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基于HY-2B散射计的热带气旋定位定强研究
刘思琦, 林文明, 王志雄, 郎姝燕
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021176
摘要(72) HTML全文(10) PDF 2854KB(15)
摘要:
热带气旋灾害是最严重的自然灾害之一,其影响程度主要取决于气旋的中心位置和强度。提高热带气旋中心位置及强度监测水平对于改进热带气旋分析预报精度、减少热带气旋的灾害影响具有重要意义。本文以HY-2B散射计为例,分析了散射计风场散度和旋度的分布特征,发现气旋中心附近风场的散度或旋度具有显著的分布规律,由此提出了一种新的气旋中心定位方法,并与传统的直接定位法进行比较研究。在此基础上,进一步提出了热带气旋风圈大小估计的方法,用于评估气旋的强度。最后,利用台风“范斯高”和“博罗依”的遥感数据对文中的方法进行验证,结果表明,使用新方法定位的气旋中心位置与最佳路径之间的差异小于20 km,散射计17 m/s风圈大小的变化一定程度上反映了气旋的发展规律。
涠洲岛西南部海域造礁石珊瑚的群落结构特征分析
梁文, 周浩郎, 王欣, 黄荣永, 余克服
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021150
摘要(47) HTML全文(18) PDF 1125KB(17)
摘要:
采用2019年5月14−22日开展的断面法调查数据,分析了涠洲岛西南部海域的造礁石珊瑚群落结构特征。结果表明:涠洲岛西南部海域造礁石珊瑚共有9科38种,优势种为滨珊瑚(Porites sp.)、秘密角蜂巢珊瑚(Favites abdita)、斯氏角孔珊瑚(Goniopora stutchburyi)等团块状珊瑚。活造礁石珊瑚覆盖率为5.20%~31.20%,平均值为16.66%,远离海岸或靠近海岸但水较深的站位覆盖率较高。石珊瑚补充量较低、病害少、死亡率较低。造礁石珊瑚群落的物种多样性、优势度、均匀度互相呈显著正相关关系(p<0.05)。靠近岩壁的站位,水较深且船舶通行和游客潜水等影响较少,活造礁石珊瑚覆盖率和多样性程度均较高。受侵蚀海岸悬浮泥沙和潜水旅游影响较大的砂质岸段站位,活造礁石珊瑚覆盖率最低、优势种的优势度最高、多样性程度相对较低。人为活动、西南季风、风暴潮、海岸侵蚀悬沙、极端气候是影响涠洲岛西南部海域造礁石珊瑚礁生态系统的主要因素。
不同储藏气压下含气土细观结构表征与重构研究
郭珍琦, 刘涛, 吴琛, 苏秀婷, 李三鹏
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021154
摘要(31) HTML全文(5) PDF 1978KB(14)
摘要:
含气土的储藏气压与细观结构表征是研究浅层气地质灾害的关键因素。利用工业CT扫描测试系统,采用立式旋转扫描,微焦点X射线光源的位置固定,样品沿XY平面方向匀速旋转1周,设定旋转步长为0.3°/s,对反应釜内含气样品注气加压至2 MPa、4 MPa、6 MPa,充分考虑样品成像最佳分辨率、最佳探测范围等因素的影响。结果表明,CT扫描获得的切片图像与重构图像具有良好的实验效果;加压注气到2 MPa时,小气泡灰度值增加;加压到6 MPa时气体整体灰度值增加明显;增压过程中气泡数量随着气泡半径增加而减少;加压注气过程会导致固−液−气三相物质局部变化,表现为孔隙气、孔隙水的体积变化幅度整体大于土骨架,微观局部位置会有较大的升高或降低。当不同位置的气体含量上升且占据主导地位时,会驱动着孔隙水的减少与土骨架的移动。
印度洋混合层盐度季节变化机制研究
许金电, 邱云, 靖春生, 高璐, 林新宇
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021162
摘要(21) HTML全文(17) PDF 10657KB(22)
摘要:
本文利用Argo盐度、SODA海流量、OAFlux蒸发量和TRMM降水量等数据,采用盐度收支方程定量给出了印度洋混合层盐度的收支,揭示了整个印度洋净淡水通量项、平流项、垂向卷夹项的分布、季节变化特征及其对混合层盐度变化的主要贡献。结果表明,就多年平均而言,平流项负贡献(15.14%)大于正贡献(9.89%),说明平流输送把低盐水输送到高盐海域,导致印度洋高盐海域混合层的盐度降低。净淡水通量项的分布和季节变化与降水量基本一致,且正贡献(13.70%)大于负贡献(7.81%),说明净淡水通量项使印度洋的混合层盐度升高(因为多年平均蒸发量大于降水量)。盐度季节变化显著海域的进一步分析表明,6−11月,西南季风漂流把赤道西印度洋的低盐水(相对阿拉伯海高盐水而言)输送到阿拉伯海西部海域,导致该海域的盐度降低。平流输送把孟加拉湾湾口和中部的高盐水带到北部海域,是导致北部海域盐度升高的主要原因。
中法海洋卫星微波散射计风场反演残差特性研究
王冰花, 董晓龙, 林文明, 郎姝燕, 朱迪, 云日升
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021164
摘要(22) HTML全文(5) PDF 1852KB(3)
摘要:
2018年10月发射的中法海洋卫星散射计(CSCAT)是国际上首个扇形波束旋转扫描微波散射计。本文以最大似然估计风场反演算法为基线,详细分析了中法海洋卫星微波散射计海面风场反演代价函数的残差特性,重点研究了新的观测几何对风场反演残差以及风场质量的影响,并建立了风场模糊解的似然概率模型函数。结果表明,CSCAT风场反演的残差特性随风矢量单元在刈幅交轨方向位置的变化而变化,模糊解似然概率模型函数的指数分布在−0.4~−1.8之间。分析结果为CSCAT风场质量控制和二维变分分析去模糊算法的精细化调整提供了重要的参考。
太平洋徐福海山富钴结壳稀土元素和铂族元素赋存状态研究
高晶晶, 刘季花, 张辉, 汪虹敏, 崔菁菁, 何连花
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021194
摘要(25) HTML全文(9) PDF 1533KB(10)
摘要:
利用等离子体发射光谱法、等离子体质谱法以及相态分析手段,对太平洋徐福海山富钴结壳稀土和铂族元素地球化学特征、赋存状态及富集机制进行研究。结果表明,富钴结壳稀土和铂族元素明显富集,其稀土总量为1 842~2 854 μg/g,铂族总量为144~1 180 ng/g,老壳层中稀土和铂族元素含量明显高于新壳层,这可能与老壳层发生磷酸盐化作用有关。轻稀土元素含量明显高于重稀土元素含量,呈现Ce正异常而Eu无异常,具有明显Ce富集特征。铂族元素之间发生了明显分异作用,PPGE含量明显高于IPGE,表现出明显Pt正异常而Pd负异常,具有明显Pt富集而Pd亏损特征。稀土元素赋存状态显示,新壳层中稀土元素主要赋存于铁氧化物相,其富集比例为65.40%~70.05%,老壳层中稀土元素主要赋存于残渣态,富集比例为62.27%~65.77%,这可能与残渣态中磷酸盐有关。铂族元素赋存状态显示,新壳层和老壳层中铂族元素都主要赋存于铁氧化物相,其富集比例为63.66%~69.51%,残渣态(29.20%~34.68%)对铂族元素也有一定的富集能力。富钴结壳稀土和铂族元素的富集推测为铁氧化物胶体粒子的吸附作用,受海水氧化性环境影响,可溶性Ce3+和Pt2+分别被氧化成不溶性Ce4+和Pt4+,沉淀被吸附到铁氧化物相中,从而造成富钴结壳稀土和铂族元素的富集。
湛江湾三维温盐特征季节变化观测分析
黄润琪, 谢玲玲, 李敏, 王丽菊
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021156
摘要(30) HTML全文(9) PDF 4684KB(15)
摘要:
利用2017年1−12月的现场观测数据,分析了湛江湾温盐的三维空间结构及季节变化特征。结果表明:(1) 2017年湛江湾各站位年平均温度为23~27℃、盐度为19~27、位势密度为11~17 kg/m3、浮性频率(N2)为7×10−5~5×10−3 s−2。浮性频率的垂向结构及水平分布与温度分布类似,而位势密度则与盐度的变化趋势几乎一致;(2)温度季节变化明显,夏季最高,秋季次之,冬季最低,冬夏温差最大达15℃,而盐度季节变化则不大。相较于季节引起的变化,涨落潮对温度以及盐度影响较小。温度跃层夏季最强,10 m处温度最大梯度可达到0.7℃/m,春秋季温跃层抬升至5 m附近,冬季水体上下混合均匀。夏季和秋季存在明显的盐跃层,盐度梯度最大可达到1.1 m−1。跃层上下温盐的季节变化规律一致;(3)水平分布上,从湾顶区、湾颈区、大堤区、浅滩区到湾口区,温度递减,盐度递增,湾顶区和湾口区平均温度差为2.3℃,盐度差为2.7。θ-S图分析显示,不同季节水体呈现为不同的温盐条带,湾口区基本为低温、高盐水体,而湾顶区基本为高温、低盐水体,其他区域水体介于上述两者之间。
军曹鱼响应低氧胁迫转录组SNP位点鉴定及其功能注释分析
杨二军, 杨林桐, 王维政, 黄建盛, 张健东, 王忠良, 陈刚
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2022006
摘要(58) HTML全文(9) PDF 1373KB(7)
摘要:
为了研究低氧胁迫下军曹鱼肠道转录组中单核苷酸多态性(SNP)标记位点及SNP所在基因SNP-Unigene的作用,通过SOAPsnp软件对军曹鱼幼鱼对照组和低氧胁迫转录组测序结果进行SNP检测,并将其比对到GO、KOG、KEGG数据库进行功能注释。结果显示,军曹鱼转录组SNP位点分布在26 120条SNP-Unigene上,共检测到431 845个SNP位点,SNP平均发生频率约为1/171 bp;SNP-Unigene功能注释发现,在低氧胁迫条件下,军曹鱼SNP-Unigene主要涉及信号转导、传染病、癌症和内分泌系统等信号通路。进一步筛选到3 417条SNP-Unigene被注释到MAPK信号通路等35条与免疫相关的通路中。基于转录组差异基因分析,检测了其中7个重要免疫通路中18个免疫相关基因的SNP位点分布情况。同时,也检测了HIF-1信号通路中PIK3CA等8个差异基因的SNP位点分布情况。研究结果将为进一步挖掘免疫及低氧相关SNP的分子遗传标记奠定基础,为军曹鱼低氧适应机制的深入研究提供科学参考。
舟山群岛东侧海域蟹类群落结构及其与环境因子的关系
牛威震, 俞存根, 郑基, 许永久, 颜文超, 韩磊
当前状态:
摘要(6) HTML全文(1) PDF 2374KB(1)
摘要:
根据2018年4月(春季)和10月(秋季)在舟山群岛东侧海域(29°10′25.54′′~30°45′00′′N,122°53′3.88′′~124°48′28.31′′E)开展的渔业资源底拖网调查所获得的蟹类数据,研究了该海域蟹类资源的种类组成、优势种、生物多样性等群落结构特征,同时分析了蟹类数量分布及其群落结构与温盐等环境因子之间的关系。结果表明:调查海域春秋季蟹类种类共有40种,隶属于12科,23属;其中,春季优势种为双斑蟳(Charybdis bimaculata),秋季优势种为双斑蟳和三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus),均为广温广盐性种类;丰富度指数(d)及Shannon-Wiener多样性指数(H')是秋季高于春季,而Pielou均匀度指数(J')则春秋季相差不大;独立样本T检验方法显示春、秋两季渔获量之间存在显著性差异(p<0.01);根据聚类分析与非度量多维标度排序分析,春、秋季蟹类均可划分为4个组群,SIMPER分析结果显示,秋季群落相似性大于春季;CCA典范对应分析结果表明,底层水温和表层盐度是影响调查海域蟹类群落结构及数量分布的主要环境因子。
热带气旋下海浪对大气向海洋输入的动量和能量的影响
李向一, 刘国强, 何宜军, WilliamPerrie
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021174
摘要(42) HTML全文(3) PDF 1875KB(7)
摘要:
海浪不仅决定着海洋表面的粗糙度,由热带气旋引起的海浪,还通过其发展演化控制着大部分的海气之间的动量和能量传递。本文采用热带气旋观测数据IBTrACS和海浪模式WW III的模拟结果探究了热带气旋下海浪对大气向海洋输入的动量和能量的影响。结果发现,近30 a热带气旋的强度约每10 a增加 1 m/s,但移速没有明显变化。热带气旋的强度越大,从大气输入到海浪和从海浪输入到海流中的动量之差和能量之差也越大。由于热带气旋的风场和海浪场都有较强的不对称性,海气动量差和能量差也表现出非均匀分布:动量差较大的区域在热带气旋移动方向的后方,能量差的最大值则分布在右后象限,且二者均为左前方比较小。逆波龄与动量差和能量差呈高度正相关,相关系数约为0.95,说明波越年轻吸收的动量和能量越多。气旋移速越快逆波龄越大,且热带气旋移动速度与动量差和能量差呈正相关,相关系数在0.8以上。因此,海浪影响着大气向海洋输入的动量和能量的分布和大小,在以后关于海洋边界动力学和热力学的研究中,考虑海浪的演化可能会使结果更加准确。
北冰洋表层积雪中7Be、210Po和210Pb的分布特征
刘楚越, 钟强强, 黄德坤, 陈随缘, 王浩, 于涛
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021138
摘要(38) HTML全文(10) PDF 1153KB(10)
摘要:
大气输送的放射性核素7Be、210Po和210Pb,可以作为研究北冰洋大气沉降通量、海洋现代沉积以及海冰中物质传输的重要示踪剂,已被广泛应用于包括气团运动、土壤侵蚀以及水系统中颗粒物循环过程的研究。本文报道了2018年北极高纬度浮冰区表层积雪中7Be、210Po和210Pb的活度特征。7Be、210Po和210Pb的比活度变化范围分别为33.6~632.68 mBq/L、36.2~87.5 mBq/L、30.9~194.49 mBq/L。本文的研究发现,北冰洋表层积雪中7Be和210Pb比活度小于中纬度大陆地区。研究区域表层积雪中7Be的比活度随着纬度的增加而增加。此外,表层积雪中210Po/210Pb活度比值范围为0.70~1.48 (平均为0.93),210Po与210Pb活度已基本达到平衡,表明积雪样品年龄可能较“老”。
应用稳定同位素技术研究江苏近海食物网营养结构的季节性变化
陆亚楠, 张瑞, 张虎, 张硕, 高世科
当前状态:
摘要(7) HTML全文(4) PDF 1174KB(1)
摘要:
本研究基于稳定同位素技术对江苏近海春、夏、秋季采集的不同生物类群(鱼类、甲壳类、头足类和底栖动物等)进行稳定同位素的分析,利用SIBER模型计算不同季节消费者的营养生态位,并计算出6种营养结构的量化指标。结果表明:三个季节的δ13C值、δ15N值均差异不显著(p>0.05)。春季δ13C值范围为−24.47‰~−14.50‰,δ15N值范围为6.86‰~(14.98±0.49)‰,营养级范围为1.52~(4.28±0.17);夏季δ13C值的范围为−19.86‰~−14.44‰,营养级范围为1.25~3.52;δ15N值范围为5.79‰~(12.54±3.50)‰;秋季δ13C值的范围为(−22.17±4.90)‰~(−14.21±0.36)‰;δ15N值范围为6.30‰~(14.60±0.51)‰,营养级范围1.34~(4.15±0.14)。各个季节的食物网结构稳定,一些消费者的营养生态位出现不同程度的重叠现象。其中,春季的食物来源较为广泛,生物营养层次和群落多样性更高;夏季消费者的食物来源更加丰富,但生态位分化程度较低;秋季的食物网结构比较单一,但营养生态位分布较广。本研究结果为进一步评估江苏近海渔业生态系统的营养结构奠定基础,也为江苏近海渔业环境保护和渔业资源的恢复与管理提供一定科学依据和参考基础。
基于改进U-Net网络的海洋中尺度涡自动检测模型
董子意, 杜震洪, 吴森森, 李亚东, 张丰, 刘仁义
当前状态:
摘要(7) HTML全文(1) PDF 2117KB(1)
摘要:
海洋中尺度涡对浮游生物的分布、能量和盐分的输送具有非常重要的影响,海洋中尺度涡的自动检测是监测、分析中尺度涡时空变化的重要基础。针对传统基于物理特征检测海洋中尺度涡的方法存在受限于人工设计参数导致精度不高的问题,本文依据海洋卫星反演的海表面高度图,提出了一种基于改进U-Net网络的海洋中尺度涡自动检测模型。该模型在海洋中尺度涡的特征提取阶段嵌入了卷积注意力机制,使得模型能够关注于海表面高度图中最具有类别区分度的区域,同时引入了残差学习机制解决了网络过深导致模型难以训练的问题。文章以南大西洋的卫星海表面高度数据集为例开展实验验证,结果表明,本文提出的模型达到了93.28%的海洋中尺度涡检测准确率,显著优于EddyNet等现有模型。模型可为海洋学家通过海表面高度探测中尺度涡提供可靠技术方法。
基于Himawari-8数据的夜间海雾识别
郝姝馨, 郝增周, 黄海清, 牛瑞, 潘德炉, 顾吉星
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021158
摘要(20) HTML全文(4) PDF 3205KB(9)
摘要:
海雾是一种发生在海面的灾害性天气现象,掌握海雾的分布与生消变化,能有效地减少海雾带来的危害。卫星遥感观测具有近实时、大范围覆盖、连续观测等特点,特别是高时间分辨率的静止卫星观测系统,能够对海雾的发生−发展−消亡过程进行动态跟踪观测。本文以2018‒2019年黄、渤海发生的海雾事件为样例,利用日本静止气象卫星Himawari-8(H-8)红外辐射数据,分析海雾的多通道红外亮温辐射特性,通过不同波段差和波段比组合,定义海雾和水体分离指数、海雾和一般云系分离指数、多通道亮温差斜率指数以及中红外亮温纹理指数,提出基于多指数概率分布的夜间海雾监测算法;算法分别应用于H-8和韩国静止气象卫星GEO-KOMPSAT2A(GK-2A)数据,对2020年2‒6月发生的6次海雾事件多时次卫星观测识别出的海雾位置分布和覆盖面积进行对比实现互验证,结果表明,本文提出的夜间海雾监测算法能有效地实现夜间海雾的识别;选择2020年4月29日夜间H-8和GK-2A 每10 min一次连续观测数据的监测结果,对海雾的发生区域进行跟踪分析,清晰地展现出此次海雾事件的发生、发展演变过程,说明算法能清楚地监测出各时段海雾的分布,跟踪海雾的发展变化,可为海上大雾的防灾减灾提供科学依据和决策基础。
气候变化情景下东南印度洋亚南极模态水的演变趋势研究
邱子珊, 徐腾飞, 魏泽勋, 聂珣炜
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021127
摘要(24) HTML全文(21) PDF 3343KB(11)
摘要:
基于参与第六次耦合模式比较计划(CMIP6)的8个地球系统耦合模式所输出的历史模拟结果,本文通过与观测对比,评估了CMIP6模式对东南印度洋亚南极模态水的模拟能力,并预估了在中等强迫情景和高强迫情景下,该模态水潜沉率、体积及性质的变化趋势。结果表明:与Argo观测相比,CMIP6模式中南印度洋混合层偏深且上层海洋的位势密度偏小,因此其模拟的东南印度洋亚南极模态水潜沉率偏大而位势密度偏小。不同CMIP6模式之间模拟的东南印度洋亚南极模态水潜沉区存在差异,混合层侧向输入是导致这一差异的主要原因。此外,在历史模拟和两种情景试验中,东南印度洋亚南极模态水均呈现出潜沉率和体积减小、温度升高、盐度和密度降低的趋势。其中,在高强迫情景下,变化趋势最大,中等强迫情景次之,历史模拟中的变化趋势最小。这表明,辐射强迫越强,东南印度洋海表温度升高和淡水输入增加的趋势越大,导致混合层变浅及其南北梯度减小的趋势越快,东南印度洋亚南极模态水潜沉率、体积和性质变化的趋势也随之增大。
大陆岛入海沉积物通量的估算研究
李高聪, 蔡廷禄, 李志强, 高抒
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021077
摘要(78) HTML全文(13) PDF 1347KB(24)
摘要:
大陆岛入海沉积物通量(Qs)信息对于精确解译大陆架沉积记录的研究是个重要补充。针对如何估算大陆岛Qs的科学问题,本文以中国东南部海域的8 227个大陆岛为例,提出了一种基于邻近大陆中小型河流Qs的经验公式计算大陆岛Qs的解决方案。该方案在实施时需设置两个假定,即大陆岛的Qs法则遵循邻近大陆中小河流的Qs法则和可将1个大陆岛当作1个河流流域计算其Qs。结果表明:(1)经验公式计算的大陆岛Qs为其最小估计值;如考虑大陆岛流域的具体情况,实际的Qs值会轻微提高,但其增幅不超过n0.13(n为流域数量);(2)经验公式能获取大陆岛Qs的大致数量级信息;大陆岛的总面积为4 418.49 km2,对应Qs的数量级为106 t/a,与邻近大陆1条中小型河流的数量级相当;(3)在大河河口湾充填阶段完成以前,大陆岛沉积物是内陆架泥质沉积体的主要物源之一。因此,大陆岛入海沉积物会对大陆架沉积体系的形成和演化造成一定程度的影响,需引起研究人员的高度重视。
夏季长江口及其邻近海域湍流特征分析
王寇, 李博, 李爱国, 王鹏皓, 裴生鑫
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021172
摘要(22) HTML全文(11) PDF 1710KB(10)
摘要:
利用2019年7月在长江口科学考察实验研究夏季航段(NORC2019-03-02)中获得的MSS90L湍流剖面仪的直接观测数据,本文计算并分析了该断面的湍动能耗散率ε和垂向湍扩散系数Kz的分布情况。湍动能耗散率的大小为1.72×10−10~2.95×10−5 W/kg;垂向湍扩散系数的大小为3.24×10−7~4.55×10−2 m2/s。湍动能耗散率和垂向湍扩散系数的分布相似,均为上层最强,底层次之,中层最弱。上层由于风应力的作用,使得湍动能耗散率和垂向湍扩散系数较大;温跃层处层化较强,抑制了湍动能的耗散和垂向上的湍混合。盐度锋面的次级环流会促使低盐水团脱离,锋面引起的垂向环流会加强海洋的湍混合。低盐水团与外界的能量交换较少,湍动能耗散率较弱。长江口海区存在明显的上升流和下降流,它们是由锋面的次级环流产生的;上升流和下降流的存在促进湍动能的耗散与湍混合。
不同补沙方案对海滩剖面影响的数值模拟对比分析
梁丙臣, 朱梅溪, 屈智鹏, 王聪, 李东永
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021168
摘要(28) HTML全文(2) PDF 1572KB(15)
摘要:
大量工程实践表明,海滩养护是当前抵御海岸侵蚀的常见措施。通过人为地向海滩补充沙源,以达到海岸防护、修复沙滩等目的。本文建立了XBeach一维海滩剖面演变数值模型,并与物理模型试验结果进行对比验证;计算常浪条件下不同方案补沙后海滩剖面达到平衡状态的速率;通过对比补沙工况与未补沙工况的风暴后剖面,分析风暴作用下的防护效果。结果发现,补沙量较大时,沙坝向海侧位置补沙在常浪条件下补沙效率高于滩肩补沙,在风暴条件下防护效果优于滩肩补沙。此次研究对于在实际海滩养护过程中节约施工成本、提高施工效率有着重要意义,同时对于评估沙滩养护工程效果有一定的参考价值。
波浪作用下海床孔压累积过程离散元数值模拟
王岳, 刘春, 刘晓磊, 刘辉, 李亚沙
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021160
摘要(18) HTML全文(21) PDF 1638KB(4)
摘要:
海床土层在波浪的循环荷载作用下会逐渐累积孔压,降低土层的稳定性,并威胁海上工程。为了研究孔隙水压力的累积机制,本文提出离散元孔隙密度流方法,并改进研发离散元分析软件MatDEM,实现了海床沉积物孔压的累积过程模拟。基于现场试验装置及土体力学参数建立离散元模型,通过对比试验和数值模拟结果发现:对海床沉积物施加波浪荷载后,表层土体中产生较高孔压,并逐渐向深层传递;在循环波浪荷载作用下,土颗粒间孔压累积范围逐渐增加;当孔压累积时间足够长时,土层中孔压收敛于所施加最大荷载与最小荷载的平均值,此时若孔压达到初始有效应力,土体将发生液化,内部土颗粒成为再悬浮沉积物;在周期性波浪荷载作用下,土颗粒液化悬浮后发生移动,浅层颗粒位移量大,土体整体表现为圆弧形移动。
基于计算机视觉的3种金枪鱼属鱼类形态指标自动测量研究
欧利国, 王冰妍, 刘必林, 陈新军, 陈勇, 吴峰, 刘攀
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021140
摘要(38) HTML全文(15) PDF 1235KB(9)
摘要:
金枪鱼类是我国远洋渔业重要的捕捞对象,其形态指标研究金枪鱼类的生长、发育和生活史具有重要意义。人工测量形态指标是一种非常繁琐且低效率的测量方法,而计算机视觉是一种高效和客观的自动测量方法。因此,本文通过计算机视觉库OpenCV对3种金枪鱼类图像进行预处理,主要利用双边滤波、灰度变换、二值处理和提取轮廓等图像处理技术得到金枪鱼类形态轮廓图像。根据预先选定的特征点,利用计算机视觉技术遍历轮廓图像上所有的像素点,并自动定位出每张轮廓图像的预选特征点共17个。利用计算机视觉技术遍历得到的特征点位置,自动测量出3种金枪鱼的形态指标像素长度,并计算出形态指标实际长度。还对比分析自动测量与人工测量形态指标的绝对误差和相对误差。研究结果表明,通过计算机视觉技术对3种金枪鱼的形态指标的自动测量效果较好,大眼金枪鱼、黄鳍金枪鱼和长鳍金枪鱼的12个形态指标的绝对误差范围分别为0.00~1.46 cm、0.00~1.73 cm、0.00~1.32 cm,其相对误差范围分别为0.01%~5.84%、0.00%~6.17%、0.00%~6.89%。本研究以期为金枪鱼类智能识别提供前期工作基础,也为其他鱼类自动测量研究提供基础参考。
季风转换期印度洋经向热输运的年际变异及其机理
邢会斌, 陈昇, 徐康, 王卫强
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021105
摘要(31) HTML全文(29) PDF 1826KB(7)
摘要:
本文采用SODA3.4.2再分析数据和POP2海洋模式研究了季风转换期间(春季和秋季)热带印度洋经向热输运异常(Meridional Heat Transport Anomaly, MHTA)的年际变异特征。春季MHTA存在两个主要模态,即一致模态和辐合辐散模态:一致模态表现为热带印度洋上层一致的向北输运,受热带印度洋海温一致模相关的赤道反对称风场(赤道以北/南为东北风/西北风异常)调控;辐合辐散模态则呈现关于赤道对称的表层辐散次表层辐合特征,受控于赤道以南的热带西南印度洋和副热带东南印度洋海温偶极子。然而,秋季MHTA仅表现为辐合辐散模态,受到印度洋偶极子期间赤道东风和赤道外反气旋式风应力异常影响。此外,POP2敏感性试验也验证了印度洋海温模态影响下异常风场对MHTA的调控作用,即反对称的风引起一致向北的输运,赤道东风异常引起MHTA表层辐散、次表层辐合的特征。因此,热带印度洋海气耦合模态年际变化对印度洋上层热量再分配有着重要的意义。
台湾海峡有效波高的SWAN模式与ERA-Interim数据对比分析
王奎, 岳显昌, 吴雄斌, 周恒, 滕陈轲敏
当前状态:
摘要(37) HTML全文(9) PDF 1398KB(13)
摘要:
有效波高是描述海浪的关键参数。欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的ERA-Interim再分析数据提供了全球海浪的有效波高,本文选取该数据在台湾海峡2013年3月份的有效波高结果,分别与浮标观测数据以及海浪数值模式SWAN (Simulating Waves Nearshore)的数值模拟结果相对比,来分析其预报效果。结果显示:在浮标点,ERA-Interim数据和SWAN模拟浪高数据与浮标浪高数据的时间相关系数分别为0.94和0.98,ERA-Interim数据的浪高均值约为浮标的51%,为SWAN模拟数据的70%。在台湾海峡区域,ERA-Interim数据与SWAN模拟浪高之间的空间异常相关系数(ACC)月均值为0.51,时序ACC曲线显示,一般在海峡东北口风初起时刻ACC值最小,在风吹遍海峡并增长的过程中,ACC迅速增加,在风速达到最大值之后,ACC开始下降,但ERA-Interim数据与SWAN数值模拟结果在整个海峡区域的浪高最大值与最小值分布位置基本一致。综合分析,ERA-Interim数据能够反映台湾海峡区域此时间段的有效波高的时空变化趋势,在数值上有明显低估。
基于多度格局模型的游泳动物群落结构研究—以闽南海域为例
蔡建堤, 刘勇, 徐春燕, 马超, 庄之栋
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021206
摘要(8) HTML全文(4) PDF 1269KB(1)
摘要:
为进一步了解游泳动物群落结构,探究群落结构变动的生态过程,本研究利用生态位优先模型(NPM)、分割线段模型(BSM)、生态位重叠模型(ONM)、优势优先模型(DPM)和随机分配模型(RAM)共5种多度格局模型分析闽南海域游泳动物的群落结构特征。结果显示:闽南海域游泳动物共192种,其中鱼类132种,蟹类31种,虾类13种,头足类10种,口足类6种;NPM拟合游泳动物多度分布的效果较好,ONM的拟合效果较差,闽南海域游泳动物群落结构具有优势种占较大优势、物种生态位之间不重叠的特点;由外海到近岸的渔区,游泳动物多度分布格局由DPM向NPM 转变,NPM的拟合效果渐差,BSM的拟合效果越来越好,群落结构呈现优势种的地位下降、物种数增多、个体数目分配趋均匀的趋势;从低纬度到高纬度,在水深较深的渔区,DPM拟合游泳动物多度分布的效果渐好,优势种的优势地位逐渐升高,种类数变少,物种多度分布越来越不均匀。而在水深较浅的渔区,DPM的拟合效果渐差,优势种的优势地位逐渐下降,种类数变多,物种多度分布越来越均匀。因此,生态位优先模型比较适合闽南海域游泳动物多度分布格局的研究。
西沙永兴岛附近海域沉积物的环境质量评价
徐阁, 王德鸿, 王诗文, 石军, 袁超, 韩留玉
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021180
摘要(24) HTML全文(4) PDF 1141KB(9)
摘要:
根据2009‒2017年9个航次对西沙永兴岛附近海域共6个站位的沉积物重金属监测结果,应用数理统计法估算了该区域7种重金属元素的背景值,分析了重金属的含量及年际变化,采用单因子标准指数法和潜在生态危害指数法对其重金属含量进行了评价。结果表明:研究区域沉积物重金属具有低背景值,均符合海洋沉积物质量第一类标准,沉积物质量为优。7种重金属含量的年际变化显著,变化规律不尽相同,受岛上开发活动影响较大。从2009年到2017年,重金属Zn、Cd、Cu、Cr、As和Hg含量变化的总体趋势先增多后减少,Pb的含量则表现为增多。潜在生态风险评价显示,多年平均潜在生态危害系数由大到小依次为Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn,Cd和Hg是该研究海域潜在的生态风险因子。
基于长度贝叶斯生物量估算法的北部湾带鱼资源评估
张曼, 王雪辉, 王淼娣, 杜飞雁, 孙典荣, 王亮根, 王跃中, 许柳雄, 邱永松
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021144
摘要(17) HTML全文(5) PDF 1368KB(7)
摘要:
带鱼是南海西北部北部湾主要经济鱼类种群之一,估算其种群参数和评估其资源状况对北部湾渔业资源管理具有重要意义。本文利用2006−2016年北部湾带鱼(Trichiurus haumela)的生物学数据,通过长度贝叶斯生物量估算法(Length-based Bayesian Biomass Estimation Method,LBB)估算带鱼的渐近肛长(Linf)、最适开捕肛长(Lc_opt)、相对自然死亡率(M/k)、相对捕捞死亡率(F/k)、捕捞强度(F/M)和开发率(E),并评估其资源状况(相对现存生物量,B/B0)。结果为,带鱼的渐近肛长(Linf)为44.4 cm,最适开捕肛长(Lc_opt)均值为28.5 cm,相对自然死亡率(M/k)和相对捕捞死亡率(F/k)均值分别为1.32、2.76,捕捞强度(F/M)为2.20,开发率(E)为0.67,相对现存生物量(B/B0)均值为0.16。经逻辑斯谛曲线拟合,带鱼的平均最小性成熟肛长为28.63 cm。研究表明, 当前北部湾带鱼处于过度开发的状态,现存资源量较低,群体结构简单、呈小型化。
日照岚山港北作业区邻近海域春秋季浮游动物群落结构研究
张亮, 宿凯, 张绍萍, 孙滨, 蒲思潮, 王俊健, 纪莹璐
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021208
摘要(8) HTML全文(10) PDF 1722KB(7)
摘要:
以2015年5月(春季)和10月(秋季)在日照岚山港北作业区邻近海域进行的浮游动物调查数据为例,分析了该海域浮游动物的群落结构特征。调查海域两季共发现浮游动物成体20种,浮游幼虫7类,其中春季成体12种,浮游幼虫4类,秋季成体19种,浮游幼虫6类;春、秋两季调查浮游动物平均丰度分别为128.1 ind/m3、103.3 ind/m3;平均生物量(湿重)分别为1 129.9 mg/m3、954.3 mg/m3;平均多样性指数分别为2.39、2.01;平均丰富度指数分别为0.85、1.21;平均均匀度指数分别为0.87、0.62;春季调查优势种为强壮箭虫(Sagitta crassa)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)、真刺唇角水蚤(Labibocera euchaeta)、太平洋纺锤水蚤(Acartia pacifica)、球型侧腕水母(Pleurobrachia globosa),秋季调查优势种为太平洋纺锤水蚤、小齿海樽(Doliolum denticulatum)、强壮箭虫、真刺唇角水蚤;聚类分析表明,调查海域浮游动物可划分为3个群落。本研究可为深入研究该海域浮游动物群落结构提供重要的基础数据。
北太平洋柔鱼不同群体耳石日增量对海洋环境的响应研究
韩霈武, 王岩, 方舟, 陈新军
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021210
摘要(14) HTML全文(3) PDF 2685KB(6)
摘要:
为了研究北太平洋柔鱼(Ommastrephes bartramii)索饵场不同群体耳石日增量与环境之间的关系,采用梯度森林法和广义加性模型对2010−2016年在北太平洋采集的柔鱼耳石日增量与海洋环境间的关系进行了分析。结果表明,柔鱼生命周期大约为1 a,秋生群体柔鱼个体的日龄范围为165~345 d,冬春生群体柔鱼个体的日龄范围为95~271 d。100 m水层海水温度、海表面温度、海表面盐度和混合层深度是影响柔鱼秋生群体耳石日生长的关键环境变量;100 m水层海水温度、海表面高度和叶绿素浓度是影响冬春生群体耳石日生长的关键环境变量。广义加性模型分析表明,耳石日增量宽度与梯度森林法筛选的关键环境变量存在显著关系(p<0.01)。不同群体的关键环境变量表明,温度和饵料丰度的变化对柔鱼生长有着显著的影响。
鼠尾藻(Sargassum thunbergii)固碳能力对流速的响应
赵志方, 秦松, 刘正一, 唐君玮, 肖圣志, 钟志海
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021xxy
摘要(8) HTML全文(3) PDF 1279KB(5)
摘要:
流动的海水可以为海藻的生长提供所需的营养物质,对生长和繁殖起到了非常重要的作用,而当前的生理生态学模拟实验,大多忽略了这一重要的环境因子。大型海藻虽然被认为是第4类“蓝碳”,但关于其固碳能力的研究较少。本研究设计了一种可以调节流速的大型海藻固碳能力测量系统,既可以测量大型海藻的净光合速率、呼吸速率和对无机氮、无机磷的吸收速率,也可以测量可溶性有机碳的释放速率。结果显示,与静止(0 m/s)相比,中流速(0.033 m/s)和高流速(0.094 m/s)均能提高鼠尾藻的净光合速率、净初级生产力、可溶性有机碳释放速率以及对无机氮、无机磷的吸收速率,且最大值均出现在高流速下。此外,鼠尾藻的可溶性有机碳释放速率随净初级生产力的提高而提高。本测量系统可为大型海藻固碳能力的研究提供切实可行的参考。
浙江南部近海主要鱼类的时空生态位特征及种间联结性
叶深, 杨蕊, 丁朋朋, 彭欣, 刘伟成
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021xxx
摘要(9) HTML全文(4) PDF 1371KB(4)
摘要:
基于2016年8月(夏季)、11月(秋季)、2017年3月(冬季)、5月(春季)浙江南部近海的鱼类调查数据,利用生态位宽度、生态位重叠、聚类分析、方差比率法、卡方检验、联结系数以及种对共同出现百分率对主要鱼类种间关系进行研究。结果表明:(1)调查共采集鱼类169种,主要鱼类共有26种;(2)在空间维度上,日本鲭(Scomber japonicus)生态位宽度最大(2.83),青鳞小沙丁(Sardinella zunasi)和芝芜棱鳀(Thryssa chefuensis)生态位重叠值最大(0.97);在时间维度上,龙头鱼(Harpadon nehereus)生态位宽度最大(1.34),6组种对时间生态位重叠值等于1.00;在时空维度上,龙头鱼生态位宽度最大(3.50),青鳞小沙丁与芝芜棱鳀时空生态位重叠值最大(0.97);(3)方差比率法分析表明VR偏离显著,主要鱼类总体正联结显著,其中170组种对间联结性达到显著水平(≥3.841),联结系数和种对共同出现频率结果表明种间联结性趋于正联结。
深度边缘光谱U-net海水网箱养殖信息提取
柯丽娜, 翟宇宁, 范剑超
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021200
摘要(6) HTML全文(6) PDF 2482KB(1)
摘要:
网箱养殖是海水养殖的重要类型之一,传统网箱养殖目标光谱特征受近岸植被、水体影响较大,易出现噪声问题。新型深海网箱养殖目标离岸较远,但养殖目标海面框体部分较小,与自然水体光谱相似性较高,难以实现有效提取。本文提出深度边缘光谱U-net模型对两种海水网箱养殖类型进行养殖信息提取。该模型通过Canny算子双边滤波算法去除波段运算后冗余光谱信息,提取边缘光谱特征并利用U-net跳跃连接结构将其与深度卷积网络特征相融合,经softmax逐像素分类实现网箱养殖信息提取。以海南近岸网箱养殖与深海网箱养殖为研究对象进行养殖信息提取,经实验对比所提方法在传统近岸网箱目标上精确度达到97.35%,新型深海网箱目标上提取精度达98.99%,其提取结果明显优于传统无监督算法和典型深度学习网络模型。
基于次溴酸钠氧化−氨基磺酸还原测定沉积物15N加富培养样品中的15NH4+的方法探索
徐颢铭, 宋国栋, 刘素美, 梁生康, 张桂玲
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021212
摘要(22) HTML全文(1) PDF 1563KB(7)
摘要:
沉积物中的异化硝酸盐还原过程是海洋中活性氮转化的关键过程之一。不同于反硝化和厌氧铵氧化,异化硝酸盐还原为铵(DNRA)将硝酸盐直接还原为铵,而不是以氮气的形态移除,有可能加剧水体富营养化和缺氧。目前测定沉积物中异化硝酸盐还原过程的主要手段是15N标记培养技术。为了准确评估DNRA的潜在速率,首先要准确测定加富样品中的15\begin{document}${\rm {NH}}_4^+ $\end{document}含量。常用的测定15\begin{document}${\rm {NH}}_4^+ $\end{document}的方法为基于次溴酸钠−碘氧化膜进样的四极杆质谱法。然而此方法的分析物之一30N2在分析时存在两个问题而容易导致结果失真:一是易受样品中O2干扰而导致30N2显著被高估;二是30N2在检测器中平衡较慢而导致测试时间较长且精密度较差。为解决上述问题,本研究采用次溴酸钠氧化−氨基磺酸还原的方法将15\begin{document}${\rm {NH}}_4^+ $\end{document}转化为29N2后通过膜进样的四极杆质谱仪进行测定(简称为Redox-MIMS法)。结果表明,Redox-MIMS法在氨基磺酸还原剂浓度为80~100 mmol/L时还原效率最好;方法的检测限约为0.5 μmol/L,精密度为0.8%,工作曲线的线性范围可以达到0~150 μmol/L。相对于次溴酸钠−碘氧化法,Redox-MIMS法反应条件温和,反应试剂相对易得,产物为29N2,有效解决了30N2分析的一系列问题,并显著提高了测定效率(2 min/样品)。分别采用Redox-MIMS法和次溴酸钠−碘氧化法测定莱州湾沉积物实际样品,两种方法所测得的DNRA速率以及DNRA占异化硝酸盐还原的比例均无显著性差异,证明Redox-MIMS法是一种准确、高效的测定15N加富培养样品中15\begin{document}${\rm {NH}}_4^+ $\end{document}的方法。
基于碳氮稳定同位素技术的小清河口邻近海域底栖食物网结构研究
张传鑫, 陈静, 纪莹璐, 陈琳琳, 李海汇, 王全超, 李宝泉, 邢荣莲
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021202
摘要(28) HTML全文(9) PDF 1258KB(10)
摘要:
为了掌握小清河口邻近海域底栖食物网结构特征,于2020年10月在小清河口邻近海域采集沉积物有机质、悬浮颗粒有机物、浮游动物和浮游植物4种潜在食源及35种生物样本,应用碳氮稳定同位素技术以及贝叶斯混合模型(MixSIAR)分析了小清河口邻近海域底栖食物网结构和营养关系。结果显示,潜在食源的δ13C值范围为−25.56‰~−17.91‰,δ15N值范围为2.43‰~10.33‰;底栖生物的δ13C值范围为−23.48‰~−18.31‰,δ15N值范围为8.79‰~18.01‰;底栖生物营养级范围为1.65(凸壳肌蛤)~3.54(中华栉孔虾虎鱼)。营养关系分析表明小清河口邻近海域主要存在两条能量传递途径,其一是以浮游生物为主要能量来源的浮游食物链,其中双壳类(除短竹蛏外)、小型虾类和多毛类等为主要初级消费者;其二是以沉积物有机质为主要能量来源的底层食物链,短竹蛏和腹足类为主要初级消费者。整体而言,小清河口邻近海域底栖生物类群间存在一定程度的生态位重叠,竞争较为激烈。
现行黄河口保护区典型湿地植被时空动态遥感监测
张晨宇, 陈沈良, 李鹏, 刘清兰
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021196
摘要(22) HTML全文(5) PDF 1797KB(11)
摘要:
滩涂植被是滨海湿地的重要组成部分,其动态变化影响着湿地生态系统的结构和功能。利用遥感技术监测和评估湿地植被的长期变化对于海岸带资源管理和生态保护具有重要意义。本文以多时相Landsat卫星影像为数据源,结合面向对象和随机森林算法实现现行黄河口保护区内典型湿地植被的精准分类,揭示了2000−2020年研究区内芦苇、盐地碱蓬和互花米草的时空变化特征。经验证,湿地植被制图的总体精度为84.74%~92.39%,Kappa系数为0.81~0.91。长时序的分类结果表明,芦苇是现行黄河口保护区内的优势物种,分布面积占比维持在6%以上且总体保持平稳增长;盐地碱蓬面积自2006年开始呈下降趋势,优势度不断减小且破碎化程度剧烈。互花米草由2006年的9.36 hm2逐年增加到2020年的5267.79 hm2,其扩张过程可分为3个阶段:2008年以前为扩张初期,互花米草生长不稳定;2008−2014年为快速扩张阶段,年平均扩张速率为54%,空间上表现为向海扩张侵占光滩和向陆扩张侵占碱蓬生境;2014年至今为缓慢增长阶段,进入生长的稳定期,年平均扩张速率仅为9%。
基于空间自相关的西北太平洋日本鲭渔场时空变动研究
赵国庆, 吴祖立, 崔雪森, 樊伟, 石永闯, 肖戈, 唐峰华
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021192
摘要(19) HTML全文(4) PDF 1612KB(9)
摘要:
日本鲭(Scomber japonicus)是西北太平洋渔业捕捞的主要种类,了解其渔场变动对探究日本鲭种群分布、资源评估、开发利用和管理等意义重大。为获知其渔场的时空变动特征,本研究根据中国2014−2019年西北太平洋公海灯光围网渔业统计资料,运用全局莫兰指数、局部热点分析、重心迁移轨迹模型和标准差椭圆模型对西北太平洋日本鲭渔场时空分布模式、特征和变动趋势进行了研究。结果显示:(1)日本鲭渔获量主要集中在39°~44°N,147°~155°E范围内,地理上分布不均;年间产量先增后降,年间CPUE逐年降低;月间产量先增后降,其中6−10月均维持在较高水平,CPUE逐月增长;捕捞网次核密度显示,核密度高值发生区域与产量高值具有高度一致性;(2)日本鲭年间、月间渔获量均存在空间自相关并呈现显著聚集分布模式,月间空间自相关性比年间强;(3)年间、月间日本鲭渔获量分布的热点区和冷点区均表现出一定空间集聚特征,但是不同年份、月份的热点区和冷点区的分布区域、面积均存在较大差异;(4)日本鲭渔场重心年间移动轨迹呈右转约90°的扁“W”形状,总体上往西北移动;月间变化显示,从4月份开始逐渐向东北移动,8月到达东北端后向西南折返;(5)日本鲭渔场年间、月间变动方向一致,呈西南−东北格局,且方向性、向心力均较强,日本鲭渔场具有较高的聚集性。该研究引进了空间自相关模型及相关地理空间分析方法,为探讨西北太平洋日本鲭渔场变动特征提供了一种新思路。
不同采样设计对估计鱼类空间格局指数的影响
李迎冬, 张崇良, 纪毓鹏, 薛莹, 刘晓慧, 任一平, 徐宾铎
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021190
摘要(11) HTML全文(5) PDF 1433KB(3)
摘要:
查明渔业种群空间格局可为渔业资源的合理利用和管理提供参考依据。在渔业资源调查中,采样设计影响调查分析结果的准确性和适用性。为查明采样设计对分析种群空间格局的影响,本文根据2016年10月、2017年2月、5月、8月在山东南部近海调查获得的数据,以星康吉鳗(Conger myriaster)、方氏云鳚(Enedrias fangi)为目标鱼种,应用计算机模拟重抽样方法,研究了4种样本量下简单随机抽样、系统抽样、分层随机抽样、分层系统抽样对估计目标种群的平均拥挤度和聚块指数的影响。应用相对估计误差和相对偏差衡量不同采样设计的表现。结果表明,系统抽样、分层系统抽样的模拟结果较接近空间格局指数“真值”,简单随机抽样和分层随机抽样表现较差;样本量对空间格局指数估计的影响较大,随着样本量增大,目标鱼种两个空间格局指数的相对估计误差均呈降低趋势。种群原始空间分布对空间格局指数估计具有一定影响,聚块指数估计的精确度随目标种群聚块指数真值的增加而减小,整体出现偏高的估计偏差。不同采样设计影响鱼类种群空间格局分析,种群聚集程度也对分析结果有所影响,因此在渔业资源调查设计时可以纳入目标种群空间格局指标以完善多目标渔业资源调查方案。
西太平洋黑洞涡旋物质输运能力分析
田丰林, 杨笑坤, 刘潇, 何遒, 陈戈
当前状态:
摘要(18) HTML全文(2) PDF 2430KB(7)
摘要:
基于椭圆型拉格朗日拟序结构(elliptic Lagrangian Coherent Structures, eLCSs)可以提取出黑洞涡旋,它具有较强的输运能力并且随流场长时间运动后仍保持连贯,类似于海洋中的“黑洞”,故被称为黑洞涡旋。本文基于地转流速度场数据,针对西太平洋中一个典型的黑洞涡旋(Eddy A)使用eLCSs的方法提取涡旋边界,并进行分析研究。利用海表温度(Sea Surface Temperature, SST)、海表盐度(Sea Surface Salinity, SSS)和叶绿素浓度(Chlorophyll concentration, CHL)数据分析验证Eddy A水平方向上物质输运的连贯性;使用Argo浮标得到的不同深度的温度、盐度和溶解氧(Dissolved Oxygen, DO)数据对Eddy A垂直方向的物质相干性进行分析验证。通过分析证明,在较长的时间尺度上,黑洞涡旋边界较欧拉涡旋边界的连贯性更强,能更加客观地描述物质输运。
单体氨基酸δ15N在关键种鳀鱼食物链的示踪研究
刘海珍, 蔡德陵, 刘道辰
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021134
摘要(71) HTML全文(10) PDF 2965KB(52)
摘要:
为了解黄、东海食物网关键种鳀鱼食物链的氨基酸营养流动特征,采用活体生物饵料对鳀鱼食物链的中下营养层次“小球藻–中华哲水蚤–鳀鱼”进行了室内受控试验研究,受控实验进行50 d后,对食物链生物组分的11种氨基酸氮稳定同位素(δ15N)与生物(组织)整体δ15N进行了分析,结果表明:在3个营养层次之间,整体δ15N和氨基酸δ15N组成差异比较大,整体δ15N的变化范围为−4.25‰~1.56‰,氨基酸δ15N的变化范围为–9.72‰~10.81‰,3种生物组分的整体δ15N和氨基酸δ15N值随食物链升高呈富集趋势。5种必需氨基酸δ15N在食物链营养层次之间分馏模式相近;必需氨基酸在3个营养层次之间呈显著正相关性(中华哲水蚤–鳀鱼肌肉:R2=0.86,p<0.05;小球藻–中华哲水蚤:R2=0.85,p<0.05),这可能说明必需氨基酸δ15N在食物链营养层次间具有相似的分馏途径。小球藻与中华哲水蚤非必需氨基酸δ15N值之间相关性较弱,而中华哲水蚤与鳀鱼肌肉组分之间非必需氨基酸的δ15N值呈显著相关性(R2=0.73,p<0.05),表明中华哲水蚤自身合成非必需氨基酸的趋势明显,而鳀鱼易于从中华哲水蚤直接摄取非必需氨基酸。本研究以期为采用氨基酸单分子δ15N开展营养生态学研究提供科学参考和依据。
巴厘岛海域海洋内波的卫星遥感观测与数值模拟分析—4·21印尼潜艇失事事件原因初探
梁建军, 贾童, 蔡夕方, 李晓明
当前状态:
摘要(56) HTML全文(14) PDF 951KB(12)
摘要:
基于巴厘岛北部海域海洋内波卫星遥感观测与数值模拟结果,本文对4·21印尼潜艇失踪事件原因进行了初步分析。结果表明,在印尼潜艇失事海域和时间,源于龙目海峡的海洋内波向北传播并广泛分布于巴厘岛北部海域,振幅可达50 m。潜艇很可能遭遇了大振幅海洋内波发生“掉深”而导致失事。
上新世/更新世之交太平洋经向翻转流演化
范维佳, 韩喜球, 邱中炎, 叶黎明, 郭栋山
当前状态:
摘要(55) HTML全文(16) PDF 2602KB(9)
摘要:
随着北半球冰盖的发育,全球气候环境发生了显著变化。太平洋经向翻转流(PMOC)对全球海洋热量分配和大气CO2在深海的封存起举足轻重的作用,但是关于PMOC与北半球冰盖的形成之间的关系还欠缺研究。本文收集了太平洋海山富钴结壳的Nd同位素记录,通过对比不同区域Nd同位素记录的演化特征,分析风尘输入、水团演化等因素对Nd同位素记录的影响,探讨了太平洋经向翻转流演化及其与全球气候变化之间的关系,认为北太平洋深层水下沉的停滞和亚洲风尘输入增加可能是导致深层水Nd同位素从3~4 Ma开始降低的原因。同时,因北太平洋深层水下沉停滞,PMOC改组,使得更多的CO2在深水封存,从而对全球气候变冷和北半球冰盖形成产生了积极的贡献。
海南岛崖州湾表层沉积物空间分布特征及其受控机制
瞿洪宝, 苟鹏飞, 孙龙飞, 刘刚, 韩孝辉, 龙根元
当前状态:
摘要(58) HTML全文(18) PDF 2026KB(23)
摘要:
基于崖州湾海域141个表层沉积物粒度分析数据,研究表层沉积物的粒级组分、粒度参数及其沉积动力环境特征。结果表明,研究区底质类型主要有泥质砂质砾、砾质泥质砂、砂、粉砂质砂、砂质粉砂和粉砂6种,以砂质粉砂分布最为广泛;粒径总体趋势表现为自北向南由细变粗再变细的NEE条带状分布特征,分选系数总体偏高,反映了该区复杂的物源和水动力条件。运用Flemming三角图式,结合粒度象、研究区物源、水动力条件及地形特征,将研究区划分为3个沉积环境:近岸主要受控于波浪掀沙和搬运作用,粒径较细,表现为波控沉积特征;中部主要受控于径流、波浪和潮流共同作用,粒径粗,分选差,表现为河口沉积特征;南部主要受控于潮流输沙作用,波浪作用减弱,粒径细,分选相对较好,表现为相对低能的沉积环境。沉积物输移趋势分析显示研究区中西部为一沉积物汇聚中心,近岸侵蚀物质、宁远河输运物质以及外海潮流输运物质均向该处运移。
低温胁迫对军曹鱼幼鱼脂代谢相关基因表达的影响
蔡润佳, 张静, 黄建盛, 施钢, 潘传豪, 谢瑞涛, 陈刚, 张健东, 王忠良, 汤保贵
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021122
摘要(38) HTML全文(11) PDF 846KB(7)
摘要:
将两组军曹鱼(Rachycentron canadum)幼鱼分别在常温(30.5±1.0)℃和低温(20.0±0.5)℃环境下饲养7 d,并于第1天、第4天、第7天3个时间点采集肝脏、肌肉和腹腔脂肪,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析5个脂代谢相关基因的表达变化情况,以探究低温胁迫对军曹鱼脂质合成与分解代谢的影响。结果显示,低温1 d时肝脏的肉碱脂酰基转移酶-1基因(cpt-1)、脂肪激素敏感脂肪酶基因(hsl)以及肌肉的cpt-1hsl、单酰基甘油酯酶基因(mgl)等显著上调(p<0.05),肝脏、肌肉的乙酰辅酶A羧化酶基因(acc)和脂肪酸合成酶基因(fas)以及腹腔脂肪(IPF)5个脂代谢相关基因均显著下调(p<0.05);第4天时肝脏的cpt-1hslmgl和肌肉的hslmglaccfas以及IPF的cpt-1hslmglacc等表达上调(p<0.05),肝脏的accfas显著下调(p<0.05);第7天时肝脏和IPF的cpt-1hslmglacc和肌肉的hslmglacc等表达上调(p<0.05),肌肉cpt-1和肝脏fas显著下调(p<0.05)。结果表明,军曹鱼在低温胁迫前期通过抑制脂合成代谢,促进肝脏和肌肉中的脂质水解,抑制腹腔脂肪的脂质分解来响应低温胁迫;在低温胁迫后期,军曹鱼脂合成和分解代谢均显著提高,且利用脂肪酸提供能量的主要组织由前期的肝脏和肌肉转变为肝脏和腹腔脂肪。
新一代静止气象卫星葵花8号的晴空红外辐射率资料同化对台风“天鸽”的预报影响研究
许冬梅, 沈菲菲, 李泓, 刘瑞霞, 王易, 束艾青
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2021091
摘要(87) HTML全文(73) PDF 11626KB(20)
摘要:
本文以2017年第13号台风“天鸽”(“Hato”)为例,在WRFDA同化系统中结合日本葵花8号(Himawari-8)资料,通过同化Himawari-8晴空红外辐射率资料并进一步考察其对台风“天鸽”的结构、强度、路径分析和预报的影响。研究结果表明:同化Himawari-8晴空红外辐射率资料对台风背景场的水汽相关变量分析有显著改进,对背景场中的台风水汽信息有一定的改进作用。与控制实验,即没有同化Himawari-8晴空红外辐射率资料的实验相比,加入同化实验对台风“天鸽”的风场、500 hPa气压场的分析效果有所提高,台风气旋性环流加强,并进一步改进了对台风“天鸽”的路径、台风中心最低气压和近中心最大风速的预报。平均路径误差、降水预报,相对于常规观测变量的均方根误差均有所改善。
岸外沙洲潮间带地形的增强型遥感构建方法
周永, 张东, 邓慧丽, 徐南, 张慧铭, 郝昕, 沈永明
当前状态:
摘要(75) HTML全文(15) PDF 1936KB(22)
摘要:
水边线法是潮间带地形遥感反演的重要方法。针对常规水边线方法在应用于地形多变的岸外沙洲潮间带数字高程模型(DEM)构建中出现的水边线交叉和缺乏表现潮沟微地形特征的问题,本文提出了一种增强型地形遥感构建方法:首先通过潮位排序,筛选出具有正确高程变化趋势、空间分离的水边线;然后对筛选过程中水边线位置相近的影像组按像元计算改进的归一化差值水体指数(MNDWI)并进行均值序列合成,提取出合成海陆边界线,二者共同构建出初始的潮间带DEM;进一步利用低潮期的潮沟边界线和中线生成潮沟DEM,通过潮沟镶嵌处理,最终获得可表达滩面微地形起伏的潮滩DEM。该方法在江苏岸外辐射沙洲中部核心区域的模拟应用表明,对比4条验证剖面的平均结果,高程平均绝对误差(MAE)为0.43 m,均方根误差(RMSE)为0.54 m,相关系数(r)为0.75,模拟高程与验证高程在剖面起伏形态变化方面具有良好的一致性,同时模拟DEM的空间破碎度小,能够反映更多的细节地形特征。该方法可为利用多源遥感数据构建考虑微地形变化的高精度潮间带地形DEM提供新的思路。
林丽娜, 陈红霞, 刘娜
当前状态:
摘要(704)
摘要:
东海南部海洋初级生产力与鲐鱼资源量变动关系的研究
官文江, 陈新军, 高峰, 李纲
当前状态:
摘要(2398)
摘要:
海洋初级生产力决定海洋渔业资源的潜在产量,我国应用海洋初级生产力方法估算渔业资源量亦已取得不少研究成果,但海洋生态系统中的营养控制机制复杂多样,将影响海洋初级生产力与鱼类资源量的关系。本文利用中国大型灯光围网渔业在东海南部渔场的鲐鱼(Scomber japonicus)捕捞数据与海洋净初级生产力的遥感资料分析了鲐鱼资源量变化与净初级生产力的关系,探讨了其生态系统营养控制机制。研究结果表明,净初级生产力与标准化CPUE(Catch Per Unit Effort)不存在显著的线性关系(P>0.05),但呈显著非线性关系(P<0.05),且这种非线性关系表现为倒抛物线,即鲐鱼资源量随净初级生产力的增加而提高,但当净初级生产力进一步增加,鲐鱼资源量则呈下降趋势。净初级生产力与标准化CPUE呈显著的倒抛物线关系表明生态系统存在上行控制机制,但并非受该机制完全控制。种间竞争或浮游动物资源量的变动均可能引起鲐鱼资源的相对丰度与净初级生产力呈倒抛物线关系。
2021 年 10 期目录
2021, 43(10): 1-3.  
摘要(6) HTML全文(0) PDF 966KB(4)
摘要:
物理海洋、海洋气象、海洋物理
低风速涌浪条件下浪致应力的研究
潘伟, 邹仲水, 宋金宝, 黄健
2021, 43(10): 1-9.   doi: 10.12284/hyxb2021165
摘要(37) HTML全文(11) PDF 1428KB(8)
摘要:
本文基于2012年2月15日至5月8日的广东省茂名市附近海上铁塔实测数据,分析了海气边界层的湍流运动。结果证实,在涌浪条件下,协谱和Ogive曲线存在明显受涌浪影响的区域。本文进一步研究,发现浪致雷诺应力的正负符号变化与波龄相关,并给出了顺风向和侧风向浪致雷诺应力正负符号反转时波龄的统计分布。此外,本文基于协谱法提取了浪致雷诺应力τswell,并与传统方法得到的浪致雷诺应力τ*swell做比较。结果表明,整体上τswellτ*swell大2~3个量级,这意味着传统方法显著低估了涌浪的浪致雷诺应力,传统的浪致雷诺应力计算方法还有待改进。
冬季北风风速对长江河口盐水入侵的影响
李林江, 朱建荣
2021, 43(10): 10-22.   doi: 10.12284/hyxb2021099
摘要(52) HTML全文(17) PDF 6968KB(19)
摘要:
本文应用三维数值模式ECOM-si,研究冬季不同北风风速对长江河口盐水入侵和青草沙水库取水的影响。数值实验结果表明,北风驱动苏北高盐水向南往长江口输运,在埃克曼输运作用下,长江河口形成北港进南港出水平环流,加剧北港盐水入侵。在枯季平均径流(11 900 m3/s)条件下,当北风风速超过10 m/s,北港口门水通量朝陆净输运,当风速超过11 m/s,北港盐水倒灌至南港。无风时,北港半月平均盐度仅为0.97,北港口门半月平均水位仅为0.13 m;当风速增加到14 m/s时,盐度和水位分别增长到27.4和0.42 m。北风减少了青草沙水库的取水天数。无风时青草沙水库30 d内可取水天数共有29.7 d;当风速高于10 m/s,30 d内可取水天数降为0 d。北风风速增强能够显著增加北港盐水入侵,不利于青草沙水库取水。
椒江河口层化动力特性研究
姚炎明, 郑逸群, 赵新宇, 袁金雄, 李莉
2021, 43(10): 23-37.   doi: 10.12284/hyxb2021135
摘要(20) HTML全文(4) PDF 1751KB(13)
摘要:
基于椒江河口大、小潮期间水位、流速、盐度和悬沙浓度观测数据,研究了椒江河口主潮汐通道的水动力、盐度和悬沙浓度的时空变化特征,解释了高浊度强潮作用下的层化物理机制。椒江河口大潮期悬沙浓度和盐度均大于小潮期,主潮汐通道区域落潮期悬沙浓度大于涨潮期;盐度随潮变化,盐水锋面出现在S2测站,锋面附近出现最大浑浊带;自陆向海,悬沙浓度递减,盐度递增;随水深增加,悬沙浓度与盐度递增。Richardson数与混合参数显示,盐度和悬沙引起的层化现象,是随着潮汐的变化而变化,涨潮时的层化均强于落潮,小潮时的层化持续时间最长,区域更广。混合参数随潮周期变化,大潮期高于临界值1.0,小潮期低于临界值1.0。小潮期水体层化强于大潮期;潮汐应变项是影响势能差异变化率的重要因素;落潮期间层化向混合状态转化,涨潮相反。
街区尺度风暴潮漫滩数值模拟
张露, 傅赐福, 董剑希, 于福江
2021, 43(10): 38-49.   doi: 10.12284/hyxb2021161
摘要(16) HTML全文(4) PDF 2217KB(12)
摘要:
本文利用ADCIRC模型,在宁波市北仑区建立了街区尺度的风暴潮漫滩模型,北仑区陆地分辨率达5~10 m。模拟结果整体展现漫滩淹没城市街道建筑的过程,细致刻画了水流在街区和建筑错综复杂分布时的流动情况,以及不同建筑物附近水深的变化,比以往的漫滩模拟更加精细,体现街区尺度网格的优势。数值模拟结果表明:此模型可以较好地模拟1211号台风“海葵”和5612号台风“温黛”的风暴潮过程。利用卫星遥感图像对北仑区地物进行分类,考虑下垫面底摩擦变化对漫滩模拟的影响。对比未考虑底摩擦情况的模拟实验结果,淹没面积减少了21.4%,大部分区域水深降低在0.1~0.2 m,街区尺度网格细致展示出不同地物所在区域的水深降低程度以及淹没面积变化。
近10年黄、渤海海域入海气旋的统计特征和加强原因分析
朱男男, 熊秋芬, 胡田田, 马建铭, 王亚男
2021, 43(10): 50-60.   doi: 10.12284/hyxb2021089
摘要(67) HTML全文(7) PDF 2178KB(18)
摘要:
利用2008−2018年逐小时自动站资料、常规地面高空观测资料、NCEP-FNL资料,统计黄、渤海7级及以上气旋大风过程,围绕气旋加深率和气压梯度讨论气象因子与气旋强度和发展关系,根据Petterssen地面气旋发展公式讨论温度平流、涡度平流和非绝热加热在气旋中的作用。结果表明:(1) 70.5%气旋入海后加强,14.7%成为爆发性气旋,17.6%气旋入海过程强度不变,11.7%气旋入海后减弱。影响黄、渤海的温带气旋过程主要发生在秋季,春冬季次之,夏季一次也没有出现过。入海发展的气旋多位于200 hPa高空急流出口左侧或者分流辐散区,入海减弱的气旋多位于高空急流出口右侧。(2)影响黄、渤海域的气旋有3类:自西北向东南移动的蒙古气旋(17.6%);自西向东移动的黄河气旋(49%);自西南向东北移动的江(黄)淮气旋(33.4%)。江(黄)淮气旋在秋季容易发展为爆发性气旋。黄河气旋和蒙古气旋入海后最大风区域通常出现在气旋的西北象限(或偏西象限),江(黄)淮气旋最大风区域出现在气旋的东南象限。(3)温度平流是气旋入海发展最重要的物理量因子,温度平流对气旋入海发展比对气旋强度更敏感。5次爆发性气旋过程中温度平流和涡度平流均高于其他气旋过程。非绝热加热与气旋强度的相关性较强,与气旋发展相关性弱。(4)江(黄)淮气旋过程中温度平流和非绝热加热较强,黄河气旋过程中涡度平流较强,涡度平流和非绝热加热对蒙古气旋的作用较弱。
解析四维集合变分参数优化方法研究
贾彬鹤, 李威, 梁康壮
2021, 43(10): 61-69.   doi: 10.12284/hyxb2021129
摘要(18) HTML全文(9) PDF 1515KB(4)
摘要:
传统的四维变分数据同化方法在同化观测资料的同时可以对数值模式参数进行优化,然而传统的四维变分方法需要针对不同的数值模式编写特有的伴随模式,因此算法的可移植性差,同时计算时耗费大量资源。本文提出了一种新的基于解析四维集合变分的参数优化方法,该方法以迭代搜索得到的模式参数为基准展开扰动并构建样本集合,由此显式地计算协方差矩阵,并得到代价函数极小值的解析解,从而避免了伴随模式的使用。基于Lorenz-63模型对该方法进行单参数和多参数数值试验和优化效果检验,并在不同的同化时间窗口长度和观测采样间隔情况下,采用传统四维变分方法与之进行对比,结果显示,新方法表现出与传统四维变分相同的优化性能,都能有效收敛到真值,而新方法不需要计算伴随模式,可移植性好。本文还测试了不同的集合成员个数和模式参数真值的情况下新方法的同化效果,结果表明,新方法对集合样本个数及模型参数真值不敏感,采用较少的集合样本即可完成数据同化。
海洋地质
大小潮作用对潮滩沉积物层理影响的数值模拟研究
徐孟飘, 东培华, 马骏, 罗锋, 张长宽, 范代读, 周曾
2021, 43(10): 70-80.   doi: 10.12284/hyxb2021125
摘要(87) HTML全文(6) PDF 1765KB(26)
摘要:
潮滩垂向沉积韵律层的形成主要取决于周期性的潮汐条件,包括涨落潮、大小潮、季节性及更长时间尺度的潮汐特征,为探究大小潮周期对潮滩沉积物垂向层理形成机制的影响,应用一维潮流泥沙与底床分层数学模型,对周期性潮汐条件作用下潮滩垂向沉积韵律层形成机制进行了数值模拟研究。结果表明,大小潮的周期性是模型中沉积层理表现韵律性的主要原因之一,韵律层中单个层理结构对应于1个大小潮周期过程,层理结构由形成于小潮期间的泥质层及形成于大潮期间的砂质层组成,层理的厚度也呈旋回性变化,大潮时层理较厚而小潮时层理较薄。水体边界含沙量是影响潮汐层理结构的重要因子,边界含沙量中粉砂占比增大会使潮汐韵律层整体粗化且砂质层厚度增大,当边界含沙量整体显著增大时,潮滩上的垂向潮汐韵律层会更加完整且厚度明显增大。潮汐层理的形成与特征是多种因子共同作用的结果,后续需进一步探究包括波浪、风暴潮、潮滩生物等其他因子的作用。
海洋工程
深水随机波列中畸形波统计特征的研究
付睿丽, 马玉祥, 董国海
2021, 43(10): 81-89.   doi: 10.12284/hyxb2021159
摘要(40) HTML全文(16) PDF 1081KB(8)
摘要:
本文基于Longuet-Higgins随机波浪模型和JONSWAP谱,进行了大量深水随机波的模拟,获取了畸形波发生概率稳定的随机波列,并对随机波列中的畸形波进行了分析。结果表明,畸形波发生的概率小于基于Rayleigh分布预测结果,且随谱宽的减小而增大。在固定时间段内,畸形波发生的频次服从泊松分布,时间间隔服从指数分布,且随着谱宽的增大,畸形波的发生频次减小,相邻畸形波的发生时间间隔增加。通过小波变换方法分离随机波中的波群,研究了出现畸形波的波群特征,发现一个波群中最多会出现4个畸形波,但是在发生畸形波的波群中,单个畸形波的概率最大。随着谱宽减小,一个波群中包含多个畸形波的概率增加。另外,出现畸形波的波群时间长度服从广义极值分布,随着谱宽减小,畸形波波群的时间跨度增加。
波浪在局部可渗透水平海床上传播的解析解
倪云林, 滕斌
2021, 43(10): 90-96.   doi: 10.12284/hyxb2021131
摘要(33) HTML全文(6) PDF 1839KB(3)
摘要:
本文建立了波浪在局部可渗透水平海床上传播的解析解,并研究了波浪在局部可渗透海床上的透射、反射问题。研究中将计算域划分为4个区域,中间区域为流域,海底可渗透,其下区域为多孔介质海床,左右两个区域也为流域,但海底不可渗透。应用线性波浪理论,建立了各流域包含非传播模态的速度势表达式,给出了海床内部的压强表达式,并利用交界面上匹配条件,求解了表达式中的待定系数。基于该解析模型,探讨了海床渗透系数、相对水深、渗透海床长度对波浪传播变形的影响。结果表明,波高沿程衰减,强度随渗透系数、渗透海床长度的增加以及相对水深的减小而变大;局部可渗透海床会引起波浪的反射和透射,随着海床长度的增加,反射系数振荡变化,并最终趋于常数,透射系数指数衰减,并最终趋于0。
破碎波冲击直立桩柱的大比尺试验研究
台兵, 马玉祥, 杨思宇, 张华庆, 陈松贵, 董国海
2021, 43(10): 97-105.   doi: 10.12284/hyxb2021137
摘要(22) HTML全文(5) PDF 1590KB(2)
摘要:
波浪破碎是海洋中最常见的现象之一,其能够对海洋中的结构物产生巨大的波浪力作用。本文在大比尺波浪水槽通过聚焦波的方法生成了极端波浪和不同破碎阶段的破碎波浪,并对其冲击桩柱过程中的点压力进行了测量,进而采用连续小波变换的方法,对桩柱上点压力的分布及大小进行了细致分析。结果表明,多次重复试验下,相比非破碎极端波浪,破碎极端波浪产生的点压力离散性更强;波浪破碎程度越大,测点位置越靠近波峰,则点压力离散程度越大;破碎波的最大点压力出现在1.2倍的最大波面附近,且其大小可达3倍的最大静水压力;基于点压力小波谱,不同破碎阶段破碎波产生冲击作用不同,对于波浪作用桩柱前波浪已经发生破碎的情况,其冲击区域更大,点压力分布更复杂;而对于桩面破碎的情况,其造成的波浪总力更大。
基于随机森林的复坡堤越浪量预测研究
胡原野, 王收军, 陈松贵, 柳叶, 王家伟, 田昀艳
2021, 43(10): 106-114.   doi: 10.12284/hyxb2021133
摘要(54) HTML全文(12) PDF 1519KB(9)
摘要:
针对复坡堤越浪量的计算问题,提出了采用随机森林算法预测越浪量的方法。首先,通过对欧洲CLASH数据集进行筛选,挑选出符合复坡堤越浪量预测的数据;其次,对数据做无量纲化处理,建立以随机森林为基础的复坡堤越浪量预测模型,并通过网格搜索(GridSearchCV)方法对模型进行调参以改善模型的性能;最后,利用决定系数\begin{document}${R^2}$\end{document}来评估模型的精度,并将随机森林模型与集成神经网络模型做了预测能力的对比,同时还给出了随机森林模型各个特征参数对预测精度的重要性。结果显示,随机森林模型的决定系数为92.7%,集成神经网络模型的决定系数为87.7%,表明随机森林模型对越浪量具有更强的学习和预测能力。通过对特征重要性的分析,墙顶高程对模型预测精度的影响最大,堤顶高程次之,堤脚宽度影响最小。
海洋技术
中法海洋卫星散射计近海岸海面风场反演研究
林文明, 郎姝燕, 赵晓康, 刘建强, 李秀仲
2021, 43(10): 115-123.   doi: 10.12284/hyxb2021157
摘要(55) HTML全文(7) PDF 3736KB(13)
摘要:
中法海洋卫星散射计(CSCAT)使用扇形波束旋转扫描体制,能够以多角度测量同一海面的雷达后向散射系数,并具有空间分辨率较高的特点。这为近海岸海面风场反演提供了新的机遇。本文介绍了CSCAT近海岸海面风场处理的主要流程和关键技术。特别地,在风场反演之前,利用一种矩形窗算术平均的方法将L1B级的高分辨率条带数据组合平均到相应的风矢量单元中,从而实现近海岸风场反演的快速预处理。通过对比CSCAT、欧洲先进散射计(ASCAT)以及美国QuikSCAT的近海岸风场,发现CSCAT风场的质量在离岸40 km以外区域具有良好的一致性,而在离岸40 km以内显著恶化。分析表明,CSCAT近海岸区域风场统计特征恶化的原因可能是由潜在的海冰污染引起的。总体而言,CSCAT的近海岸风场与模式背景风场和浮标风场都具有良好的一致性。
海洋信息科学
GPM微波成像仪资料同化对台风“麦德姆”路径预报的影响研究
沈菲菲, 闵锦忠, 李泓, 许冬梅, 邢建勇, 束艾青, 宋丽欣
2021, 43(10): 124-136.   doi: 10.12284/hyxb2021121
摘要(49) HTML全文(14) PDF 10227KB(19)
摘要:
基于中尺度数值模式WRF及其三维变分同化系统,自主构建了新的探测仪器GMI(Global Precipitation Measurement (GPM) Microwave Imager)的同化模块。本文以2014年太平洋台风季中台风“麦德姆”为例,实现了GMI资料在登陆台风中的有效应用。试验结果表明:晴空条件下GMI资料同化能够对模式背景场中的台风位置进行有效修正。与没有同化该资料的控制试验相比,同化GMI微波成像仪资料可以有效改进台风暖心结构的分析,同时使得台风涡旋环流结构增强,并进而提高了对台风路径的预报水平。
基于地球系统模式的局地化粒子滤波器与集合卡尔曼滤波器同化实验
张钰婷, 沈浙奇, 伍艳玲
2021, 43(10): 137-148.   doi: 10.12284/hyxb2021139
摘要(58) HTML全文(29) PDF 13091KB(10)
摘要:
粒子滤波器(PF)是一种非常具有应用前景的非线性资料同化方法。但由于其算法本身存在的粒子退化问题,目前尚未被广泛地应用于大型地球物理模式。目前主流的集合同化系统仍然倾向于使用集合卡尔曼滤波器(EnKF)及其衍生方法。一种新近被提出的局地化粒子滤波器(LPF)在经典的粒子滤波器算法中引入局地化技术,可以使用较小的计算成本有效地避免退化问题,具有非常大的业务应用潜力。本文在全耦合的通用地球系统模式中开展了LPF和EnKF的同化实验,同化资料为模拟的卫星海表温度资料。着重考察了不同局地化参数对两种方法的不同影响,对比了局地化粒子滤波器与集合卡尔曼滤波器的同化效果差异。比较的结果表明,LPF的同化效果对于局地化参数的选择非常敏感,在使用最优局地化参数的条件下,LPF能达到与EnKF相当甚至优于后者的同化效果,并具有较大的改进空间。
一种融合纹理特征与NDVI的随机森林海冰精细分类方法
王志勇, 张梦悦, 于亚冉, 泥萍
2021, 43(10): 149-156.   doi: 10.12284/hyxb2021167
摘要(29) HTML全文(14) PDF 1050KB(21)
摘要:
海冰的精准分类对于掌握海冰生长发育状况,保障航海安全等具有重要意义。由于受数据源和分类方法等影响,使得海冰分类精度提高受限。本文面向高空间分辨率的光学遥感影像,提出了一种融合纹理特征和归一化差分植被指数(NDVI)的海冰精准分类方法,运用随机森林分类器构建海冰分类方法。以青岛胶州湾为实验区,高分二号(GF-2)为实验数据,进行了海冰类型提取,并与其他分类方法进行对比。结果显示:针对GF-2高分辨率光学遥感数据,融合纹理特征和NDVI的随机森林方法,相比于传统的随机森林、支持向量机、自动决策树和融合纹理特征的最大似然分类方法,总体分类精度分别提高13.70%、11.60%、19.22%、29.37%。Kappa系数分别提高0.16、0.13、0.22、0.44。相比于融合纹理特征和归一化水指数(NDWI)的随机森林方法,总体分类精度提高了9.67%,Kappa系数提高了0.09。这表明本文构建的海冰分类方法可有效提高海冰分类精度,为海冰的精确分类提供了一种有效的技术手段。