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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SiO₂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SiO₂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SnO₂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SnO₂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H₂O₂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SnO₂光催化剂氧化的优化反应条件:SnO₂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,H₂O₂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/(m²·d),平均值为9.54 mgC/(m²·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/(m²·d),平均值为44.13 mgC/(m²·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3.32×10³～3.85×10⁷ cell/m³,夏季为2.48×10⁶～4.65×10⁹ cell/m³,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。