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1986—2017年舟山群岛不同主体功能海岛岸滩变化特征分析
曹雯婷, 张华国, 李睿
海洋学研究    2021, 39 (4): 123-131.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2021.04.012
摘要500)      PDF(pc) (2709KB)(2642)   
基于逐年30 m分辨率的岸滩遥感监测数据集(1986—2017年),开展舟山群岛不同主体功能海岛岸滩的时空演化特征分析。结果表明,在1986—2017年期间,受剧烈围填海活动的影响,舟山群岛的大量水域(152 km2)和潮滩(18 km2)被围填成陆地,岸滩不断向海推进,政策是岸滩总体变化的主要驱动因素。不同海岛主体功能类型的岸滩变化特征差异显著:(1)综合利用岛、临港工业岛、港口物流岛、滨海旅游岛的围填海占研究区围填海总量的96%;(2)海洋科教岛和现代渔业岛的岸滩变化幅度较小,占研究区围填海总量的4%;(3)海洋生态岛和清洁能源岛的岸滩资源保育良好,稳定不变。

基于DINEOF的风云极轨气象卫星海表温度重构方法研究
宋晚郊, 张鹏, 孙凌, 唐世浩, 周芳成,
海洋学研究    2022, 40 (2): 10-18.   DOI: 10.3969-j.issn.1001-909X.2022.02.002
摘要570)      PDF(pc) (3384KB)(1764)   

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。


长江口海域潮汐和潮流的观测研究
曾定勇, 宣基亮, 黄大吉, 等
海洋学研究    2022, 40 (1): 12-20.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2022.01.002
摘要1488)      PDF(pc) (2926KB)(753)   
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。
1973—2018年珠江三角洲海岸线时空演变分析
夏涵韬, 隆院男, 刘诚, 刘晓建
海洋学研究    2020, 38 (2): 26-37.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2020.02.004
摘要1949)      PDF(pc) (3086KB)(742)   
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。
海底天然气水合物及冷泉流体渗漏的原位观测技术
刘莉萍, 初凤友, 郭磊, 李小虎
海洋学研究    2023, 41 (1): 26-44.   DOI: 10.3969-j.issn.1001-909X.2023.01.003
摘要244)   HTML20)    PDF(pc) (4566KB)(666)   

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。

上海沿海风暴潮历史特征分析
陈升, 甘敏, 孙丽, 谢冬梅, 陈永平
海洋学研究    2021, 39 (4): 101-108.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2021.04.010
摘要642)      PDF(pc) (3305KB)(661)   
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。
基于潮间带现场数据的底部切应力算法对比
孙剑雄, 张文祥, 史本伟
海洋学研究    2022, 40 (1): 21-32.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2022.01.003
摘要461)      PDF(pc) (2851KB)(658)   
底部切应力作为水动力和泥沙输移模型中的关键参数,对底床泥沙起动、侵蚀淤积速率的研究十分重要。目前基于现场实测流速数据计算底部切应力的理论方法有6种:LPmean法、LPmax法、TKE法、TKEW法、RS法和ID法,这些方法都有其特定的适用条件。河口海岸浅水区域水流和波浪作用复杂,遴选合适的方法计算底部切应力非常重要。本文以江苏大丰斗龙港1个观测点(中值粒径为68.56 μm)和上海崇明东滩2个观测点(中值粒径分别为12.89 μm和45.02 μm)为例,利用声学三维高频流速仪ADV (Acoustic Doppler Velocimetry)和波潮仪(RBRwave)进行现场数据采集,分别用6种理论计算方法对底部切应力进行计算,结果表明:(1)LPmean法受到平均流速、仪器探头距离底部床面高度以及波浪强弱的影响,会低估底部切应力;(2)LPmax法和TKE法在流速变化幅度较大、波浪作用明显的潮间带浅水环境会高估底部切应力;(3)TKEW法在TKE法的基础上进行了改进,更适用于波浪作用强烈的潮间带浅水环境底部切应力的计算;(4)RS法计算结果受到波浪影响会产生误差,存在较大波浪时,ID法计算结果比RS法计算结果更加可信,但是在水深条件不足时,ID法会高估底部切应力。
长江口及邻近海域底层水体低氧物理机制的研究进展
周锋, 钱周奕, 刘安琪, 马晓, 倪晓波, 曾定勇,
海洋学研究    2021, 39 (4): 17-38.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2021.04.003
摘要632)      PDF(pc) (3558KB)(615)   
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。
河流-河口-近海连续体碳循环研究进展
陈建芳, 翟惟东, 王斌, 李德望, 熊天琦, 金海燕, 李宏亮, 刘沁宇, 苗燕熠,
海洋学研究    2021, 39 (4): 11-21.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2021.04.002
摘要1112)      PDF(pc) (2040KB)(611)   
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。

围海工程前后瓯飞滩冲淤变化特征及动力机制分析
蔡家新, 潘国富, 陈培雄
海洋学研究    2021, 39 (3): 63-71.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2021.03.007
摘要468)      PDF(pc) (3995KB)(563)   
围海工程拓展出陆地空间的同时对工程海域地形变化产生较大的影响。本文以温州瑞安东部瓯飞滩海域为研究区,通过GIS处理水下地形资料,构建Delft3D数学模型,分析围海工程引起的瓯飞滩地形冲淤变化特征及其动力机制。研究表明,工程实施后研究区海域涨潮占优特性有所增强,近岸海域整体保持淤积态势,淤积速率略有增加;局部区域受影响较大,如围堤凸区附近受挑流作用表现为缓慢冲刷,而在围堤凹处受阻流效应影响表现为快速淤涨。研究对瓯飞滩及类似淤泥质海岸的开发利用与保护有重要的参考价值。
北太平洋热带水体积的年际变化及其变化机制
刘松楠, 许东峰
海洋学研究    2020, 38 (2): 1-8.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2020.02.001
摘要981)      PDF(pc) (2452KB)(506)   
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。
苏门答腊岛西北海域中尺度涡源区特征与形成机制
张家赢, 周锋, 田娣, 黄挺,
海洋学研究    2021, 39 (3): 1-11.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2021.03.001
摘要762)      PDF(pc) (4346KB)(486)   
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。
东海原甲藻藻华和台湾暖流种源关系的进一步研究
曾宇兰, 陆斗定, 王鹏斌, 郭若玉, 管卫兵, 戴鑫烽
海洋学研究    2020, 38 (2): 38-48.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2020.02.005
摘要742)      PDF(pc) (5716KB)(484)   
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。
海洋大地电磁揭示了西太平洋苏达海山的电阻率结构
姜杰, 张涛, 蔡晓仙, 吴招才,
海洋学研究    2022, 40 (2): 42-52.   DOI: 10.3969-j.issn.1001-909X.2022.02.005
摘要361)      PDF(pc) (4125KB)(453)   
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。
基于空气介质的光学溶解氧传感器便捷校准方法研究
高顺, 张颖颖, 袁达, 等
海洋学研究    2022, 40 (1): 81-88.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2022.01.009
摘要379)      PDF(pc) (1681KB)(453)   
基于荧光猝灭原理的光学溶解氧传感器可获得海水溶解氧时空数据,被广泛应用于海洋环境长期监测,但因其在贮存期间和布放期间会发生“贮存漂移”和“测量漂移”,需要进行校准。现有的实验室校准方法周期长、操作复杂。本文研究了光学溶解氧传感器在空气和水体两种不同介质中的响应特性,提出一种利用空气介质的光学溶解氧传感器现场校准方法,并在此基础上建立了仪器的两点校准模型。经实验验证,该校准方法能够有效修正溶解氧传感器的数据漂移,校正后的传感器测定值与Winkler滴定的标准值偏差在±6 μmol·L-1以内。该方法可以实现光学溶解氧传感器的便捷快速校正,免去实验室维护的繁琐步骤,提高监测数据质量,保持监测数据的连续性,具有重要的应用价值。

自研高精度pH传感器的标定、校正方法及其在海水原位观测中的应用
金铨, 张楚青, 吴建波, 张潇, 叶瑛, 黄元凤, 陶春辉
海洋学研究    2021, 39 (2): 52-59.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2021.02.006
摘要434)      PDF(pc) (1963KB)(450)   
电化学方法是测量海水pH值的主要方法之一。针对自主研发的基于铱金属及其氧化物电极的pH传感器,建立了海水环境下仪器标定和数据校正的方法,并在近岸和大洋环境中进行了原位测试的应用。仪器标定包括:(1)依照海水pH分析的标度要求选取适当的标定缓冲试剂;(2)以标准海水替代常用的2-氨基吡啶(AMP)溶液制备标定缓冲体系。数据校正主要包括温度背景校正及误差校正。海区原位测试应用以及与其他同类仪器对比表明,标定体系差异带来的误差可达1.00 pH单位,数据校正可提升测试精度0.10~3.00 pH单位不等。仪器的标定与数据校正方法能有效提高该自研pH传感器的测量精度。
大糙率珊瑚礁附近规则波非线性特征实验研究
杨笑笑, 姚宇, 何天城, 贾美军
海洋学研究    2020, 38 (2): 9-15.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2020.02.002
摘要857)      PDF(pc) (2364KB)(441)   
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。
海岛核电厂址的设计基准洪水位研究
方明豹, 黄佳钰, 杨万康, 孙纯键
海洋学研究    2020, 38 (4): 80-87.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2020.04.009
摘要454)      PDF(pc) (2644KB)(434)   
随着滨海核电厂址的开发利用日趋饱和,选取海岛作为核电厂址成为一种新思路。针对海岛厂址易受台风灾害影响的问题,本文通过对天文高潮位、海平面上升、可能最大风暴潮增水和最大台风浪四个增水因子的研究来确定厂址的设计基准洪水位。结果表明:该区域10%超越概率的天文高潮位为3.14 m,未来80 a海平面上升幅度为0.31 m。基于MIKE21数值模型,以可能最大热带气旋参数为基础构建了多种假想台风路径,发现:当台风移动方向为NW向,距离厂址中心左侧0.5 R(R为台风最大风速半径)时,风暴潮增水达到最大,增水最大值为2.99 m;当台风移动方向为W向,且距离厂址左侧 R处时,台风浪波高达到最大,厂址前沿 H 1/100波高最大值达到了8.02 m;岛屿东侧遭受的风暴潮和波浪威胁较其他方向更为严重。各水位影响因子组合叠加后海岛核电厂址设计基准洪水位可达11.25 m。相对于其他滨海厂址,海岛厂址的风暴潮增水相对偏小,但受波浪的影响更为显著。
琼州海峡自适应低通滤波之问
李炎
海洋学研究    2022, 40 (3): 9-16.   DOI: 10.3969-j.issn.1001-909X.2022.03.002
摘要276)      PDF(pc) (1618KB)(416)   
自1987年Wally Broecker 提出被称为“大洋传送带”的理想环流图后,温暖的上层环流如何贯穿印尼海域各式各样的海峡,成为地球海洋大气系统模型边界条件设定的难点。具有强烈非线性效应的狭窄浅水海峡,一方面形成垂向混合热点,另一方面因引入潮波共振单元,可使海峡通道呈现为具有自适应能力的低通滤波器。位于粤西海域与北部湾之间的琼州海峡,是沉积物充沛并具强潮流以及西向背景流的狭窄浅水海峡。半日分潮和浅水分潮共振单元的引入,有利于其潮流槽刷深与潮流三角洲堆积,维护互相适应的动力-地貌关系。台风过境和冷空气入侵等强扰动可引起琼州海峡的西向风暴射流,触发北部湾不同结构特征的高营养、藻华与缺氧事件。狭窄浅水海峡如何引入潮波共振单元支持,形成有利于低频流低阻通过的自适应低通滤波器,海峡沿岸人类活动能否影响到贯穿流行为,琼州海峡是一个值得关注的案例。

浙江苍南无居民海岛岩相潮间带生物群落多样性研究
刘瀚仁, 廖一波, 寿鹿, 曾江宁, 汤雁滨, 刘清河, 谭勇华, 吕兑安, 程杰
海洋学研究    2021, 39 (2): 68-79.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2021.02.008
摘要432)      PDF(pc) (3329KB)(413)   
为了解浙江苍南海域无居民海岛岩相潮间带生物群落组成与结构,于2019年3月对该海域内11个无居民海岛进行了潮间带生物调查,对采集到的样品进行鉴定,并计算了栖息密度、生物量和生物多样性指数。11个无居民海岛共鉴定出58种潮间带生物,平均栖息密度和平均生物量分别为857±205 ind/m2和2 847.83±1 032.50 g/m2,各断面的Shannon-Wiener多样性指数H′、Pielou均匀度指数J和Margalef丰富度指数D范围分别为1.07~1.61, 0.66~0.83和0.54~1.30。与大陆沿岸潮间带相比,无居民海岛生态系统独特,拥有更多的生物资源,具有重要的生态价值,需要重视并加强保护。