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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)(2635)   
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。
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631)      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。
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。
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。
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。
南海西南次海盆被动陆缘构造单元划分及伸展演化过程
王维扬, 唐勇, 任建业, 李赫, 赵阳慧, 方银霞,
海洋学研究    2021, 39 (3): 31-43.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2021.03.004
摘要470)      PDF(pc) (5158KB)(392)   
南海西南次海盆被动陆缘洋陆转换带位于陆缘强烈伸展区,蕴含着岩石圈临界伸展破裂和洋盆扩张过程的丰富信息。本文利用多道地震剖面和重力异常数据,对西南次海盆被动陆缘构造单元进行划分,研究陆缘南、北部洋陆转换带结构构造特征,探讨陆缘伸展演化过程。多道地震剖面资料显示,北部洋陆转换带发育有裂陷期断陷和向海倾斜的掀斜断块;南部发育有低角度正断层控制的裂陷期断陷、海底火山以及局部隆起;从陆到洋方向,重力异常值变化明显。根据上述结果南海西南次海盆被动陆缘划分为近端带、洋陆转换带和洋盆三个构造单元,分别对应了其伸展演化过程的三个阶段:前裂谷阶段、陆缘裂陷阶段和海底扩张阶段。
北部湾东北部水团和流场季节变化:2018—2019年观测数据分析
李明明, 谭可易, 黄家辉, 谢玲玲,
海洋学研究    2022, 40 (3): 73-85.   DOI: 10.3969-j.issn.1001-909X.2022.03.007
摘要312)      PDF(pc) (6105KB)(389)   
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。

热带西北太平洋0~300 m热含量的年代际变化
蒋佳茗, 汪亦蕾
海洋学研究    2022, 40 (1): 1-11.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2022.01.001
摘要519)      PDF(pc) (3850KB)(368)   
太平洋是海表温度年际变化和年代际变化发生的主要区域,但对太平洋海洋热含量变化的研究相对较少。为此, 本文分析了1980—2020年太平洋上层(0~300 m)热含量的时空变化特征。基于IAP数据,本文首先利用集合经验模态分解法(EEMD)提取不同时间尺度的海洋热含量信号,并利用正交经验分解法(EOF)对不同时间尺度的海洋热含量进行时空特征分析,得到了太平洋0~300 m海洋热含量的年际变化、年代际变化以及长期变暖的时空特征。结果表明,除了年际变化之外,热带西北太平洋上层热含量还存在明显的年代际变化和长期变暖趋势。在东太平洋和高纬度西太平洋,热含量的年代际变化特征并不突出。热带西北太平洋热含量的年代际变化在1980—1988年和1999—2013年较高,而在1989—1998年和2014—2020年期间较低。此外,针对热带西北太平洋热含量的经向、纬向和垂向特征分析,发现这种年代际变化主要发生在5°N—20°N,120°E—180°E,次表层50~200 m范围内。热带西北太平洋热含量的年代际变化对全球海表温度的年代际变化有着重要作用。
HY-1C卫星运行轨道的计算研究
刘建阳, 毛志华, 施逸
海洋学研究    2022, 40 (1): 53-63.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2022.01.006
摘要600)      PDF(pc) (2798KB)(352)   
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。

基于海底DEM的洋中脊火山锥自动识别方法研究
党牛, 余星, 韩喜球, 陈安清
海洋学研究    2021, 39 (3): 12-20.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-909X.2021.03.002
摘要454)      PDF(pc) (3329KB)(333)   
洋中脊是板块扩张和洋壳增生的主要区域,除了发育沿洋脊走向的裂隙式喷发火山脊,还分布有众多零星的中心式喷发火山锥。这些火山锥的形态和分布对了解洋中脊构造和岩浆活动具有重要的指示意义。基于海底多波束地形数据,采用人工或机器解译方法可以识别这些火山锥。本文利用大洋24航次船载多波束测深获得的卡尔斯伯格脊DEM(数字高程模型)数据,以非监督分类为手段,开展洋中脊火山锥的自动提取方法研究。基于原始DEM计算地形坡度、地表粗糙度、正负地形等衍生参数,进行特征变换,提取火山锥的特征信息。使用ISO(迭代自组织)聚类方法对特征变换后的图像进行聚类分析,并利用景观形状指数进行几何筛选,完成火山锥的自动提取。所使用的海底火山锥自动识别方法,正确率达0.8,重叠率约0.7,识别效果较好,效率高,能够在海底大范围的火山锥解译中发挥重要作用。