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红树林、滨海盐沼和海草床是典型的滨海蓝碳生态系统,具有相当可观的固碳能力。植被碳库和沉积物碳库是蓝碳生态系统有机碳的主要载体,其变化过程决定了生态系统的整体固碳能力。本文尝试从碳库相互作用的角度出发,通过文献梳理,总结不同植被碳库之间、不同沉积物碳库之间以及植被碳库和沉积物碳库之间相互作用的研究进展,指出物种竞争、外源碳输入以及生物地貌学过程在碳库相互作用中所起到的重要作用,并提出滨海蓝碳生态系统碳库研究中存在的问题和未来研究的方向。

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。

海表温度是表征海洋表层热力状况的重要海洋参数，日均全天候覆盖的海温观测数据可为服务台风监测及其他海洋灾害时空演变的精细化预报提供数据支撑。可见光红外扫描辐射计和中分辨率光谱成像仪反演的海温产品具有较高的空间分辨率，但是红外遥感反演的海温产品受到云、雾和霾的影响，在云下存在大面积、无规律的缺值；微波辐射计反演的海温产品空间分辨率低，但可穿透云层，实现全天候海温观测。本文基于风云三号B、C、D三颗极轨气象卫星红外和微波遥感仪器反演的海温资料，利用经验正交函数插值法(DINEOF)重构得到全球海表温度产品。与全球分析场日平均海温OISST数据进行比较可知：原始海温资料的均方根误差为0.59~0.70℃，DINEOF重构后海温资料均方根误差降至0.10~0.34℃；相关系数从0.33~0.48提升到0.78~0.98。多传感器重构海温数据空间分布上连续可信，能够监测不同季节的海温变化特征及暖池空间模态。风云三号气象卫星微波遥感的加入显著提升了重构海温的空间连续覆盖率和时间分辨率。

大陆坡脚是大陆边缘的一个重要地形特征，是沿海国扩展其大陆架权利和划定其200海里以外大陆架外部界限的基础，也是大陆架界限委员会审议沿海国划界案时特别关注的重要技术参数。《联合国海洋法公约》第76条大陆架制度的制定源于典型的被动大陆边缘。但由于全球大陆边缘的多样性和复杂性，特别是后期构造活动、沉积作用对大陆边缘的改造与影响，海底地形地貌异常复杂多变，导致大陆坡脚的识别非常困难。加上各沿海国为获得最大范围的外大陆架，对大陆坡脚的相关规定进行有利于自己的解释，使得大陆坡脚的确定成了外大陆架划界中一个颇具争议的热点问题。本文基于对《联合国海洋法公约》和《大陆架界限委员会科学和技术准则》对大陆坡脚的规定，结合不同类型大陆边缘的地质特征和各沿海国划界实践，对陆坡基部区的确定、坡度变化最大之点的选取以及相反证明规则的适用性等问题进行了探讨。

为了探究东海黑潮周边涡旋分布、形成机理及运动规律,基于法国国家空间研究中心(CNES)卫星海洋学存档数据中心(AVISO)的中尺度涡旋数据集展开了研究。首先,统计了近27年东海黑潮周边的涡旋分布,发现在黑潮弯曲海域产生了650个涡旋,在黑潮中段海域产生了271个涡旋,其中直径100~150 km之间的涡旋数量最多,涡旋振幅主要集中在2~6 cm。其次,分析了东海黑潮的运动路径和涡运动过程,结果表明,黑潮气旋式弯曲海域内侧易产生气旋涡,且移动路径较长,如台湾东北海域黑潮流轴气旋式弯曲处产生的涡旋,其平均位移达到了87.6 km;当反气旋式弯曲海域内侧产生反气旋涡时,涡旋往往做徘徊运动。黑潮中段海域的涡旋呈现出气旋涡在黑潮主轴西侧、反气旋涡在黑潮主轴东侧的极性对称分布特征,两类涡都沿黑潮主轴向东北方向移动。最后,结合再分析的流场、海面高度数据,讨论了涡旋运动规律和生成机制。黑潮弯曲处涡旋的生成与黑潮流体边界层分离有关,奄美大岛南部到冲绳岛西侧的黑潮逆流对黑潮中段海域涡的极性对称分布起到了关键作用,涡旋在运动过程中通常经历生长、成熟和衰变三个阶段。

海岸海洋接受大量来自陆源的碳物质和营养盐,涉及大量以碳为中心的相互作用,是重要的碳循环海域;同时,该区域也常发育具有良好圈闭条件的储-盖系统,具有明显的CO₂储集潜力。该文以海岸海洋及其下发育的沉积盆地为研究对象,综述了碳物质在海岸海洋中的循环过程、CO₂通量的影响因素和海岸海洋沉积盆地的储碳机理。从“双碳”角度,重点论述了海岸海洋在促进CO₂负排放方面的意义、促进海洋负碳排放的潜在途径和在沉积盆地的储碳潜力及面临的问题。海岸海洋是重要的碳汇区域之一,高效率的微生物碳泵和碳酸盐碳泵是增强海岸海洋CO₂负排放的核心过程;同时,海岸海洋沉积盆地中的储-盖系统,不但提供了额外的CO₂封存空间,也保障了CO₂封存的安全性。未来的研究应以抑制海岸海洋中碳物质向CO₂转化的进程和保障沉积储层中CO₂封存的安全性为主要方向,为CO₂负排放提供理论依据与技术保障。

基于海南新村潟湖2020年12月水文和水质多要素实测数据，研究了该海域的潮汐、潮流变化特征，并探讨了潮位变化对潟湖营养盐的影响。结果表明，新村潟湖的潮汐为不规则全日潮，潟湖口门处的潮流为往复流，涨潮历时15 h，落潮历时10 h。大、小潮期间3个观测站点溶解性无机氮(DIN)浓度变化范围为0.91~20.87 μmol/L，磷酸盐(PO3-4)浓度变化范围为0.11~5.92 μmol/L，硅酸盐(SiO2-3)浓度变化范围为2.36~134.75 μmol/L。大、小潮期间，潟湖内3个观测站点DIN、PO3-4、SiO2-3浓度随着涨、落潮过程发生变化。潟湖口门处流速对观测站点潮位变化有着重要的影响，潮通量基本决定了潮位的变化。潟湖口门处和渔排密集区域的营养盐浓度与潮位呈现显著的负相关关系，潮流流速对口门处和渔排密集区域的营养盐变化有着重要影响。该研究结果将为新村潟湖的污染治理及生态修复提供科学依据。

滨海盐沼的碳库变化可为蓝碳碳汇核算提供依据。为量化短时间尺度(季节到年际尺度)内滨海盐沼碳库的固碳速率,基于高分辨率的地表高程监测系统,于2022年在杭州湾南岸典型滨海盐沼开展了季节性的观测和采样分析。研究结果表明,在观测期间,本地种海三棱藨草和外来种互花米草的生长呈现季节性变化特征,植物生长主要集中在3—9月。就植物碳库的地下部分而言,海三棱藨草固碳量达到11 g C·m^-2,互花米草盐沼则较高,为56 g C·m^-2。地表高程监测数据表明,海三棱藨草盐沼的沉积速率为12.30 cm·a^-1,略低于互花米草盐沼的沉积速率(13.02 cm·a^-1)。结合沉积速率与沉积物容重、有机碳含量等数据,可以算得观测期间,海三棱藨草盐沼沉积物碳埋藏速率为460 g C·m^-2·a^-1,互花米草盐沼沉积物碳埋藏速率为588 g C·m^-2·a^-1,这两种滨海湿地的碳埋藏速率也具有季节性,在夏、秋季达到高值。结合植物碳库和沉积物碳库结果可知,杭州湾南岸滨海盐沼生态系统具有较高的固碳速率,外来种生态系统固碳速率(644 g C·m^-2·a^-1)高于本地种生态系统固碳速率(471 g C·m^-2·a^-1)。在将来的滨海湿地蓝碳管理工作中,需要考虑不同物种之间的差异性。

随着海洋观测数据和数值模式产品的爆发式增长,人工智能方法在海洋学研究中展现出巨大的潜能。该文首先回顾了海洋大数据科学的发展历程,并详细介绍了人工智能在海洋现象识别、海洋要素与现象预报、海洋动力参数估算、海洋预报误差订正和海洋动力方程求解中的研究现状。具体地,阐述了海洋涡旋、海洋内波和海冰等海洋现象的智能识别研究,海面温度、厄尔尼诺-南方涛动、风暴潮、海浪和海流的智能预测研究,数值模式中海洋湍流过程参数化方案的智能估算研究以及海浪、海流等海洋现象预报误差的智能订正研究。此外,还讨论了物理机制融合和傅里叶神经算子在海洋运动方程智能求解中的研究进展。该文立足于当前人工智能海洋学的发展现状,旨在全面展示人工智能技术在海洋学领域的优势和潜力,并聚焦于海洋数字孪生和人工智能大模型两个新兴的研究热点,展望未来人工智能海洋学的发展方向,为海洋学者提供启示和参考。

北部湾是热带、亚热带陆架半封闭海湾，具有独特和复杂的源汇过程，是研究陆海相互作用、海湾沉积动力学、海湾生态系统动力学、气候变化和人类活动影响的一个小型天然实验室。该文总结了在北部湾沉积物类型、沉积物来源、沉积物输运和沉积格局、沉积环境变化与气候记录、人类活动对沉积环境的影响等方面的研究进展。针对存在的问题并结合当前的研究热点，对未来研究提出了如下建议：(1)加强北部湾现代沉积过程研究，重视物源端元特征的研究和现代直接观测研究；(2)聚焦泥质沉积中心，开展更多浅地层剖面、科学深钻孔和高分辨率沉积记录研究；(3)聚焦国家碳中和需求，深入研究北部湾沉积碳储库的规模、结构、增汇潜力和脆弱性；(4)推动与越南等国的国际合作调查研究；(5)基于系统科学思维加强与其他学科的交叉融合。

收集1954—2019年珠江流域的3个主要水文站:高要站(西江)、石角站(北江)和博罗站(东江)的径流量与输沙量资料,运用Mann-Kendall非参数检验法和累积距平法,分析了珠江流域水沙近70年来的年际变化特征。结果表明,1954—2019年珠江年径流量变化趋势不明显,年输沙量呈下降趋势,高要站与博罗站年输沙量分别于2003年和1991年发生突变,多年平均输沙量较突变前分别减少了71.30%和48.88%,石角站未发生明显突变。2000—2019年珠江流域归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)整体呈上升趋势,植被覆盖改善区域占流域总面积的89.27%,但NDVI与水沙变化的相关性不显著。运用双累积曲线法对不同时期人类活动对珠江输沙量的影响进行分析,20世纪80年代以来,森林砍伐、水库建设、水土保持等人类活动对输沙量造成显著影响,2000年以后龙滩水库建设是西江输沙量下降的主要原因,植被改善对于珠江流域输沙量的影响不明显。

为了研究海洋板块内火山的深部电阻率结构及其形成过程，在西太平洋苏达海山进行了海洋大地电磁测量。采用主流数据处理方法SSMT2000进行数据处理，分别对旋转后的实测数据以及根据实测数据得到的两组旋转不变量数据进行一维结构假设下的大地电磁响应测试，对响应最好的YX方向数据进行一维反演，并结合一维正演、地质资料对反演结果进行综合解释。反演结果表明，苏达海山区域地壳厚度为21.5 km左右；较厚的火山碎屑岩层表明苏达海山的构建过程以喷发性的岩浆活动为主，其侵入性的岩浆活动较弱。

本文以南海北部湾海域为例，调查了34个表层沉积物样品中有机磷酸酯(OPEs)的污染水平和分布特征，并分析了OPEs可能的来源，最后采用风险熵值法对OPEs的生态风险进行了评价。结果表明，样品中共检出9种目标OPEs，总检出质量分数为<LOQ~35.1 ng·g ^-1，检出化合物单体主要以磷酸三苯酯(TPHP)、磷酸三正丁酯(TNBP)、磷酸三(2氯丙基)酯(TCIPP)和磷酸三(2氯)乙酯(TCEP) 为主。总体来看，远岸OPEs总检出质量分数高于近岸，且主要检出单体的质量分数也与近岸存在明显差别。造成上述差异的原因一方面可能与化合物自身的理化性质有关，亲脂性较高的TPHP和TNBP化合物可能更易累积在沉积物中。另一方面可能与来源有关，远岸以TPHP和TNBP为主的检出结果可能与海上油气开采和运输、海底光缆和输油管道铺设、船舶航运活动以及海流输运有关；而近岸主要检出的TCIPP和TCEP可能主要与城镇生活和工业污水排放以及海上养殖投料有关。表层沉积物中的OPEs生态风险评价结果表明，尽管绝大多数OPEs单体对水生生物的生态风险较低，但TPHP以及总OPEs对水生生物具有中等生态风险。因此，北部湾广西海域OPEs污染情况需要引起重视，尤其要高度关注近岸的TCIPP和TCEP，远岸的TPHP和TNBP的污染排放和管控，从源头减少污染。

基于2014—2020年茅岭江入海口断面径流量及化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)数据，通过LOADEST模型优化计算了COD、TN和TP的入海通量。结果表明：(1)LOADEST模型建立的茅岭江COD、TN和TP的入海通量回归方程，模拟计算的入海通量与实测值具有很好的一致性。(2)模拟计算的COD、TN和TP多年平均入海通量分别为34 537 t/a、3 302 t/a和235 t/a，月平均入海通量分别为2 878 t/月、275 t/月和19.58 t/月；雨季COD、TN和TP的入海通量分别占年入海通量的77%、80%和71%；COD、TN和TP的年入海通量中分别有21 059~25 271 t/a、1 775~2 130 t/a和70~84 t/a来自于非点源，COD和TN主要受非点源控制，TP不仅受非点源控制，也受点源控制。(3)对比分析钦江和茅岭江COD、TN和TP的多年平均入海通量可知，钦江COD、TN和TP的多年平均入海通量分别约为茅岭江的1.16、2.15和2.37倍，入海通量不同主要受沿岸居住的人口数量影响。

快速的地面沉降是一种地质灾害，它关系到社会的可持续发展，甚至威胁人类的生命财产安全。InSAR技术可以获取地表长时间、大范围的形变数据，可用于分析潜在的地面沉降问题，为预防地质灾害提供了一种可靠手段。如何基于InSAR数据对地面沉降进行预测，一直是研究人员关注的重点方向和难题。为此，本文在前人对地面沉降预测研究的基础上，提出了一种将差分移动平均自回归(ARIMA)模型与深度学习中的长短期记忆单元(LSTM)模型相结合的地面沉降预测方法，即利用InSAR得到的形变量数据与ARIMA模型预测结果作差，然后利用LSTM对该差值进行训练与预测。以杭州湾2017—2019年InSAR监测数据为例验证了该方法，结果表明，与传统的单一预测算法相比，本文方法的均方根误差至少减小了2.23 mm，平均绝对误差至少减小了0.98 mm，平均预测精度至少提升了15.19%，验证结果证实了本文方法的可行性，为地面沉降预警工作提供了新的思路和方法。

碱性磷酸酶活性(alkaline phosphatase activity, APA)是海洋研究中用于反映浮游植物磷限制状态的重要指标。在长江口等“氮过剩”海域,磷是控制海域初级生产力水平的主要因子,然而,磷限制的范围常常难以界定,当前对不同粒级浮游植物的磷限制效应所知甚少。该文根据2020年夏季长江口航次资料,给出了海洋表层各粒级浮游植物(Net:≥20 μm;Nano:2~20 μm;Pico:0.8~2 μm)APA、浮游细菌APA(0.2~0.8 μm)和溶解态APA(<0.2 μm)的空间分布特征,并分析了APA与环境要素间的相关性。结果显示,各粒级浮游植物APA均与无机磷酸盐浓度(dissolved inorganic phosphate, DIP)呈显著负相关,这表明DIP浓度是影响浮游植物APA分布的主要因素。在平面分布上,各粒级浮游植物APA在近口门的光限制区均较低,且呈现自口门向外逐渐升高的趋势,与DIP的分布特征相反。Net和Nano级APA[平均值分别为 (40.28±32.35) nmol/(L·h)和(52.38±34.78) nmol/(L·h)]显著高于Pico级APA[平均值为(28.43±20.23) nmol/(L·h)],这表明大粒级浮游植物可能更易受DIP下降的影响。该研究中,诱导浮游植物APA快速升高的DIP浓度为0.159 μmol/L,与近岸区磷限制经验阈值相接近。该研究揭示了夏季不同粒级浮游植物对长江口磷分布的响应特征,有助于理解长江口初级生产过程的环境调控机制。

陆-海界面是地球系统科学模型边界条件设定的难点。入海物质通量测量的不确定性、逆梯度汇聚的局域化功能以及可降维自适应结构的存在，使得陆-海界面成为共振条件下连接线性与非线性系统的枢纽，难以在经典线性化理论框架下组织“各态遍历”的测量，实现界面系统的实参数化，满足地球系统科学模型的环境模拟与预测需求。受前人借助卫星高度计和潮位站等大规模水位数据阵列的伴随同化，运用陆架潮波数值模型反演海底边界层拖曳系数时空变化规律的案例启发，文章提出了陆-海界面系统的复参数化思维以及遥感观测和数值模型相结合的复参数化建议。

本文基于2018年7月、10月和2019年2月在北部湾108°E以东、18°N以北区域的大面观测数据，分析了北部湾东北部的水团和流场特征。结果显示，研究区域水体特征存在明显季节变化：夏季水温北高南低，近岸低盐水占据30 m等深线以浅区域，海南岛西侧存在闭合冷水团；冬季水温北低南高，近岸低盐水退至湾顶10 m等深线以浅，湾内主要为混合水，海南岛西侧上层出现暖舌。海区流场基本为逆时针环流结构，流速大小存在季节变化，受风场影响明显；研究区与外海水交换不活跃，湾内水体不稳定性较强，冬季尤为明显，可能存在强垂向混合。

近海海湾受人类活动及自然变化影响大,海水碳源汇格局变化影响机制极其复杂。由于海湾空间尺度小,需要使用宽波段的高空间分辨率卫星遥感对海-气CO₂通量进行监测评估。相对于传统公里级的水色卫星资料,海-气CO₂通量定量估算的关键参数——海表CO₂分压(sea surface partial pressure of CO₂, pCO₂)遥感反演在小尺度海湾具有极大的挑战性。该文以秋季象山港为例,利用走航观测pCO₂数据及近5年哨兵2号(Sentinel-2)卫星影像,采用支持向量机(support vector machine, SVM)机器学习的方法,基于Sentinel-2遥感反射率及其比值,建立了海表pCO₂的遥感反演算法。算法验证结果显示决定系数为0.92,均方根误差为23.23 μatm,遥感反演结果与实测值具有较高一致性。在此基础上,制作了2017—2021年秋季(9—11月)象山港海表pCO₂遥感产品,结果表明,象山港海表pCO₂整体上呈现从湾顶向湾口递减的趋势,均值为514.56 μatm,其中,湾内pCO₂均值为551.94 μatm,湾外pCO₂均值为477.19 μatm,整体呈现为大气CO₂的源,且5年间秋季pCO₂没有显著趋势性变化。结合多参数走航实测数据分析发现,2021年象山港秋季海表pCO₂受物理混合作用及生物活动的共同调控。海表温度(sea surface temperature, SST)与pCO₂具有良好的正相关关系,且SST对pCO₂的影响主要体现在碳酸盐热力学平衡作用上。此外,平均温度归一化的pCO₂(NpCO₂)与海水盐度和溶解氧饱和度均具有良好的负相关关系,NpCO₂与海水盐度的关系是潮汐作用下湾内和外海水体交换的结果;长时间序列的遥感数据分析也证实湾内、湾外pCO₂与平均潮高具有较为一致的变化趋势,且这种趋势在湾外强于湾内。该研究构建了一套海湾小尺度pCO₂遥感反演方法,为后续海-气CO₂通量大范围、长时序遥感监测奠定了良好基础。

海底天然气水合物藏是天然的巨型碳储藏库,是深部甲烷等烃类气体运移至海底过程中暂时的碳储,是地球碳循环过程的重要一环。冷泉通常与海底天然气水合物藏分解密切相关,是深源或浅层气及水合物分解气在海底发生渗漏的现象。该文根据国内外天然气水合物及冷泉系统勘查的最新动向,综述了与水合物及冷泉流体渗漏相关的羽状流、运移通道、海底微地形地貌等要素的海底原位观测技术,主要包括:走航式及坐底式原位观测、海面及低空渗漏甲烷观测、海底可视化观测、与水合物及冷泉相关的海底观测网络等。综合使用原位观测技术可以更细致、全面地描绘水合物和冷泉系统的时空“景象”,更好地协助厘清海底渗漏甲烷的归趋,拓展人类对深海独特生命绿洲的认知。