈现出显著的增加趋势，这可能与上游径流、天文潮、风暴潮和海平面变化等因素的综合影响有关。

人类活动和自然因素共同但有区别的作用引起了长江口及邻近海域富营养化，造成夏季底层水体低氧现象加剧，成为近海生态健康恶化的重要征兆。本文梳理了国内外学者在该海域低氧研究中获得的重要认识，分析了底层水体溶解氧的潮周期尺度、事件尺度和年际尺度的变化特征，重点从层化与物质输运角度，介绍了长江冲淡水、台湾暖流、海洋锋面、风和潮等过程影响底层水体中氧气消耗或补充的机制，揭示了本海域主要低氧现象分别位于长江口和浙江近海的特征，对比了两处低氧区形成与演变的异同机制。目前，对低氧形成机制的定性认识和多尺度变化特征的了解已经有较好的基础，未来需要从多学科交叉角度加强现场试验和定量研究，掌握低氧的长期演变趋势，研发底层水体低氧的预测预警技术，支撑我国河口近海的生态预警监测工作。

海岸带盐沼植物能够减小波浪流速、削弱波能，具有生态缓冲功能，研究河口海岸盐沼植物对波浪的消减机理对于近岸区域的固岸护堤具有重要意义。本研究利用开源CFD软件包OpenFOAM建立三维数值模型。首先模拟了溃坝波越过三角障碍物及孤立波在斜坡海岸的爬坡过程，结果显示OpenFOAM模型可精确地捕捉溃坝波传播和孤立波自由水面的运动过程。随后模拟了孤立波在植物波浪水槽中的形成、发展和衰减过程，孤立波通过植物带后波高明显降低，植物对波浪能量的衰减作用明显。最后探讨了正弦波在植物海岸上的传播过程，结果表明波高衰减程度与入射波波高、植物密度、植物拖曳力以及海岸坡陡均成正比。

基于2020年7月洪水期间采集的长江口及邻近海域的温度、盐度、总悬浮物(Total Suspended Matter，TSM)质量浓度、颗粒有机碳(Particulate Organic Carbon，POC)质量浓度和颗粒有机碳稳定同位素(δ13CPOC)等数据，分析了洪水事件对该区域POC分布与来源的影响。结果显示，研究区域内POC和盐度呈显著负相关(r2=0.41，p＜0.01)，与TSM呈显著正相关(r2=0.92，p＜0.01)，表明咸淡水的混合是影响POC分布的重要因素。研究区域东北部表层海水POC质量浓度局部升高，并且δ13CPOC值显示为海源信号，表明浮游植物生产是影响该海域POC分布的另一重要因素。此外，由于高径流量形成的稀释效应，洪水事件会降低陆源输入的POC质量浓度，研究区域东南侧偏轻的δ13CPOC也表明，洪水事件会扩大陆源POC在东海的影响范围。

基于1979—2018年欧洲中期天气预报中心(ECMWF)近海面10 m风场资料，采用增长型分层自组织映射(GHSOM)神经网络方法，对南海海表面风场(SSW)的季节变化和年际异常变化进行了分析，结果表明：(1)GHSOM网络训练原始风场数据第一层结果揭示了4个特征模态，高度概括了南海近海面风场的季节变化特征；第二层结果提取了风场的月变化特征。(2)GHSOM网络训练异常风场数据第一层结果揭示了4类异常风场特征模态：反气旋式异常、气旋式异常、西南风异常和东北风异常模态。其中反气旋式异常和气旋式异常模态呈现出不对称现象，即反气旋式异常风场的振幅大于气旋式异常风场；且这两个模态与ENSO事件密切相关，它们的时间序列与Niño 3.4指数序列存在显著的延迟相关。同时，东北风异常风场模态的发生频率大于西南风异常模态。向下扩展的第二层结果揭露了异常风场模态更多的细节特征。

长江入海物质在东海内陆架水域形成了大规模泥质沉积区。内陆架泥区具有细颗粒沉积物和有机质的源/汇双重特征。长江口及邻近海域的泥质沉积过程产物关系、泥质沉积在生态系统动力学中的作用、泥质沉积碳库增量潜力，是区域性沉积动力学的3个前沿问题，主要研究内容包括长江河口泥区未来演化趋势、泥区沉积物重力流形成条件和过程、泥区沉积物有机质含量与初级生产及低氧水层的关系、泥区消浪作用及其机制、颗粒态有机质衰减曲线(或曲线族)、颗粒态有机质碳库增量潜力等。其研究需要海洋观测站网在底部边界层、水层、新型数据上的支撑，以满足数据分辨率、连续性的要求。底部边界层连续观测将有助于重力流、泥区消浪作用、湍动影响下的沉积物起动曲线族等问题的解决。水层观测将有助于有机质衰减系数的研究，进而获得有机质埋藏率、浅层天然气、有机碳库增量等问题的答案。一些新型数据含有物源、沉积体特征和演化的大量信息，此类数据的获取将依赖于观测技术的突破。

轨道数据是卫星资料处理过程涉及的重要参数，高质量HY1C卫星产品离不开准确的轨道计算。本文从两行报(TwoLine Orbital Element，TLE)中提取数据，使用STK(Satellite Tool Kit)软件准确模拟出卫星轨道并输出星历表，通过比较两种计算HY1C卫星轨道算法的精度，评估摄动因素对轨道计算的影响。方法一未考虑摄动，以参考时间的轨道根数为基础外推出观测时间的星历参数，进而计算卫星轨道数据；方法二采用考虑摄动的SGP4模型进行轨道计算。结果表明摄动对轨道计算结果影响明显：不考虑摄动的算法随着时间的推移误差显著增大，0.5 h内位置和速度误差分别小于10 km和10 m/s；考虑摄动的SGP4模型算法计算速度快、计算精度高且稳定性好，24 h内位置和速度误差分别小于68 m和0.051 m/s。因此，SGP4模型算法可用于近轨卫星HY1C的高精度轨道计算。