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南海北部大陆边缘的许多盆地都发现了裂后沉降异常,位于深水陆坡区的白云凹陷是其中的典型代表。本文采用盆模软件Temis Suite 2007对穿过白云凹陷的3条地震剖面进行回剥分析,观测其不同时间基底的垂向运动特征,并将其与MCKENZIE经典拉张模型计算的理论裂后沉降值进行对比,发现白云主凹中心的裂后异常沉降量最大超过2.6 km,白云南凹最大异常沉降量接近2 km,高于白云凹陷北部边缘的异常沉降。凹陷东部的裂后沉降作用强于凹陷西部。对沉降曲线的研究发现,白云凹陷在中中新世(16.5～10.5 Ma)期间有一段沉降明显加速的过程,白云南凹尤为明显,可能与南海扩张停止事件有关。白云凹陷发育了巨厚的沉积,并且呈韧性伸展状态,本文认为下地壳流可能是导致白云凹陷裂后异常沉降最主要的因素。

收集、整理大量由地震剖面提供的沉积层厚度资料,得到东海沉积层等厚图。对完全布格重力异常进行沉积层重力效应改正后,得到剩余重力异常,利用地震资料揭示的莫霍面深度值来约束界面反演得到东海莫霍面埋深。结果表明,东海陆架盆地莫霍面深度在25～28 km之间平缓变化,地壳厚度为14～26 km,西厚东薄;冲绳海槽盆地莫霍面深度为16～26 km,地壳厚度为12～22 km,北厚南薄。东海陆架盆地东部与冲绳海槽盆地南部地壳减薄明显,拉张因子分别达到2.6和3。初步分析认为冲绳海槽地壳以过渡壳为主,并未形成洋壳。

利用1985~2008年OAflux3、NCEP＼NCAR再分析资料与中国大陆东部108个站点的降水资料,应用回归和合成方法,分析了中国东部夏季降水的年际变化与同期东海及邻近海域潜热通量变异的关系。结果表明:东海及邻近海域(以下称东海)夏季潜热通量年际变化显著的区域位于东海区域,为与同期中国东部降水密切相关的关键区域。当东海的潜热通量偏高(低)时,中国东部长江以南地区上空盛行偏东北(西南)风异常,这将不(有)利于水汽由南向北的输送,从而可能使到达长江中下游流域及以北地区的水汽偏少(多);并且,长江中、下游流域为下沉(上升)气流和低层水汽辐散(辐合)正异常,对应降水偏少(偏多);华南地区为上升(下沉)气流和低层水汽辐合(辐散)正异常,对应降水偏多(偏少)。分析结果还表明,东海的潜热通量可通过影响东亚大气环流而成为引起中国东部夏季汛期降水年际异常的重要原因之一。

利用NCEP、SODA等再分析资料,对东太平洋上层海洋的热量收支进行了计算,研究了产生ENSO冷暖事件强度非对称的可能原因。对海表温度异常(SSTA)的分析发现,在东太平洋SSTA存在明显的正偏,即El Nio事件中正异常的幅度大于La Nia事件中负异常的幅度,体现出ENSO事件的非对称性。通过对上层海洋热量收支的计算发现,造成ENSO事件非对称性的可能原因有3个:(1) 非线性温度平流,水平非线性温度平流在ENSO冷暖事件中均为正值,因此增强El Nio事件而减弱La Nia事件;(2) 次表层温度异常对温跃层深度异常的非线性响应,由于东太平洋温度剖面的特性,使得次表层温度异常对El Nio期间正的温跃层深度变化更为敏感,造成次表层温度异常幅度在El Nio期间比La Nia期间大,从而通过－wT′_z项引起上层海温的非对称性;(3) 赤道太平洋的纬向风异常的正偏:由于赤道太平洋存在较强的纬向西风,导致东太平洋温跃层深度异常正偏,进而造成次表层温度异常的非对称－wT′_z,并通过项影响上层海温的非对称性。

浮游藻类是海水中的重要组成成分,对其固有光学特性的研究有助于深入了解水体光学的辐射传输。在过去的30年中,大量的研究都集中在藻类吸收特性上,缺少对其散射特性的认识。本文利用分光光度计设计了在实验室中测量含颗粒水体散射和后向散射特性的方法,并利用标准球形颗粒对该方法的可行性进行验证,结果表明,在400~700 nm范围内,散射测量结果与理论值的一致性较好,最大误差小于3%,而后向散射测量结果在蓝紫光处的一致性较好,在近红外波段处有一定误差。运用这两种测量方法对东中国海常见的赤潮藻种中肋骨条藻Skeletonema costatum和东海原甲藻Prorocentrum donghaiense进行测量,结果显示:中肋骨条藻与东海原甲藻的散射系数幅值相近但谱形差异较大,前者随波长增加散射强度递减,后者则相反;在色素吸收较强的波段,两者散射强度均出现与其它波长位置变化趋势相反的情况,这主要是受细胞物质物理性质的影响。两者的后向散射差异较小,但可以看出其谱形受色素吸收的影响很大,在幅值上,东海原甲藻略高于中肋骨条藻,在550 nm处分别为0.001 74,0.001 43 m²/mg(以藻类叶绿素a浓度归一化),后向散射概率分别为1.104%和0.723%。

研究了长江口及其邻近海域有色可溶性有机物(CDOM)的光吸收特性,分析了CDOM浓度(吸收系数a(440))、光谱斜率(S_g)与盐度的关系。结果表明:长江口及其邻近海域CDOM的a(440)变化范围为0.21~0.85 m^-1,平均值为0.44 m^-1;S_g值的范围为0.013 3~0.016 7 nm^-1,平均值为0.014 nm^-1;a(440)的水平分布表现为长江口海区比外海区高,S_g的水平分布表现为长江口海区比外海区低,反映了长江口海区CDOM中的腐殖酸成分比外海区大。研究区内a(440)与盐度、S_g与盐度明显线性相关,表明CDOM在河口混合行为中呈保守行为,CDOM具有良好的保守性质。

得益于多波束测深系统对海底精细地形特征的展现能力,2011年在长山群岛南侧进行的多波束水深调查中一种特殊的环状微洼地地貌引起了调查人员的注意,该地貌形态与以往报道的海底侵蚀坑槽和洼地有很大的不同,且成群密集分布。本文依据多波束调查数据对环状微洼地的具体形态和地貌特征进行了详细描述,将环状微洼地分为3种不同的类型,并利用地形地貌分析手段,结合收集的地质环境资料对该地貌的成因进行探讨,认为该地貌形态应与海底浅层气体或油气泄漏有关,且后期受到水动力的改造。

超短基线是实现水下拖体设备精确导航定位的必备设备,是目前我国在国际海底区域进行资源深入调查研究的重要装备。受水声信号传播损失、多径效应和其它设备噪声等因素的影响,超短基线水下定位数据存在诸多异常点,已严重影响水下定位数据的可信度和使用。针对该问题,本文提出并实现了一种基于相关性分析的剔除随机异常点和回归填充改正算法,并采用国际海底区域实测水下定位数据对算法可靠性进行了验证,同时采用模拟仿真方法对小时间尺度的定位数据进行了预测对比,取得较好效果。结果表明,该算法快捷、有效,有望在后续国际海底区域调查中推广应用,为国际海底资源调查水下装备的准确定位提供直接服务。

分别采用硫酸过硫酸钾作为氧化剂进行高压消解和用浓度为1 mol/dm³盐酸浸泡提取,然后用磷钼蓝分光光度法测定海水悬浮颗粒物、沉积物中的总磷和无机磷,用差减法得到有机磷。悬浮颗粒物总磷(PTP)和无机磷(PIP)质量浓度分别为(632.4～651.7)×10^-6和(436.6～452.6)×10^-6时,其相对标准偏差小于1.44%。悬浮颗粒物总磷、无机磷和有机磷的回收率分别为97.2%～101.3%,97.8%～100.4%和97.3%～102.3%。所建立的分析方法可用于海水、河口水悬浮颗粒物及沉积物中不同形态磷的测定。

为了研究泥蚶、菲律宾蛤、缢蛏和单齿螺等海洋贝类对海水中Pb的富集规律,本文在设置Pb质量浓度分别为0.001 0,0.003 5,0.006 0,0.011 0,0.026 0和0.051 0 mg/L 6个试验组中,采用半静水法进行泥蚶、菲律宾蛤、缢蛏和单齿螺对海水中Pb的富集试验,分别在0,1,3,5,10,15,20,25和30 d时取出部分贝类用微波消解原子吸收光谱法测定Pb含量,并探讨了贝类对Pb的富集机制,比较了不同贝类对Pb的富集能力。实验结果表明:4种贝类均表现出了对Pb有一定的富集效应。水体中Pb质量浓度达到0.003 5 mg/L时,泥蚶对Pb富集明显;水体中Pb质量浓度达到0.006 0 mg/L时,菲律宾蛤对Pb富集明显。水体中Pb质量浓度达到0.011 0 mg/L时,缢蛏和单齿螺对Pb富集明显。总体上,贝类体内重金属含量随着水体中Pb质量浓度和富集时间的增加而增加。在Pb质量浓度低于0.051 mg/L的所有试验组中,时间越长,贝类体内富集的Pb含量越高,但在3 d左右时,贝类体内富集的Pb含量却出现低值。

采用叠加法照度计算模式,根据一组鲐鱼灯光围网渔船中3艘不同渔船的水上集鱼灯布置参数,使用自行开发的水上集鱼灯水下光场计算系统,对各船的水中照度分布进行了计算,获得船舷右侧中部水深方向200 m范围内不同深度的照度,并使用Surfer 8.0软件绘制等值曲线图,结果表明:主灯船在总功率为180 kW的情况下,10 lx的等照度曲线水平方向最远在56 m左右,水深方向不超过20 m;离船水平距离40 m、垂直距离40 m处的照度约为0.01 lx。副灯船在总功率为120 kW的情况下,10 lx的等照度曲线水平方向最远在46 m左右,水深方向不超过18 m;离船水平距离33 m、垂直距离38 m处的照度约为0.01 lx。网船在总功率为40 kW的情况下,10 lx的等照度曲线水平方向最远在45 m左右,水深方向不超过15 m;离船水平距离30 m、垂直距离35 m处的照度为0.01 lx左右。从集鱼灯的配置情况来看,主灯船、副灯船与网船目前的配置均较好,但主灯船在灯距增大到0.26 m、灯高增大到5 m时可增加1.6%的有效水体体积,副灯船在灯距减少到0.28 m、灯高增大到5 m时可增加2.1%的有效水体体积,网船在灯距增大到0.64 m、灯高增大到9 m时可增加1.7%的有效水体体积。计算结果还表明,大幅度的增加光诱渔船的集鱼灯功率并不能很有效的提高该船的光诱范围。