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本文利用神经网络模型、多元线性回归模型和马尔科夫模型分别建立了统计预报模型,对热带印度洋海表温度异常(SSTA)和印度洋偶极子(IOD)指数进行了63 a的长时间回报实验,并详细比较了线性和非线性统计预报模型的差异。结果表明:统计模型对IOD指数的预报技巧和现有动力模式预报技巧相差不大,对偶极子指数(DMI)有效预报时效为3个月,东极子指数(EIO)为5～6个月,西极子指数(WIO)达到8～9个月。IOD事件强烈的季节锁相特性使得对秋季的DMI指数可以提前4个月做出有效预报。加入同期的ENSO指数来预报IOD指数,能有效地提高IOD预报技巧,特别是对IOD峰值的预报。复杂的神经网络模型和简单的多元线性回归模型在对SSTA和IOD指数的预报具有同等的效果。

采用热带印度洋上层洋流的复EOF分解,对春季Wyrtki急流异常及其年际、年代际变化做了研究,并探讨了其与南海、南亚夏季风的关系。结果表明:该分解第一模态可称之为Wyrtki急流模态,其反映了每年5月份Wyrtki急流的总体强度;该强度有非常明显的8 a年际变化,这与亚洲夏季风年际变化之一相近;还有17 a和23 a的年代际变化,其中后者与热带外北太平洋主要气候模态PDO的周期相近。Wyrtki急流强度偏弱(强)年,南海、南亚夏季风建立大多偏早(迟),南海夏季风大多偏强(弱)。第二模态反映了Wyrtki急流在整个赤道印度洋东、西方向的不均匀性;其有非常明显的11 a和18~19 a的年代际变化,其中前者与热带外北太平洋次要气候模态NPGO的周期相近;此外该模态还有5 a的年际变化。

东海陆架斜坡和台湾海峡是我国东部近海从大洋和南海获取热量、盐量和营养盐的两个主要边界。本文建立了一个不规则分布漂流浮标轨迹的网格化处理方法和跨边界交换估算方法。该方法得到的漂流浮标轨迹累计次数再现了黑潮主轴位置并表明主轴两侧浮标存在显著的跨陆坡交换现象。浮标轨迹的统计结果揭示了东海陆坡上水体交换具有显著的区域性,即陆坡上存在7个主要交换区,3个交换区以入流为主,另4个交换区以出流为主。研究也表明跨东海陆坡交换具有明显的季节变化特征,秋季交换最剧烈且入流最显著,春季最弱。穿越台湾海峡的交换主要以北向入流为主,海峡东侧的交换更加明显,一年之中夏季最显著,春、冬季最弱。

悬浮物质量浓度是黄河口海域重要的水质和水环境监测参数之一,直接影响着水面以下光场的分布,进而影响水体的初级生产力和水域生态环境。本文基于2011年6—7月和11—12月共计89组现场实测悬浮物质量浓度和光谱数据,分析了黄河口及其附近海域不同悬浮物质量浓度的水体光谱特征,尝试利用多种波段组合建立悬浮物质量浓度遥感反演算法。结果表明865 nm波段与波段比655 nm/560 nm组合形式算法反演结果最优,算法相关系数 R ²为0.95,平均相对误差为25.65%。将算法应用于2014—2016年共7景Landsat 8 OLI遥感影像,分析了不同年份黄河口悬浮物质量浓度的时空分布特征,黄河口海域悬浮物质量浓度分布总体呈现近岸高,离岸低的特点,不同时期悬浮物质量浓度量值上有显著变化。

随着东部沿海港湾地区的经济迅速发展和人工建设地貌的不断形成,港湾地区地貌格局也产生相应的变化。定量研究海岸带人工建设地貌时空格局变化,对全面科学合理地评价人类建设行为,具有一定的科学和实践价值。本文以象山港1990年、2000年、2010年及2015年4个时期TM/OLI遥感影像作为主要数据源,分析了25 a内象山港海岸带人工建设地貌强度变化,并进一步探讨其空间格局演变特征。研究表明:(1)象山港海岸带人工建设地貌发育呈现出早期高速增长、中期缓慢增加、后续强劲推进的态势,其面积增幅具有显著的历史阶段性特征;(2)各个县(市)区点状和面状地貌斑块数量整体波动上升,但其内部发育水平差异较大,宁海县与象山县地貌发育的速率与程度都处于领先水平;(3)其格局演化过程分为4个重要阶段:点状分散期,面状集聚期,条带状延展期与复合、更新扩散期。

沉积物插管短柱样品于2013年4月采自大连湾2010年“7·16”溢油事故污染区,BQ050站与BQ007站分别位于生物分散剂和化学分散剂喷洒区。沉积物的可溶有机质含量(沥青A)、有机碳同位素组成(δ ¹³C _org)和 ²¹⁰Pb比活度分析结果表明:喷洒生物分散剂的重污染区(BQ050站),沉积物中TOC含量为0.58%～1.51%,平均为1.15%;δ ¹³C _org值为-22.2‰～-20.5‰PDB,平均为-21.74‰PDB;沥青A含量为0.061 5%～0.566 4%,平均为0.174 9%;沥青A/TOC比值为7.0%～34.8%,平均为14.13%; ²¹⁰Pb _ex比活度存在异常峰值分布,垂向分布特征与沥青A相似;2～16 cm段沉积物的可溶有机质具有明显的外来输入特征。喷洒化学分散剂的较轻污染区(BQ007站),沉积物中TOC含量为0.61%～1.14%,平均为0.87%,除8～14 cm层段外,比BQ050站略低;但沥青A含量与沥青A/TOC比值明显低于前者;δ ¹³C _org值较BQ050站轻; ²¹⁰Pb _ex比活度随柱样深度呈指数衰减,对数相关;外来有机质输入量较低。截至2013年4月,BQ050站溢油污染物在海底下16 cm深度处有特征信号,溢油污染物沥青A 组分垂向迁移距离约为15 cm。

环抱式港池的水体交换能力强弱对港池的水质有重要影响,水体交换通道是改善港池水质的有效措施。本研究以闸坡渔港防波堤改造工程为例,采用不规则三角网格和有限体积方法,在潮流数模研究成果的基础上,建立平面二维对流-扩散数学模型,开展闸坡渔港扩建前后水体交换能力数值模拟研究,评估工程前后港内水体半交换周期和水体交换率。研究结果表明,闸坡渔港的水体交换能力较强,工程前水体半交换时间为129 h,工程后闸坡渔港水体半交换时间为104 h。工程后洲仔峡防波堤被改为涵洞式桥梁,使渔港与外海形成了水体交换通道,增加了港池内外水体相互作用和水体交换量,相应的水体交换能力增强。而港池外的两个水产养殖区域由于与外海相连,水体交换能力较强,工程前后该区域水体交换能力变化不大。

冬季吕宋岛西北海域频繁出现藻华现象,本文使用吕宋岛西北部海域1999年11月至2015年2月共16 a冬季多卫星融合水色遥感资料,利用经验正交函数(EOF)分解方法对长时间序列的Chl-a质量浓度的时空变化进行分析讨论,并结合海表温度(SST)、风速(WS)、海面高度异常(SLA)等数据以及上述数据计算获得的相关物理环境参数,分析其与海表Chl-a质量浓度之间的关系,探讨吕宋岛西北海域海表Chl-a质量浓度的时空分布规律以及Chl-a质量浓度与周边环境的响应关系。研究结果表明通常冬季吕宋岛西北海域海表均会出现大约以(19°N,119°E)为中心的高Chl-a质量浓度现象,平行海岸的风应力以及风应力涡旋引起冬季上升流,增加了营养盐的输入,很可能是该区域藻华形成的主要机制。同时背景流场的平流效应很可能诱发上升流区域与叶绿素藻华区中心不一致,可能引起了藻华中心的北移。

本研究确定了獐子岛集团虾夷扇贝Patinopecten yessoensis育苗过程中幼体大规模死亡的病原菌。采用TCBS培养基从患病幼体中分离弧菌,其数量为1.12×10 ⁴ CFU/g,以V1菌株和V2菌株为优势菌,占总弧菌数的64.3%和32.1%。用血琼脂平板测定V1菌株和V2菌株的溶血性,2株菌分别呈β溶血和α溶血。用2株菌分别感染扇贝幼体,幼体的死亡率显著高于对照组( P<0.05),症状与自然状态下的发病症状一致,并且从感染死亡的幼体中分离到原感染菌株,确定V1菌株和V2菌株是造成扇贝幼体大规模死亡的病原菌。对2株病原菌进行致病基因分析,结果发现V1菌株含有胞外金属蛋白酶基因。经16S rRNA基因测序分析,V1菌株(GenBank登录号KR232924)和V2菌株(GenBank登录号KR232925)与Vibrio splendidus ctt 31/5 和 Vibrio tasmaniensis 007的相似度分别为99.9%和99.2%。用药敏纸片扩散法检测病原菌对常见抗生素的敏感性,结果表明利福平、氟苯尼考和磺胺异恶唑均能有效抑制病原菌的生长。

浮游动物作为海洋生物的重要类群,对气候变化及人类活动都具有较高的敏感性。本文基于2004—2015年渤海湾夏季浮游动物监测资料,分析了浮游动物的群落结构及物种变动特征,并探讨了群落变动与环境因子的关系。结果表明,2004—2015年,渤海湾夏季浮游动物群落的种类数和生物多样性总体呈上升趋势。渤海湾浮游动物分属于7个门类,其中节肢动物门和腔肠动物门种类数最多,近年来物种数增长最快。12 a间,渤海湾浮游动物群落组成发生了显著变化,中华哲水蚤 Calanus sinicus、真刺唇角水蚤Labidocera euchaeta等大中型桡足类数量逐渐下降,太平洋纺锤水蚤Acartia pacifica、背针胸刺水蚤Centropages dorsispinatus等小型桡足类及异体住囊虫Oikopleura dioica、锡兰和平水母Eirene ceylonensis等胶质类浮游动物数量逐渐增加。渤海湾浮游动物的群落变化主要与温度、盐度、营养盐等环境因子密切相关。

“大洋一号”调查船于2011年5—6月在南大西洋中脊14°S附近进行了7个站位的小型底栖生物采样。共鉴定出小型底栖生物10个类群。小型底栖生物平均丰度为(60.63±54.77) ind/10 cm ²,平均干重生物量为(9.42±8.92) μg/10 cm ²。线虫是其中的优势类群,丰度为(47.42±47.99)ind/10 cm ²,占总丰度的78.21%,另外,肉鞭动物和桡足类分别占总丰度的16.63%和3.91%。生物量前3位的类群依次为桡足类、线虫和肉鞭动物。小型底栖生物密度随沉积物深度增加而减少,约73.55%的生物丰度分布在0～2 cm层内。个体大小方面,有75.32%的小型底栖生物粒径处于32～125 μm范围内。

基于控制因子分析的方法,本研究建立了夏季珠江口海域海水CO ₂分压( pCO ₂)的遥感反演模型。基于珠江水与黑潮水的两端元混合,建立了水平混合和热力学作用的量化模型,并生成了查找表。同时,建立了基于黄色物质(含碎屑)吸收系数的盐度遥感算法,实现珠江口海域表层盐度的遥感反演。利用走航 pCO ₂和匹配的遥感叶绿素质量浓度产品,建立了生物作用的量化模型。通过集成水平混合和生物作用,最终实现夏季珠江口海域 pCO ₂的遥感反演。与走航 pCO ₂比较表明,仅考虑水平混合和热力学作用的遥感结果会显著高估,考虑生物作用后,遥感结果无论在量值和空间变化趋势上均与实测结果相符。此外,遥感反演结果表明,夏季珠江口近岸水域为CO ₂的汇区,而离岸的陆架水域则为CO ₂的弱源。

本文运用MIKE3数值模拟软件,建立了晋江海域海水淡化排海三维温、盐扩散模型,模拟了不同潮期、潮时盐度的水平和垂直方向扩散情况。结果表明,浓海水排海后盐度分布受水位和流速的影响,水位越高、流速越大,稀释和扩散作用越明显,在垂向上的扩散距离越小。规模20万t/d海水淡化工程浓海水排放对附近海域盐升的水平影响在几百米范围内,垂向影响在3 m以内,且随着水位和流速的增加在水平和垂向上能够较快稀释扩散,在附近不存在环境敏感区的情况下,不会对海洋环境造成显著影响。

太阳耀光是来自粗糙海面的直接太阳反射光,其强度与海面粗糙度密切相关,而海面粗糙度主要受海面风场影响。因此,包含太阳耀光信息的光学遥感影像在海洋动力过程和海面风速探测中具有积极意义。本文利用2016年2月到2017年3月期间成像的25幅Terra卫星MISR(Multi-angle Imaging Spectro Radiometer)传感器的多角度遥感影像,分别提取了太阳的高度角和方位角、正视和后视影像的卫星观测角、方位角等信息,校正获得正视和后视影像的太阳耀光辐射强度,进一步反演海表面粗糙度信息,进而计算海面风速。最后利用ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的模式风速数据与反演获得的风速结果进行对比验证。结果表明,两者的相关系数较高( R=0.745),均方根误差和平均绝对偏差值分别为1.514 m·s ^-1和1.319 m·s ^-1。初步实验结果表明,利用MISR多角度光学遥感影像估算海表面风速是可行性的。

本文研究了泥沙悬浮液浊度对叶绿素荧光计测定水样中活体叶绿素荧光的影响。结果表明,浊度产生的荧光效应和遮蔽效应对活体叶绿素荧光测定具有显著影响。在100 NTU浊度范围内,浊度会导致荧光效应使活体叶绿素荧光值测量结果随着浊度的增大而增大,并构成良好的线性关系;实际测定水体中硅藻的活体叶绿素荧光值时,泥沙悬浮液的浊度会导致遮蔽效应使活体叶绿素荧光值测量结果随着浊度的增大而减小,水体中硅藻质量浓度越高遮蔽效应越显著,在1 000 mV(约10 μg/L)硅藻质量浓度,100 NTU浊度条件下,浊度遮蔽效应可导致活体叶绿素荧光值偏低20%。根据近海泥沙实验数据,本文提出了一种活体叶绿素荧光检测的浊度影响修正方法,在100 NTU浊度内,修正后叶绿素荧光值偏差率都下降到±10%以内,校准后的荧光值与真实叶绿素荧光值较为接近。

监测和了解海岸线的动态变化对海岸带防护、海岸资源的合理开发和利用具有重要意义。本文以Landsat TM/OLI影像为数据源,通过Canny边缘检测算子提取1990年、2000年、2010年和2015年的海南岛海岸线,获取岸线长度以及陆地面积变化等信息,分析了海南岛25 a年来的海岸线时空变化特征。结果表明:1990—2015年海南岛海岸线总长度增加33.58 km,海岸线总体向海推进,沿岸陆地面积呈增加的趋势;岸线变迁主要集中在北岸和东岸,人工岸线长度增长显著,淤泥质岸线等自然岸线长度减少;海岸线变化主要受人为因素影响,海岸开发方式呈现出多样化,以围垦养殖、城镇建设和港口码头建设为主。

本文提出了一种基于纹理特征的围填海SAR图像分水岭分割方法,首先对机载MiniSAR图像进行灰度共生矩阵纹理滤波,获得纹理特征图像,再对纹理特征图像进行分水岭算法分割,将获得的形态学重建图像进行门限阈值分割,得到最后的二值化分割结果。该方法一方面通过调整灰度共生矩阵纹理滤波的窗口大小,抑制了斑点噪声的影响;另一方面,利用分水岭算法对边缘模糊杂乱图像的优势,提高了围填海信息提取的准确性。实验结果表明,本方法对高分辨率SAR图像围填海监测图像的分割效果良好。

植被的光谱吸收特征与植被生长状况密切相关,同时也受土壤湿度等外界因素影响。本文以长江口南汇湿地典型植被芦苇、互花米草和海三棱藨草为研究对象,在计算其光谱特征参数的基础上,分析了这3种植被的光谱吸收特征形变 PSDI值。最后结合实测的土壤湿度,分析了3种植被的 PSDI值和土壤湿度的相关性。研究结果发现:互花米草的 PSDI值最大,海三棱藨草的 PSDI值最小,芦苇介于两者之间,表明互花米草受外界的环境影响较大;互花米草的 PSDI值与土壤湿度的相关性最大,芦苇的 PSDI值与土壤湿度的相关性最小,海三棱藨草介于两者之间,表明互花米草适应湿地环境能力较强。

本文对三亚东部近岸海域表层沉积物中7种重金属元素的地球化学特征和空间分布特征进行了研究,并应用地积累指数法和尼梅罗综合指数法对各重金属的污染程度进行了评价。研究发现, 三亚东部近岸海域表层沉积物中重金属含量总体较低,符合《海洋沉积物质量》一类标准,大多数重金属元素含量的空间分布主要受元素的“粒度控制律”制约,其物质来源主要为陆源细粒沉积。地积累指数法和尼梅罗综合指数法的评价结果均表明,研究区表层沉积物的重金属未达到污染程度,属清洁状态,环境质量良好。

以三门湾表层沉积物为研究对象,对5种重金属(Zn、Cr、Cd、Cu、Pb)的含量分布、赋存形态进行分析,并运用潜在生态危害指数法、Risk Assessment Code(RAC)法、次生相与原生相比值法对重金属生态风险进行了评价。结果表明:三门湾表层沉积物重金属的含量分布整体表现为湾内高于湾外海域,人类活动是主要影响因素。运用BCR法对沉积物中重金属进行分级提取,结果显示 Zn、Cd、Cr、Cu均以残渣态为主要赋存形态(Zn:79.20%~84.25%、Cr:93.24%~96.16%、Cd:34.71%~57.58%、Cu:66.06%~79.51%),而Pb以可还原态为主(56.58%~76.44%)。评价结果中,潜在生态危害指数法和次生相与原生相比值法均显示湾内的重金属污染比湾外严重,而RAC法指出Pb污染为湾外高于湾内海域;潜在生态危害指数法和RAC均指出Cd是主要污染元素;在次生相与原生相比值法中Pb则是主要危害元素,Cd次之。

由于侧扫声纳应用领域不断扩大,用户要求不断提高,国际海道测量组织和世界测量技术发达国家相继发布了各自的新版测量规范和标准。本文将我国侧扫声纳现行测量标准与国际相关标准在系统探测能力、测线布设、数据采集、质量控制等方面进行比较详细的分析比较,指出了我国侧扫声纳测量规范在测线布设、数据采集要求等方面的不足,旨在推进我国测量标准尽快实现与国际接轨。

为探究自然成分添加剂对东星斑 Plectropomus Leopardus的影响,选择了虾青素、叶黄素、螺旋藻和玉米蛋白粉4种自然产物,以不同量分别添加到石斑鱼配合饵料中制成实验饵料,在循环水养殖系统中喂养东星斑75 d,测定了实验前后东星斑的生长率、特定生长率、饵料系数3个主要生长指标和鱼体代表部位的体色指标。结果显示,4种添加物对东星斑的增重率、特定生长率和饵料系数均无显著影响(P<0.05,下同);4种添加物均使东星斑的体色亮度L ^*值略变小,且部分体色L ^*值影响显著;4种添加物均能使东星斑的a ^*值和b ^*值升高,且与空白对照组比差异显著,尤其是虾青素,对东星斑体色整体变红、变黄效果最为显著。

本文测定了舟山渔场附近6个沿海城市5种软体动物体内多氯联苯的污染水平,并进一步探讨了其潜在来源以及生态风险。结果显示,样品中PCBs的总含量水平为18.0~95.9 ng/g干重,平均含量为51.9 ng/g干重,与世界其他海域相比处于中等污染水平。组分分析表明,五氯联苯和二氯联苯为主要组成。PCBs的健康风险 HR值均远低于1,表明日常食用不会对人体健康产生明显危害。

南海土台风,是在南海局地形成的热带气旋的统称。本文选用1949—2014年CMA-STI 整编的“热带气旋最佳路径数据集”,对研究区域范围(5°～22.5°N、105°～120.5°E)的南海土台风强度及强度变化特征进行了探讨。结果表明:(1)南海土台风强度随时间的变化曲线呈近似对称的“漏斗状”,即强度从弱—强—弱的变化,在最大强度前后6 h时域内强度变化最显著,夏季台风强度变化比冬季快。(2)土台风强度存在1个增强中心,位于海南岛以东的南海北部近海区域,在中国华南沿岸陆区则减弱明显;台风增强/减弱区域随着季节变化而南北移动,夏季主要在北部近海/近岸区域18°~23°N附近,冬季随台风活动南移至10~18°N附近靠近西部近海/近岸区域,且冬季的平均减弱速率较夏季大。(3)东向移动的土台风最大强度一般比西向移动的强,其中夏季东移台风平均强度最大,冬季西移台风强度最小;夏季东移台风最大强度前后强度变化最快,冬季西移台风变化最慢;夏季西移台风强度分布呈北强南弱、东移台风强度呈东北向带状分布,冬季东、西移台风强度分布皆呈西强东弱,这种空间分布差异,主要是台风移动路径随季节变化而形成的。(4)海上活动时间的长短与台风最大强度的大小、变化幅度成正比。海上活动时间较短的台风,以西行路径为主,强度的分布较均匀,平均强度较弱,增强/减弱中心较多而小,增强/减弱速率较慢;反之,海上活动时间较长的台风,以东行路径居多,强度的分布呈多中心状,平均强度较强,增强/减弱中心较集中且广阔,增强/减弱速率较快。

赤道西风爆发现象(西风爆发)是指赤道表面西风突然增大的现象,已有研究表明赤道太平洋西风爆发与ENSO (El Niño-Southern Oscillation) 有密切的关系。本文就西风爆发现象在CMIP5中的模拟情况进行了相关评价,并将其与观测结果进行对比;同时对西风爆发与ENSO的关系、西风爆发与MJO的关系进行了细致的分析与评价。研究结果表明,模式可以很好地再现西风爆发随厄尔尼诺事件发生而向东移动的现象,这主要是由于赤道太平洋西风爆发与赤道太平洋海表温度有很好的对应关系。在大部分模式中,西风爆发领先于厄尔尼诺的发生,并对厄尔尼诺的发展有着相应的影响。与前人的研究结果不同,利用蒙特卡洛验证法证明MJO不能显著地增加西风爆发发生的概率,这一点也在大部分CMIP5模式中有所体现。

对渤海湾西岸QG01钻孔12.7~17.4 m段沉积物进行了粒度测试、X射线衍射(XRD)和光释光(OSL)测年,分析了该段岩心的黏土矿物特征及其对古气候的响应。该段沉积物由砂质粉砂、粉砂质砂和黏土质粉砂组成,平均粒径介于4.11~7.79 Φ之间;黏土矿物以伊利石为主,其次为绿泥石和高岭石,蒙脱石含量最少。将伊利石结晶度(KI)和黏土矿物组合比值((伊利石+绿泥石)/(高岭石+蒙脱石))作为古气候替代指标,发现当KI与黏土矿物组合比值反映的气候变化趋势一致时,可反映气候变化特征;当KI与黏土矿物组合比值反映的气候变化趋势不一致时,沉积物来源发生改变,不能反映气候特征。

多波束声纳数据可以有效记录海底地形地貌和底质特征信息。本文利用船载多波束数据对慢速扩张的卡尔斯伯格脊60°~61°E洋脊段的典型构造地貌单元的后向散射强度特征进行了研究,在此基础上,分析了该洋脊段的构造和岩浆作用强度特征。结果表明,洋脊段I以构造拉张作用占主导,脊轴及附近后向散射强度为-29 dB左右,裂谷壁高差可达1 200 m以上,裂谷内断裂发育,裂谷侧翼高度与裂谷宽度的比值为78.7~126.2,裂谷两侧翼部线性构造较少,但轴向正断层面更宽,倾角更小;与洋脊段裂谷中段相比,末端火山活动频率较低但喷发规模较大,火山机构数量和体积也更大,且可发育深大断裂获取深部热源。洋脊段II以岩浆作用占主导,脊轴及附近后向散射强度达-35 dB,裂谷内轴向火山脊发育,裂谷壁高差小于500 m,裂谷侧翼高度与裂谷宽度的比值为77.6~116.8,裂谷两侧翼部线性构造数量众多、长宽比较大且呈近似对称,相邻线性构造之间沉积物广泛分布。通过提取挖掘与底质属性密切相关的多波束后向散射强度数据,结合海底地形地貌的分析,可以为洋中脊的构造和岩浆作用强度的定量研究提供有效的证据。

2015年10月,利用便携式宽频带地震仪在祁连山老虎沟12号冰川上进行了9 d的冰震观测,在台站的震动信号中识别出大量与冰川动态特性相关的冰震。根据信号的频率等特征,可将其分为短周期冰震和长周期冰震。短周期冰震的持续时间大多在0.1 s以下,频谱集中在20~100 Hz之间,其数量可达每天6 600个,占所检测到冰震的绝大部分。长周期冰震持续时间可达几十秒至数小时,其地震波形频率集中在0.1~10 Hz,观测期间检测到296次长周期冰震。对比冰震发震时间和当地气温发现:气温下降,短周期冰震事件数量快速增加;气温升高,短周期冰震数量逐渐减少。短周期冰震的发震时间分布呈现出以1 d为周期变化的特征。利用麦克斯韦模型模拟的冰川在气温影响下的应力变化可以解释观测到的冰震日变性:当气温下降,冰川温度下降,冰体积收缩并产生应变,相应的拉张应力使得冰裂隙破裂而产生短周期冰震信号。

盐沼是全球温带及亚热带地区的主要滨海湿地类型之一,具有重要的生态服务功能。本文以盐城沿海区域为例,利用近30 a来的6期遥感卫星图像,通过简单的植被覆盖指数(NDVI)粗提取和目视解译的方法分析了该区域盐沼的时空演变,并对引起这些变化的影响因子进行了探讨。结果表明,近30 a来研究区盐沼面积呈大幅度先升后降又小幅度上升的趋势,至2015年盐沼面积减少了约18 km ²;盐沼的空间位置不断向外扩张,最大扩张距离达到了5.5 km,盐沼的宽度也随着时间不断变化;盐沼植被类型发生了不同程度的演变,景观指数表明景观破碎化程度不断加剧,獐毛、碱蓬、芦苇大量减少,单一的互花米草覆盖湿地。对盐沼时空变化起到影响的自然因素和人为因素中,围垦活动的影响最为显著。

2017年6月在珠江口及近岸海域61个站位采集了悬浮颗粒物生物硅(BSi,biogenic silica)和叶绿素 a(Chl a)。利用RAGUENEAU et al(2005)提出的碱提取法测定了悬浮颗粒物生物硅,探讨不同环境条件下BSi浓度以及碱性提取液中岩源硅(LSi,lithogenic silica)的干扰程度。结果显示,Chl a质量浓度范围为0.06~8.64 μg·L ^-1,悬浮颗粒物BSi浓度从低于检测限到14.3 μmol·L ^-1,LSi浓度范围为0.00~9.56 μmol·L ^-1;LSi/(LSi+BSi)比均值为0.38 mol·mol ^-1。提取液中测得的Si/Al比均值为2.42 mol·mol ^-1,与RAGUENEAU et al(2005)报道值接近。研究区域内的表层BSi反映了硅藻的生物量,与Chl a存在显著线性相关。LSi对BSi测量的干扰程度存在明显的空间差异,总体上近岸BSi和LSi高,LSi/(LSi+BSi)比低;外海BSi和LSi低,LSi/(LSi+BSi)比高;河口内BSi低,LSi高,LSi/(LSi+BSi)比高;上升流区BSi和LSi高,LSi/(LSi+BSi)比高;底层较表层具有更高的LSi和LSi/(LSi+BSi)比。最后,对常用的几种碱提取法在应用时存在的问题作了探讨。

以莱州湾为例,基于GIS和地理空间模拟框架,结合海洋生态红线区分布,建立了海域使用活动对海洋生态环境的潜在压力评估模型,空间量化评估多种海域使用活动对海洋生态环境的潜在影响。结果显示,多种海域使用活动的潜在压力总体呈近岸高于远岸、湾顶>东部>西部的分布特征;压力高值区集中于距岸10 km以内海域和5 m水深以内海域;海洋特别保护区、海洋自然保护区及重要河口生态系统等类型的海洋生态红线区受到开放式养殖、围海养殖、盐业用海活动的压力较大,需要对其进行重点监控。研究揭示了莱州湾海域使用活动对海洋生态环境潜在压力的空间分布格局,为海洋生态红线落地实施和海域使用管理提供决策依据。

水下机器人的耐压舱设计要求在满足总体指标的前提下,最大限度地提高设计强度与稳定性,同时尽可能降低质量。本文使用ANSYS Workbench中的Design Explorer模块,对耐压舱进行快速优化设计,一次获得多个优化候选结果,经过对比分析得到最优设计方案。然后,针对装配形式进行接触分析,确保大压力条件下结构不会在接触面发生失效破坏。最后,对舱体结构进行稳定性分析,确保结构能够在大深度环境中不发生失稳破坏。本研究为水下机器人耐压舱体快速优化设计、强度和稳定性校核提供了参考。

本文通过对自20世纪80年代以来九龙江口-厦门湾海域的表层沉积物重金属调查数据进行对比分析,确定了各区域重金属含量的平均水平,对表层沉积物重金属含量分布作了概述,同时根据潜在生态风险指数法的需要确定了各重金属元素含量的背景值,为该区域重金属含量的研究和评价以及背景值提供了参考数据。结合2016年8月该区域表层沉积物重金属含量调查数据,进行了总体潜在生态风险评价,结果表明:九龙江口-厦门湾海域的表层沉积物重金属潜在生态风险情况并不乐观,厦门东部水道部分海域重金属潜在生态风险以轻度风险为主,九龙江口海域重金属潜在生态风险以重度风险为主,其余海域以中度风险为主。

为探究多胺对硅藻生长的影响,以精胺、亚精胺、腐胺、尸胺和苯乙胺为外源多胺,对角毛藻 Chaetoceros sp.、小新月菱形藻 Phaeodactylum tricornutum Bohlin以及威氏海链藻 Conticribra weissflogii进行室内添加培养。结果表明:同一温度下,不同多胺对不同硅藻生长存在特异性差异。亚精胺对角毛藻的生长起促进作用;尸胺对小新月菱形藻起促生长作用,而精胺对小新月菱形藻起抑生长作用;多胺对威氏海链藻生长前期(13 d前)主要起促生长作用,后期起抑生长作用(13 d后)。因此,适时适量添加多胺可有效促进硅藻的生长,提高硅藻的繁殖效率。

为了研究台风过境对养殖三疣梭子蟹的影响,于2015年7月采集“灿鸿”台风经过象山前后12 h内象山三疣梭子蟹养殖场样品,检测台风前后三疣梭子蟹中T-SOD、CAT、ACP、Na ⁺,K ⁺-ATP酶活性以及MDA、GSH含量的变化。结果显示:台风过后鳃中T-SOD酶活性升高极其显著( p<0.01);CAT酶活性显著升高( p<0.05);MDA和GSH含量则呈现增加趋势,但差异不显著( p>0.05)。肝胰腺中T-SOD酶活性呈现降低趋势,但差异不显著( p>0.05);CAT酶活性呈现升高趋势,差异不显著( p>0.05);MDA含量显著增加( p<0.05);GSH含量增加极其显著( p<0.01)。心脏中T-SOD、CAT酶活性和GSH含量呈现增加趋势而MDA含量呈现降低趋势且差异均不显著( p>0.05)。心脏和鳃中ACP酶活性呈现上升趋势,肝胰腺中ACP酶活性降低,但差异都不显著( p>0.05)。Na ⁺,K ⁺-ATP酶活性在鳃中极显著下降( p<0.01),在肝胰腺中酶活性极显著上升( p<0.01),在心脏中酶活性显著上升( p<0.05)。结果表明台风会造成三疣梭子蟹短期内应激反应,如若不尽快采取措施,后期会对三疣梭子蟹造成较大的损伤。

涡旋对海洋中的能量传递和物质交换有重要作用。黑海西北部陆坡边缘是长生命周期涡旋经常发生的海域,但涡旋引起的陆架和海盆之间水交换通量的季节性特征,以及海盆边缘环流对跨陆架水交换的作用等方面的研究还不是很充分。本文对黑海西北部陆架区与深海盆区间的跨陆架水交换进行了研究,利用高分辨率三维原始方程模式模拟的温、盐、流等资料,结合涡旋自动探测方法,统计了黑海西北部海域的涡旋活动,研究了涡致跨陆架水交换的季节性特征,计算对比了2002年到2010年间海盆边缘环流与涡旋对跨陆架水交换通量的各自贡献。结果表明:黑海西北部地区海盆边缘环流强度与跨陆架进、出通量的相关系数分别为0.57和0.67,海盆边缘环流位置与跨陆架交换量的相关系数为0.52;海盆边缘环流强度与位置的季节性变化导致了黑海西北部跨陆架通量的季节性变化。黑海西北部地区表层3月到8月之间涡旋所引起跨陆架交换量约占了跨陆架交换总量的16%~31%;涡致跨陆架通量也具有季节性特征。文中对单个涡旋进行了详细研究:2005年5月5日到2005年7月20日之间在黑海西北部存在一个直径最大值时达到120 km的反气旋式涡旋,涡旋存在期间完成了从陆架区向深海区的水体传输,相当于黑海西北陆架区水体积的30.9%。

许多研究认为,只有北大西洋涛动(NAO)是一种具有物理意义的模态,而北极涛动(AO)则是EOF分解得到的一种统计假象模态。为了从一个新的角度进一步探讨二者的差别,我们运用附条件的最大协方差分析(CMCA)统计了前期北极边缘海冰密集度(MSCI)与来年冬季NAO之间的跨季节遥相关关系,其中的ENSO信号和线性趋势已经在分析之前被去除。统计显著性结果表明:冬季负位相的NAO信号可以追溯到6个月前自盛夏开始至早冬季节北极MSCI异常的逐步演变。然而根据先前的研究,北极海冰异常仅可以超前冬季AO 大概4个月表现出显著信号。这表明盛夏北极MSCI的持续异常对来年冬季NAO的影响比对AO更强,同时也从另一个角度证实了AO与NAO确实存在差异。进一步分析还表明,前期MSCI异常的逐步演变主要与海表面热通量及气温异常有关。此外,我们还重新审视了负位相的NAO对北半球冬季气候异常的影响以及可能的物理机制。

针对SMOS和Aquarius海表盐度误差分析没有区分不同空间频谱信噪特征的问题,基于6种主要的遥感盐度分析产品,根据定性图像、纬向波数谱、均方根误差等指标,分析产品的有效分辨率并探讨其原因机制。研究表明:CATDS-0.25°分析产品所描述的盐度场中小尺度结构失真,其较高谱能量密度在热带海域以噪音为主,而在西边界流等海域以信号为主;BEC-L3-0.25°有着较小的均方根误差、清晰的盐度图像、显著的中尺度能量,最适于描绘中尺度(25~100 km)盐度特征;BEC-L4-0.25°被奇异谱分析方法过度平滑了盐度场;Aquarius-V2-1.00°通过局部平滑处理,在描述大尺度(＞100 km)盐度现象方面表现较好;Aquarius-CAP-1.00°通过主动-被动联合算法(CAP)减小了均方根误差,但图像中卫星轨道形态明显;CATDS-1.00°的图像形态、能量分布和误差特征与Aquarius-V2-1.00°相当。这些结论可为用户正确使用产品进行地球物理学研究提供参考。

机载激光测深技术因其特有的优势备受关注,但现阶段其探测能力有限,为解决其适用范围问题,本文利用VIIRS(Visible Infrared Imaging Radiometer Suite)数据对南黄海区域的激光测深性能进行评估,首先利用外业实测数据和卫星影像反演南黄海区域的490 nm波段漫衰减系数,其次建立490 nm和532 nm波段漫衰减系数之间的线性关系,最后以CZMIL(Coastal Zone Mapping and Imaging LiDAR)系统为例评估了南黄海区域激光测深能力,并给出了江苏沿岸海域CZMIL系统的适用范围。研究结果表明:CZMIL系统在南黄海区域的最大测深能力范围为0.5~40 m;理论最低潮面时,江苏沿海海域CZMIL系统的适用范围约为4 700 km ²。

利用卫星多光谱数据反演浅海水深是水深测量的一种重要手段。已有水深反演方法是在研究区建立统一的数学参数的反演模型,未考虑由于海底底质和水质变化导致的空间非平稳性问题。本文使用地理加权回归模型(Geographically Weighted Regression, GWR)对回归参数在空间上进行估计,针对GWR模型的带宽对反演精度的影响,使用了交叉验证(Cross Validation,CV)的方法来确定最佳带宽,并以南海永兴岛和甘泉岛海域为实验区,基于WordiVew-2多光谱数据对使用GWR模型的可行性和精度进行了验证。实验结果表明:永兴岛研究区GWR模型精度较线性回归模型提高了36.05%,在0~5,5~10,10~15和15~20 m区间,精度分别提高了49.46%,39.97%,12.36%和49.68%;甘泉岛研究区GWR模型精度较线性回归模型提高了8.08%,在0~5,5~10,10~15和15~20 m区间,精度分别提高了12.05%,16.23%,4.49%和12.23%,表明GWR模型具有更好的水深反演效果。