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利用变分同化技术,将船舶报资料与海表面温度短期数值预报模式有机结合,实现了渤、黄、东海的海表面温度短期数值预报。本预报模式利用伴随方法实现了预报模式的全局优化,不但最大限度地利用了船舶报资料,而且初始温度场的调整由自动的数值迭代过程来实现。在渤、黄、东海海域,4个季节的典型月份的SST连续1个月的24 h后报结果与船舶报资料均方差均降至0.8 ℃以下。同化后海表面温度初始场的绝均差较同化前有显著下降。与以前所用的客观分析方法比较的结果表明,伴随同化的预报精度明显高于客观分析方法。

海表风场是航海、海洋工程及防灾减灾等都十分关注的海洋要素之一,本文利用来自台湾地区和韩国的风速观测资料,检验了台风“菲特”及一次冷空气过程期间T639风场预报产品在东中国海的有效性。结果表明:(1)台风“菲特”和冷空气期间,预报风速与观测风速在曲线走势上保持了较好的一致性。(2)从相关系数来看,各个观测站的预报风速与观测风速都表现出较为密切的相关性;从偏差来看,预报风速略高于观测风速;从均方根误差和平均绝对误差来看,误差也都在可控范围之内。(3)台风“菲特”期间,T639预报风场对台风眼、台风尾迹等气旋性特征刻画得较为形象,外埔气象站、东吉岛气象站和兰屿气象站受台风影响较为显著,淡水气象站、金门气象站和绿岛气象站受台风的影响则偏弱。T639预报风场对南下的冷空气过程同样有着较好的体现,对风向和风速都有很好的模拟。

罗斯海位于南极洲太平洋侧,通过对罗斯海气源沉积条件、地质构造条件和温、压条件对罗斯海天然气水合物成藏条件进行综合分析,结果表明罗斯海具备良好的天然气水合物储藏条件和勘探前景。本文在温、压条件的基础上,利用热流数据定量计算了天然气水合物稳定带的厚度,并使用体积分方法初步估算了该区域的天然气水合物的资源前景量。计算结果表明,罗斯海区域的天然气资源量为3.6× 10 ¹¹ m ³,具有可观的经济价值。

根据表层沉积物长链不饱和烯酮的不饱和度( U ^k ₃₇指数)以及现代海洋0~30 m层平均温度(Sea Surface Temperature, SST),探讨在低温和高温海区利用 U ^k ₃₇指数重建上层古温度的合理性。同时,结合文献报道的南海上层水体中颗石藻( E. huxleyi, G. oceanica和 G.ericsonii)细胞丰度的季节特征,探讨了沉积记录中 U ^k ₃₇指数与季节的对应性。结果表明:(1)在极端低温和高温海区(-0.6 ℃和28 ℃) U ^k ₃₇指数仍是重建上层水体古温度的良好替代指标;(2)由于南海长链烯酮源生物——颗石藻的主要生长季节为冬季,因此,尽管南海表层沉积物中的 U ^k ₃₇指数与4个季节的SST均显著相关,但沉积记录中的 U ^k ₃₇指数反演的SST可能仅代表冬季上层水体的温度。

数字高程模型(digital elevation model, DEM)是重要的地理信息,合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)是提取数字高程模型的有效手段之一。本文以浙江衢山岛部分地区为研究区,利用2013年11月27日的Radarsat-2四极化精细工作模式极化SAR数据计算了研究区方位向两相邻分辨单元之间的极化方位角偏移量,从极化方位角偏移量提取了方位向坡度信息,得到了研究区地形的高程数据,并利用实测数据对提取的DEM信息进行了精度检验。结果表明,在海岸带及近海岛礁区域,单景全极化雷达DEM测量是可行的,计算结果的平均相对误差为20%,造成误差的主要原因是海面杂波造成的起算面的改变以及植被的树枝叶层造成方位角的变化导致的高程计算偏差。

通过紫外分光光度计测定了海洋微生物需钠弧菌 Vibrio natriegens 的生长曲线,通过扫描电镜和原子力显微镜观测了该细菌在船舶用结构钢(DH32)钢样表面成膜过程及试样腐蚀形貌,探讨了生物膜的形成过程及其对材料表面腐蚀的影响。结果表明,生物膜的形成过程与微生物生命活动关系密切。根据对比暴露在菌液和无菌培养基中的试样表面形貌,发现细菌的附着及成膜过程的不均匀性,改变了DH32钢样表面的物理和化学状态。细菌附着区与周围形成的氧浓差电池,以及细菌新陈代谢主要产物对金属离子的络合,共同促进了试样局部腐蚀加速。

为建立适用于近岸海域水质的评价模型,依照《国家海水水质标准》构建了1个包含13种水质指标信息、共计400个假设采样站位的数据样本。通过计算其KMO统计量、球形检验及相关矩阵发现,各水质指标间存在较大相关性,故可利用主成分分析方法进行分析。针对13个水质指标,仅前2个特征根大于1的主成分是有效的,且它们可以代表原假设数据81.25%的信息。利用前2个主成分建立了可完全区分四类水质的自动分类图版,即水质评价模型。根据上述水质评价模型绘制了2010年雷州半岛近岸海域的水质类型专题图。分析表明,雷州半岛的湛江港湾、鉴江口海域及铁山港区为第四类水质,东海岛西南、鉴江口外海、徐闻东北角海域、流沙湾及江洪港海域为三类水质,其它区域为一、二类水质。本研究较好地反应了雷州半岛近岸海域水质分布状况,可为该海域海洋环境综合治理及利用提供一定参考。

双台河口国家级自然保护区位于辽河下游入海口,该地区湿地发育,区域内土地利用/覆被类型多样。本文基于5个不同时相的Landsat卫星系列TM、ETM和OLI-TIRS遥感影像,采用监督分类法对影像进行分类处理,然后结合GIS空间分析与数理统计方法,分析了1984—2013年期间双台河口国家级自然保护区土地利用/覆被变化情况。结果表明:1984—1992年期间芦苇沼泽和养殖水域大面积增加,天然水域和滩地大面积减少,养殖水域的单一土地利用动态度最大;1992—2000年期间耕地和滩地面积快速增长,天然水域和芦苇沼泽面积快速减少,研究区综合土地利用动态度最大;2000—2007年期间,养殖水域大面积增加;2007—2013年期间,城建用地大面积增加。双台河口自然保护区LUCC受多种因素影响,人口、经济和政策等是主要的社会经济因素,不同时期各社会经济因素对LUCC的推动作用有所差异。

海岸带景观是沿海地区社会经济可持续发展的基础,研究人类活动影响下的海岸带景观生态风险演变对海岸带景观规划与景观资源的合理开发具有重要意义。本文基于1990—2010年间3期的Landsat TM/ETM+遥感数据源,结合野外实地调查,研究了象山港海岸带景观生态风险及其变化趋势。结果表明: (1)20 a间,象山港海岸带景观格局发生显著变化,耕地、海域和林地等景观类型面积呈下降趋势,而建设用地、未利用地和养殖用地不断增加;(2)1990年以来,象山港海岸带景观生态风险等级有不断增高趋势,部分低、较低等级生态风险区演变为中等级以及较高等级;(3)从不同等级生态风险区的空间分布上看,1990年以来海岸带景观低和较低等级生态风险区空间分布在沿海地区减少,而中等、较高和高生态风险区在沿海地区不断形成并向陆侧扩张。从演化速率上看,近10 a的较高和高生态风险区面积增加速率较前10 a显著加快。

本文提出了一种全新的潮汐能开发方式,把封闭管道中的水击效应应用到潮汐能开发中。利用水锤泵将海水提至高水库,把潮汐能的低水头势能转化成高水头势能存蓄在高水库中,再视需求进行发电,免除了传统方法先潮汐发电再抽水蓄能的二次转化。本文通过模型泵测试模拟了水锤泵在潮差的驱动下将水提送到蓄水库的工作状况,获取了1.0~3.0 m水位差条件下,将水输送到5.0~20.0 m水头蓄水池时模型水锤泵的工作效率和输出功率。试验表明,在1.0~3.0 m水位差条件下,水锤泵的能量转化效率超过0.60,且水头变动时,效率基本稳定。经估算,水锤泵潮汐蓄能发电的平均能量利用率略高于潮汐发电联合抽水蓄能。

根据2013年5月的大面调查资料,对三门湾海域网采浮游植物的群落特征进行了初步研究。调查海域共检出浮游植物9门253种,以硅藻为主,占总种数的71.5%,其次是甲藻,占总种数的16.6%,其余藻类所占比率较低。浮游植物细胞丰度平均值为(2 227±3 883)×10 ³个/m ³,高值区分布在湾口东北部。优势种主要有短角弯角藻 Eucampia zoodiacus、中华盒形藻 Biddulphia sinensis、卡氏角毛藻 Chaetoceros castracanei、整齐圆筛藻 Coscinodiscus concinnus、中肋骨条藻 Skeletonema costatum、琼氏圆筛藻 Coscinodiscus jonesianus和弯菱形藻 Nitzschia sigma。受水温和盐度等环境因素的影响,浮游植物优势种在湾口、湾中和湾顶部形成区域分布差异。对比历史资料可知,该海域网采浮游植物细胞丰度增加,而硅藻占总种数百分比则呈下降趋势。

根据2011年5月和8月东山湾及邻近海域的调查结果,选择10个与富营养化有关的参数,包括溶解无机氮(DIN)、溶解硅酸盐(DSi)、活性磷酸盐(SRP)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学耗氧量(COD)、溶解有机碳(DOC)、总有机碳(TOC)、叶绿素 a(Chl- a)和浮游植物丰富度( d)等,应用主成分分析(PCA)法对该海域富营养化特征进行研究。主成分分析表明,主成分1(PC1)表征了有机污染、浮游植物和总磷状况;主成分2(PC2)反映了硅和氮营养水平,主成分3(PC3)体现了SRP的特点。春、夏季PC1、PC2、PC3和综合主成分(CPC)的空间分布表明漳江口和八尺门养殖区邻近海域富营养化风险较高;各主成分与盐度的相关分析表明东山湾内富营养化压力主要来自漳江,夏季有所增强;有机污染物和浮游植物可能是控制东山湾海域春、夏季富营养空间分布的主要驱动因素。

采用复经验正交函数(EOF)分解和小波分析,对冬季北太平洋上层海流异常进行了统计动力诊断,并讨论了主要模态与北太平洋年代际振荡 (PDO) 模态和北太平洋环流振荡(NPGO) 模态的关系。结果显示,冬季北太平洋上层洋流异常复EOF分解的第一模态是PDO在流场异常上的反映,第二模态则包含了NPGO的明显信息。主要依据有:(1)第一和第二模态的实时间系数序列分别有准20 a和准13 a的年代际变化周期,与PDO和NPGO模态的年代际变化周期相同;(2)第一和第二模态实时间系数与北太平洋海表面温度异常(SSTA)的回归系数场的空间分布分别与PDO和NPGO模态的空间结构相近。根据第一和第二模态上层洋流异常计算得到的垂直运动异常的分布,与SSTA的PDO和NPGO模态的空间分布类似,表明海盆尺度流场异常造成的垂直运动是形成PDO和NPGO模态的重要原因。

本文利用角动量模式计算获得高风速资料,并通过气象观测站实测资料验证了风速资料的准确性,并将所得风速应用于Jason-1高度计风速反演模式函数研究,得到了一个新的风速反演模式函数。研究结果表明,本文提出的模式函数能更好地反映台风经过时海表面风速情况,实现了高度计对高风速(10~40 m/s)的反演,可作为Jason-1高度计风速反演业务化算法在高风速情况下的补充,以提高高度计风速反演精度。

潮流信号处理与预报在很多方面具有非常重要的意义和价值。本文引入信号稀疏表示理论,构建一种稀疏AR模型,寻找各潮流数据间的历史关联性,并进行预报分析。首先由实测潮流信号进行常规AR建模,获得一组过完备稀疏基;其次随机从该过完备稀疏基抽取部分建立欠定方程组,利用稀疏优化算法获得最稀疏的AR系数;多次重复上一步,获得稀疏AR系数的平均以增强稀疏AR模型的稳定性;最后利用这些稀疏AR系数来重构或预测潮流信号。文章针对实测潮流信号,特别是存在多峰值有回流现象的潮流信号,进行了稀疏AR建模与预测的多次实验。实验结果与传统的潮流信号调和预报方法相对比,发现基于稀疏AR模型的潮流预报对于潮流存在多变的现象时,具有明显优越性,从回报结果来看,稀疏AR模型的潮流预报均方差明显小于传统潮流调和分析预报方法。

为探讨东太平洋CC区多金属结核中富钡镁锰矿细脉蛋白石层的成因机制,利用矿相显微镜、电子探针和ICP-OES,对蛋白石层及其周围铁锰氧化物进行了显微结构特征和化学成分特征的研究。结果表明:高反射率矿物结晶程度较好,主要由MnO组成,具有高Mn低Fe的特征,为成岩成因的钡镁锰矿。中反射率矿物结晶程度较差,主要由MnO和FeO组成,为水成成因的水羟锰矿。低反射率矿物为一种半透明矿物,主要由SiO ₂组成,为生物成因的蛋白石。根据钡镁锰矿、水羟锰矿和蛋白石的成因机制,为蛋白石层及其内部钡镁锰矿细脉的形成过程建立了一个模型,共分为5个生长阶段:第1阶段,结核呈半埋藏状态在氧化环境中形成水羟锰矿;第2阶段,结核呈半埋藏状态接受SiO ₂胶体的沉淀作用形成蛋白石层;第3阶段,结核呈半埋藏状态在氧化环境中形成水羟锰矿的同时,其成岩作用和蛋白石的脱水作用使蛋白石层中产生大量的裂缝;第4阶段,结核呈埋藏状态在弱氧化-还原环境中发生交代作用和重结晶作用形成钡镁锰矿;第5阶段,结核呈半埋藏状态形成水羟锰矿。

南极威德尔海水动力环境的变化及其对全球变化的响应有着重要的意义,近百年来以全球变暖为特征的全球变化已经影响到该地。对南极威德尔海北部ANT28-D5-6短柱沉积物进行了 ²¹⁰Pb测年、粒度参数和冰筏碎屑物含量的测试分析。结果显示威德尔海北部在近百年时间内(1922—2011年)水动力环境发生了显著的转变。在1922—1972年间,威德尔海北部处在高能高速动荡的水动力环境,并携带沉积了大量的冰筏碎屑物,对应了全球温度变化相对较低的阶段。但在1930—1936年间和1946—1952年间发生了2次水动力减弱事件。1939年和1950年两次冰筏碎屑物含量的增加可能与太阳活动峰年引起的威德尔环流经向增强有关。1972—2011年威德尔海北部处在较为平静的弱能状态,对应了全球气温持续升温的阶段。1955—1972年威德尔海水动力环境处在从高能动荡的状态向低能静水状态快速过渡的阶段。

对南黄海太阳沙西侧潮流脊槽区进行了底质调查,采用密集站位的振动活塞柱状沉积物采样器取样。根据粒度分析结果,比较精细地研究了厚度约2～3 m浅表层沉积物的空间分布特征。结果表明:表层沉积物中,细砂主要分布在潮流脊和岸滩上,其它较细的沉积类型主要分布于潮流槽内,呈显“脊砂槽泥”的沉积地貌基本特征。同时,沙脊上的表层细砂的分布范围明显与沙脊至海岸的距离有关,除了潮流的影响外,主要与外侧沙脊的消浪作用有关。另外,根据表层沉积物分布的沉积地貌特征,探讨了潮流脊槽的沉积环境演变。

海岸带景观格局演化分析对于理解人类活动与景观格局演化之间的关系,促进沿海地区的可持续发展具有重要意义。以1990、2000和2010年3期TM遥感影像为主要数据源,利用3S技术,分析了象山港海岸带景观类型及格局演化特征。结果表明:(1)20 a来林地、海域以及耕地面积下降,建设用地、水域、养殖用地及未利用地面积增加,滩涂面积先增加后减少。(2)斑块数量、斑块密度不断增加,平均斑块面积不断下降,斑块的边界密度和形态指数不断增加,景观的多样性指数和均匀度不断增加,景观异质性不断增强。(3)整体动态度呈现出上升趋势,人类开发利用活动力度的加大导致象山港海岸带景观变化更为频繁。(4)人文和自然因子的双重驱动,导致了象山港海岸带景观格局的演化。

GeoSwath Plus系统利用相干原理能同时得到水深数据和声纳图,与传统侧扫声纳存在一定差异。本文对GeoSwath Plus 125 kHZ系统和Klein 3000系统从工作原理、技术参数、数据采集和后处理平台以及实测数据等方面进行了对比。结果表明:二者接收数据存在差异,导致两者的用途也存在差异;GeoSwath Plus系统相比Klein 3000更加复杂,但适用水深范围较小;GeoSwath Plus采集软件较少,对后处理软件的要求更高,而Klein 3000数据采集和后处理软件都有多种选择;通过实测数据的比较发现,GeoSwath Plus的定位精度更高,但由于发射波束水平开角大于Klein 3000,加之采用悬挂式安装,导致得到的声纳图像对比度和分辨率比传统侧扫声纳Klein 3000要差一些。

以五水合四氯化锡为原料,采用化学沉淀法制备了纳米SnO ₂光催化剂,采用电子显微镜和X光衍射仪对粉体的粒径、物象和形貌等进行了表征,对比分析了自制纳米SnO ₂对于养殖废水中氨氮的光催化降解情况。研究结果表明催化剂投加量、废水中氨氮初始质量浓度、溶液pH值和H ₂O ₂质量浓度均是影响氨氮催化氧化去除效果的重要因素。通过正交实验确定了SnO ₂光催化剂氧化的优化反应条件:SnO ₂投加量为1.2 g/L,氨氮初始质量浓度为40 mg/L,pH值为8.0,H ₂O ₂质量浓度为1.0 g/L,催化时间为2 h时,去除率可达72%。

可口革囊星虫 Phasolosma esculenta为我国特有的一种可食用海洋经济动物。本文以可口革囊星虫为研究对象,利用琼脂径向扩散、涂板计数等方法研究其体腔液中物质的抗菌活性以及理化特性。研究结果表明,可口革囊星虫体腔液中存在抗菌活性物质,并且该物质对金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus等3种革兰氏阳性细菌具有明显的抗菌效果,但对大肠杆菌 Escherichia coli等3种革兰氏阴性细菌以及葡萄牙假丝酵母 Candida lusitaniae抗菌效果不明显。结果还发现:(1)不同提取方式出现明显不同的抗菌效果,与体腔液上清液和2%乙酸提取体腔液所得提取物的抗菌效果相比,超声破碎处理提取物的抗菌效果最为明显。(2)理化特性研究发现该抗菌物质抗菌效力持久,抗冻融,并且在5~30 ℃范围内最适抗菌温度约为25 ℃;该物质不耐高温,60 ℃处理10 min后该物质的抗菌作用完全消失;此外,该物质的抗菌作用不依赖金属离子的存在。(3)超滤管过滤截留琼脂扩散结果表明该抗菌物质的分子量在100 kDa以上。

为鱼类苗种运输和养殖过程中溶解氧的科学调控提供理论依据,采用密闭式呼吸实验法探究了20、25和30 ℃水温下豹纹鳃棘鲈 Plectropomus leopardus、驼背鲈Cromileptes altivelis、棕点石斑鱼Epinephelus fuscoguttatus、赤点石斑鱼Epinephelus akaara和珍珠龙胆石斑鱼5种海水养殖鱼类幼鱼(体重范围为53.6～84.5 g)的耗氧率和窒息点。结果表明:在盐度为30的条件下,5种海水养殖鱼类幼鱼的耗氧率和窒息点均随水温的升高而升高。同水温下的耗氧率,豹纹鳃棘鲈为最高, 20、25和30 ℃水温下分别为0.15、0.21和0.31 mg/(g·h);珍珠龙胆石斑鱼为最低,20、25和30 ℃水温下分别为0.08、0.15和0.16 mg/(g·h)。同水温下窒息点,驼背鲈为最高, 20、25和30 ℃水温下分别为1.00、1.12和1.21 mg/L ;珍珠龙胆石斑鱼为最低, 20、25和30 ℃水温下分别为0.19、0.24和0.25 mg/L。

于2012至2013年调查了渤海湾天津近岸海域的初级生产力和网采浮游植物种类组成。2012—2013年春季调查海域初级生产力为2.20～23.18 mgC/(m ²·d),平均值为9.54 mgC/(m ²·d),高值区主要分布在塘沽附近海域;夏季初级生产力为6.37～138.37 mgC/(m ²·d),平均值为44.13 mgC/(m ²·d),高值区主要分布在北塘和汉沽附近海域。与1982—1983年和1992—1993年同期调查结果相比,近30 a来渤海湾初级生产力呈下降趋势。网采浮游植物经初步分析发现2门59种(包括未定名种),其中硅藻49种,占种类组成的83.1%;甲藻10种,占种类组成的16.9%;优势种主要为柔弱根管藻 Rhizosolenia delicatula、布氏双尾藻 Ditylum brightwellii、中华盒形藻 Bidduiphia sinensis、中肋骨条藻 Skeletonema costatum、旋链角毛藻 Chaetoceros curvisetus、尖刺菱形藻 Nitzschia pungens、丹麦细柱藻 Leptocylindrus danicus和浮动弯角藻 Eucampia zoodiacus。调查海域春季浮游植物细胞丰度为3.32×10 ³～3.85×10 ⁷ cell/m ³,夏季为2.48×10 ⁶～4.65×10 ⁹ cell/m ³,夏季明显高于春季;从分布上看,北部和南部的浮游植物细胞丰度高于中部,主要是由天津近岸海域河流分布造成。浮游植物多样性指数在春季和夏季的均值分别为1.865和1.560。2012—2013年浮游植物细胞丰度及其分布主要与水深、化学需氧量、pH值、溶解氧和无机磷相关性较大。

基于1996—2012年西北太平洋Argo剖面浮标盐度观测资料,利用合成分析方法研究了海表面盐度对台风的响应特征。结果表明海表面盐度对台风的响应具有明显的非对称性:台风过后其路径右侧的海表面盐度显著上升;左侧的则在 R₅₀内上升, R₅₀外区域普遍下降。进一步分析显示台风强度、移动速度和海洋混合层深度对海表面盐度响应特征均有较大影响。强度大或移动缓慢的台风能造成大范围的海表面盐度上升;强度小或移动快速的台风只在路径右侧造成海表面盐度上升,左侧的则普遍下降。夏季(6-9月)台风过后,海表面盐度在混合层浅的区域普遍大幅上升,在混合层深的区域则在台风路径左右两侧2 R₅₀范围内小幅上升,在远离台风路径左侧区域下降。

选择20个对舟山海域有较大影响的历史台风案例,开展定海站实测潮位数据的分析与归纳,总结得出20个台风中风暴潮过程增水最大值为5612号台风的207.1 cm,风暴潮高潮位最大值为9711号台风的283.7 cm。同时,在三维斜压水动力模型SELFE的基础上加入台风气压场和风场模块,建立了一个采用非结构三角形网格的天文潮-风暴潮耦合模型,模拟表明定海站的斜压效应较为明显,非线性耦合作用相对较弱,但两潮耦合风暴潮增水结果仍优于风暴潮单因子增水结果,与实际增水更为接近。在此基础上,以一定间隔在5612号台风原路径南北两侧各设计了2条平行路径,分别模拟两潮耦合风暴潮增水,结果表明5612号台风参数沿其原路径偏南1个最大风速半径距离的S1路径运动时可模拟得到定海站可能最大风暴潮增水为243.9 cm。最后,在S1路径下模拟可能最大风暴潮增水分别遭遇天文高、中、低潮位时的风暴潮高潮位,结果表明天文潮高潮时可得到可能最大风暴潮高潮位约为400 cm,天文中潮时次之,而天文低潮时风暴潮高潮位最低。

本文收集了1970、1992、2003和2014年4期卫星遥感影像,利用遥感解译和GIS技术提取秀山岛土地利用/覆盖信息,运用强度分析方法,从时间、类型和转换3个层次统计分析秀山岛土地利用/覆盖变化。结果显示:秀山岛主要的土地利用类型分别为林草地、耕地、建设用地和滩涂;1970—2014年期间,土地转换速率呈先加速后减速的特征;各土地利用类型在不同时间段表现特点各异;耕地转换为建设用地是最主要的土地利用类型转换方式。规划政策、经济和人口从业结构等社会人文因子是秀山岛土地利用/覆盖变化的主要影响因子。

基于海域动态监视监测的需求,对唐山市2012年9月至2013年10月的海域变化进行了2个期次的遥感动态监测。结果表明:唐山市海域变化数量多、面积大、频率高,海域变化的原因主要为填海造地、基础建设和围垦养殖等人类开发活动。针对海域动态变化遥感业务化监测的需要,从海域变化信息管理模型、监测频率、时间和业务体系等方面研究了海域动态变化遥感业务化监测体系,建立了海域变化遥感信息模型,提出了海域动态变化遥感业务化监测体系方案。

青草沙水库是长江河口的一个重大工程,显著改变了北港上段的河势。河势的变化会引起流场和泥沙质量浓度的变化,进而影响河床的冲淤。本文应用三维水动力和泥沙数值模式,计算和分析了青草沙水库工程对附近水域流场、泥沙质量浓度和冲淤的影响。青草沙水库工程建设后,北港河道束窄,导致水库北侧河道主槽流速和泥沙质量浓度增加。水库工程使得进入北港的径流量和纳潮量减少,导致青草沙水库以东、北港下段和拦门沙区域流速和泥沙质量浓度下降。应用半理论半经验河床冲淤公式和模式计算的工程前后流速、泥沙质量浓度和水位数据,给出了由水库工程造成的河床冲淤变化分布。在水库以北北港水域发生普遍冲刷,冲刷强度最大可达2~3 m,冲淤分布和量值与工程前后实测水深变化吻合良好。数值模式较好地模拟了青草沙水库工程对附近水域冲淤分布的影响和变化量值。

强潮海区的潮滩冲淤演变对于潮滩开发利用、海洋环境保护及灾害预防等具有十分重要的意义。本文以福建北部文渡湾海域为研究对象,采用遥感和GIS相结合的方法,对淤泥质潮滩的冲淤演变特征进行研究。研究结果表明:1991年以来文渡湾湾顶潮滩地形呈淤积状态,尤其2005年以后淤积明显;淤积的主要原因可能与围垦造陆使得湾口缩窄,致使湾口流速增大、湾口局部海床冲刷的泥沙向湾顶搬运有关。

本文研究了13个2-(N-芳基氨甲基)苯并异噻唑啉-3-酮类化合物对球等鞭金藻 Isochrysis galbana、亚心形扁藻 Platymonas subcordiformis及舟形藻 Navicula的生长抑制性能,并测试了其对藤壶二期无节幼虫的生物活性。结果表明:2-(N-芳基氨甲基)苯并异噻唑啉-3-酮类化合物对球等鞭金藻、亚心形扁藻和舟形藻都有良好的生长抑制活性,其中对球等鞭金藻和亚心形扁藻的抑制作用较强;对藤壶幼虫的生物活性测试表明,化合物最低质量浓度为2.0 mg/L时,除化合物g和l,都具有良好的生长抑制活性。化合物的结构与浮游生物的生长抑制活性关系表现为间位取代优于对位取代。

本文通过构建克隆文库和基因测序的方法研究了西南印度洋真光层海水中固氮细菌 nifH基因的多样性。从构建的2个 nifH基因克隆文库中共获得76条有效序列,其中46条来自CTD13-30 m文库,分属10个OTUs;30条来自CTD13-125 m文库,分属8个OTUs。系统发育分析结果显示,研究站位 nifH基因序列主要分布于Cluster I和Cluster III两个分支,其中Cluster I中包含蓝细菌和变形菌两个分支,蓝细菌以Group B为优势类群,并未获得束毛藻和Group A的 nifH基因序列。此外还有少数 nifH基因序列分布于Cluster II。总体来看,西南印度洋固氮生物基因与大西洋的亲缘关系更近;固氮生物的多样性较为丰富,受环境条件的影响,群落结构与其它热带、亚热带寡营养海域具有明显的不同。

近年来,我国海水网箱养殖业的迅速发展给海洋生态环境带来了相当大的压力。目前不少学者从不同方面对网箱养殖区环境质量作了分析和评价,但还没有1个公认统一的评价标准和方法,也缺乏从整体上进行综合评价的研究。本文以宁波西沪港网箱养殖区为例,采用层次分析法,从环境适宜性和水产品质量安全性两方面构建了网箱养殖区环境质量综合评价指标体系,根据历史和现状监测资料以及相关文献筛选了评价指标,确定了评价标准,并结合指数评价法对养殖区环境质量现状进行了综合评价。评价结果表明:2011年西沪港网箱养殖区综合质量等级为较好,主要存在的风险为水体富营养化和水产品中的重金属污染。

本文利用英国GDS公司生产的RCA共振柱系统测试海洋含黏粒砂土动剪切模量,同时对比纯砂样的动剪切模量,系统研究固结应力、初始密实度、黏粒含量等因素对砂土最大动剪切模量的影响。试验结果表明:最大动剪切模量随有效固结应力增大而增大;随初始密实度增大而增大;随黏粒含量的增加而降低。

为了了解黄河口埕岛油田周边海域的生态环境特征及变化趋势,采用单因子质量指数法和综合指数法对该油田周边海域海水和沉积物历年跟踪监测结果进行了评价,并对该油田周边海域海洋生物的变化情况进行了分析。结果表明:除2009—2011年无机氮,2011年磷酸盐外,埕岛油田周边海域历年监测水质要素均符合《海水水质标准》中第二类水质标准;历年监测沉积物要素均符合《海洋沉积物质量》中的一类标准。2006—2011年调查海域水质和沉积物油类含量的变化趋势与埕岛油田年产油量具有良好的对应关系。调查海域生物环境状况整体水平有所下降,海洋石油开发对埕岛油田周边海域的海洋环境造成了一定的负面影响。

利用Utermöhl方法,对2013年夏季取得的北黄海浮游植物样品进行鉴定分析,共鉴定出浮游植物3门60属114种(不包括未定名种),其中,硅藻42属75种,甲藻16属37种,金藻2属2种。群落组成以硅藻为主,其次是甲藻,然后是金藻。调查海区浮游植物的生态类型以温带近岸性为主,主要优势种为:小等刺硅鞭藻 Dictyocha fibula、裸甲藻 Gymnodinium sp.、螺旋环沟藻 Gyrodinium spirale、蜂腰双壁藻 Diploneis bombus 和具槽帕拉藻 Paralia sulcata。浮游植物细胞丰度介于0.037 0 × 10 ³ ～ 32.3 × 10 ³ cells·L ^-1,平均值为2.04 × 10 ³ cells·L ^-1;浮游植物细胞丰度大致从近岸到外海呈逐步降低趋势,在北黄海西部近岸的表层水体达到最高值32.3 × 10 ³ cells·L ^-1,调查区东南部靠近外海区域也出现了丰度高值区;浮游植物垂直分布总体特征是随水深的增加而减少,由近岸向外海逐步降低。香农-威纳多样性指数在调查区西南部较高,而Pielou均匀度指数则在东部呈现高值区域。典范对应分析(CCA)显示,影响浮游植物优势种丰度分布的主要因素是营养盐,而跟盐度和温度的相关性不明显。

本文使用加拿大气候模拟与分析中心(Canadian Center for Climate Modeling and Analysis,CCCma)的耦合模式预报产品,应用以信息论为基础的可预报性理论框架,诊断、分析了耦合模式中Madden-Julian Oscillation(MJO)的预报率,包括实际预报技巧和潜在预报率,以及热带季节内尺度变率(Intraseasonal Variability,ISV)最可预报模态的空间分布。并在此基础上讨论了不同时间尺度平均对MJO预报技巧的影响。结果表明:本文使用的2个耦合模式中,MJO的预报技巧与目前全球主要使用的预报模式相近,约为10 d。潜在可预报技巧可以达到30 d以上。随着时间尺度从日平均增加到10 d平均,MJO的实际预报技巧与潜在可预报技巧都相应提高,尤其是潜在可预报技巧的提高更加显著。进一步分析发现,影响实际预报技巧的一个重要因素是初始条件MJO信号的强弱,当MJO信号很强时,预报技巧较高,反之则较低。本文最后分析了模式中ISV最可预报模态的空间分布,并讨论了如何利用这种最可预报空间分布提高ISV的实际预报技巧。

本文根据CMAP(The Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation)观测资料,使用相关系数和均方根误差,对CHFP2(Coupled Historical Forecast Project, phase 2 )的2个模式对东亚夏季降雨的季节预报技巧作出评价。在完美模式的理论框架下,分别使用基于信噪比的潜在相关系数和基于信息熵的潜在可预报性指标,对该区域主要针对夏季降雨的可预报性作出评价。通过最可预报分量分析(PrCA),得到季节降雨的最可预报型。将最可预报型投影到海温场,得到了降水最可预报型对应的海温分布。研究发现:相关系数所反映的预报和观测的线性相关程度总体上是低纬度海洋区域比高纬度陆地区域高,而均方根误差反映的则是在海洋区域降雨预报偏离实际值的程度较陆地区域大,预报水平与目前降雨的季节预报水平相符。潜在可预报性估计表明,潜在可预报率存在空间上的变化,从低纬度向高纬度、从海洋到内陆,呈衰减趋势。同时,信号和噪音的分析表明,信号成分占主导作用,形成了潜在可预报率的空间分布格局,暗示了海洋外强迫的重要作用;中国大陆缺少像海洋区域那样明显的外强迫,因此降水季节预报技巧相比热带海洋区域非常有限。海温投影的分析表明海洋的外强迫是东亚降雨季节预报的重要来源。尽管厄尔尼诺本身的复杂性,它对东亚夏季风的重要影响及其与东亚降雨预报之间的遥相关揭示了它们内在的联系。

利用非结构网格海洋环流模式(FVCOM),研究了浙闽沿岸潮余流的空间变化及其生成机制。结果表明,浙闽沿岸的潮余流具有明显的水平二维特征。根据潮余流的流速和方向,浙闽沿岸的潮余流可分为3个区域,自东北向西南,依次为区域I、区域II和区域III。区域I和区域III的潮余流较强,前者流速为0.6~2.5 cm/s,方向沿等深线指向西南;后者流速为0.5~1.5 cm/s,方向沿等深线指向东北。区域II的潮余流较弱,均小于0.6 cm/s,方向自岸向海逆时针旋转,离岸较近区域方向指向西南,离岸较远区域方向指向东北。结合浙闽沿岸的潮余流和海底地形进行分析,发现潮余流与地形 β效应dd x1H成正比,这与前人研究获得的海底地形对潮流的整流机制相符合,表明浙闽沿岸海域陡峭的海底地形对潮流有明显的整流作用。

利用TRMM(Tropical Rainfall Measurement Mission)卫星15 a降雨数据,研究了西北太平洋非台风与台风降雨日变化。对于非台风降雨,其日变化信号最大值出现在上午06∶00,在下午15∶00时存在一较小的极大值。统计台风中心500 km内的平均降雨,发现其存在明显日变化信号,最大值出现在03∶00~09∶00之间,降雨量与日变化均大于非台风降雨;同时,台风增强及快速增强均在03∶00~08∶00之间发生次数较其他时间更多。从2002年台风“海神”的卫星云图上可以看出,云系内部强对流的面积在06∶00时明显大于18∶00时,这与降雨日变化的模态一致。