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安达曼海中尺度涡季节变化分析
林圳涛, 谢玲玲, 黄润琪, 白鹏
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023035
摘要(138) HTML全文(46) PDF 5830KB(52)
摘要:
利用 AVISO 提供的中尺度涡数据集,对1993–2019年间安达曼海中尺度涡的涡旋特征、运动规律及其季节变化机制进行统计分析。结果显示,27年间安达曼海共出现中尺度涡328个,其中反气旋涡(171个)多于气旋涡(157个),主要分布在中西部盆地深水区。涡旋平均寿命为46.4 d,平均半径为111.8 km,平均振幅为4.7 cm,平均最大转速为24.8 cm/s,平均移动速度为15.0 cm/s,反气旋涡的平均半径、振幅和转速均大于气旋涡,而移动速度小于气旋涡。涡旋的半径、振幅和最大转速在其生命周期中都经历了先增大后减小的过程,移动速度则先减小后增大。在季节变化方面,反气旋涡和气旋涡性质冬夏对比呈现跷跷板现象,即夏季气旋涡比反气旋涡更多更强更大,冬季则反气旋涡更多更强更大;涡旋分布位置,夏季从北向南呈“气旋–反气旋–气旋”的极性反转交替分布,冬季则与之相反。动力机制分析显示,背景流场涡度可能影响安达曼海涡旋极性交替分布,正(负)涡度背景流利于气旋(反气旋)涡存在。涡旋能量变化机制显示,风强迫是安达曼海涡旋主要能量来源,风场能量输入与涡旋动能EKE的季节变化吻合。
潮滩前缘盐沼植被簇团与潮沟系统演变相互作用研究
张荣成, 张晓天, 曹浩冰, 李寿千, 陆彦, 陆永军, 周曾
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023073
摘要(100) HTML全文(27) PDF 2916KB(28)
摘要:
潮滩前缘盐沼植被簇团可以通过改变水动力及泥沙运动等过程影响潮沟系统的地形地貌,而潮沟系统的地形特征也会影响盐沼簇团的生长、扩张与侵蚀,但对盐沼簇团与潮沟系统地貌演变的相互作用机制尚缺乏认识。针对这一问题,本文构建了考虑盐沼植被动态演变的潮滩生物动力地貌耦合模型,模拟了盐沼植被簇团生长扩张与潮沟系统地貌演变过程,分析了不同初始数量的盐沼植被簇团与潮沟系统的空间格局及形态参数间的双向反馈。结果表明,潮沟先迅速向海陆两侧延伸,后发育出大量分汊;盐沼簇团向周边扩张后未被潮沟切割区域逐渐连成片。少量盐沼簇团能够增加潮沟密度,促进边缘冲刷式潮沟系统的发育。潮沟的走向受盐沼簇团分布位置及数量的影响,多个盐沼植被簇团间的水流集中比单个簇团的边缘水流冲刷更易形成潮沟。在盐沼植被簇团与潮沟系统共同发育初期,潮沟系统发育受盐沼植被簇团的促进作用较大,后期潮沟内比簇团边缘更易形成水流汇聚,盐沼簇团的影响逐渐由促进作用转为稳定作用。此外,潮沟的存在限制了盐沼植被的横向扩散,切割了盐沼植被簇团,影响盐沼植被的空间分布格局。本研究揭示了盐沼植被簇团与潮沟系统地貌耦合演化机制,可为盐沼潮滩生态系统保护修复提供科学依据。
柱状珊瑚砂静水沉降试验研究
蒋超, 陈杰, 蒋昌波, 姚震, 梁海, 伍志元
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023043
摘要(89) HTML全文(26) PDF 1582KB(17)
摘要:
沉降速度是珊瑚砂的一个重要物理参数。由于柱状珊瑚砂与其他形状的珊瑚砂有着明显的差异,套用现有珊瑚砂的沉速公式进行计算并不合适。本文选取柱状珊瑚砂进行单颗粒沉降试验,研究静水中柱状珊瑚砂沉降速度及其影响因素,通过讨论分析不同的等效粒径和形状系数对柱状珊瑚砂沉降速度的影响,发现柱状珊瑚砂的沉降速度与等容粒径和Corey形状系数密切相关,基于本文试验数据推求了适用于计算柱状珊瑚砂沉降速度的经验公式,丰富了海岸泥沙理论。
考虑海平面上升影响的极值水位计算
谢冬梅, 潘军宁, 王红川, 杨氾, 罗小峰
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023033
摘要(197) HTML全文(48) PDF 1558KB(58)
摘要:
本研究基于非平稳序列极值理论,定量分析极端水位事件年超越概率受海平面上升的影响;以工程设计使用年限内极端水位发生概率作为控制条件,构建考虑海平面上升的极值水位计算方法;结合平均海平面的长期变化过程,推算海平面上升下的极值水位。基于全球10个验潮站历史水位观测资料,验证历史平均海平面长期变化与高、低水位耿贝尔分布位置参数变化的一致性以及构建方法的合理性。结合政府间气候变化专门委员会对海平面上升的预测,推算和对比分析不同海平面上升情景下的极值水位,并评估相应极值水位在当前极值分布中的重现期。
长江古河谷早中全新世沉积物碳埋藏通量与来源解析
苟富刚
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023019
摘要(77) HTML全文(24) PDF 2475KB(21)
摘要:
为了研究长江古河谷地区早中全新世沉积物的碳埋藏速率及来源,进行了ZK1孔沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)及δ13C的测定,结合AMS14C(植物碎屑、贝壳)测年、有孔虫及粒度数据,分析了长江古河谷碳埋藏的时空分布特征与TOC来源。采用历史地理学、沉积地质学结合测年数据进行了年代地层划分,自下而上分别为U1潮汐河道、U2河口湾、U3潮流砂脊和U4前三角洲。沉积物受到水深、径流、河口余环流、潮流、波浪、风暴与再矿化等作用或因素影响,TOC平均值为0.41%,低于长江河口表层沉积物基准值0.46%。ZK1碳埋藏通量(TOCBF)介于7.4~110.5 g/(m2·a)之间,差异较大。TOCBF数值主要受控于沉积速率。δ13C与TOC/TN(C/N) 投影点结果表明,TOC来源表现为多源特征,且整体表现为偏陆源特征。C/N与δ13C线性拟合相关性高,适合采用C/N与δ13C进行TOC来源的定量分析。基于C/N与δ13C采用三端源模型进行了TOC来源分析。U2、U3沉积期处于全新世大暖期,其海源碳与陆源碳较U1、U2沉积单元高,这主要与海洋、陆地初级生产力的提高有关。ZK1海洋浮游植物对TOC的贡献量平均值为31%。河口浮游植物对TOC的贡献量平均值为31%。陆源有机碳对TOC的贡献量平均值为38%。整体来看,陆源有机碳的贡献量大于河口浮游植物与海洋浮游植物的贡献量,这与图解法的分析结果基本一致。
海洋沉积物光释光测年中环境剂量率测量方法对比分析
周从艳, 姜涛, 胡亦潘, 陈康林, 陈泓君, 李亚琳, 梁晨, 贺泷
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023041
摘要(66) HTML全文(16) PDF 1271KB(18)
摘要:
光释光测年作为一种沉积物绝对测年方法已在第四纪地质研究中得到了广泛应用,提高光释光测年精度和准确度一直是学术界关注的热点,但长期以来人们对等效剂量测量程序和计算方法的研究十分丰富,而环境剂量率的研究则相对较少。本文以琼西南海域ZBW钻孔岩心样品为例,利用电感耦合等离子质谱/发射光谱法(ICP-MS/OES)、中子活化分析(NAA)、γ谱仪法对海洋沉积物环境剂量率进行了对比测量。结果表明在部分层段3种方法测量的结果存在差异,其原因为:(1)ICP-MS/OES前处理过程中重矿物中的U不完全溶解;(2)ICP-MS/OES测量结果为U、Th、K元素含量,包含了部分非放射性核素含量;(3)NAA测量用的样品量小,存在偶然性误差,样品中非放射性物质的稀释作用影响测量结果;(4)样品中存在铀系不平衡现象,结合研究区沉积环境和高纯锗γ谱仪测量结果进行对比分析表明,铀系不平衡主要来源于自生铀吸收,对环境剂量率的影响约为11%。
西太平洋采薇海山群富钴结壳铂族元素地球化学特征与来源
高晶晶, 刘季花, 张辉, 闫仕娟, 汪虹敏
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023039
摘要(54) HTML全文(8) PDF 2292KB(10)
摘要:
为探讨富钴结壳铂族元素的来源,以西太平洋采薇海山群富钴结壳样品为研究对象,利用X射线衍射法、等离子体发射光谱法和质谱法,对富钴结壳样品进行了矿物组成、主量元素和铂族元素含量分析。研究表明,富钴结壳的主要结晶矿物为水羟锰矿,次要矿物有石英、斜长石、钾长石和碳氟磷灰石,同时含有大量非晶态铁氧/氢氧化物。富钴结壳中Mn和Fe含量最高,且明显富集铂族元素,铂族总量为142~1 352 ng/g,其中Pt为114~1 268 ng/g,占铂族总量的80%以上。老壳层的铂族元素含量高于新壳层,老壳层发生了磷酸盐化作用。富钴结壳的铂族元素之间发生了分异作用,PPGE含量高于IPGE。铂族元素配分模式显示Pt正异常和Pd负异常,具有Pt富集而Pd亏损特征,推测富钴结壳的铂族元素来源于洋壳蚀变过程中海山玄武岩和海水之间的水−岩反应。富钴结壳的铂族元素与CaO、P2O5、Ba和Cu正相关,推测铂族元素赋存于磷酸盐矿物相中。富钴结壳生长剖面从上到下,由新到老,铂族元素含量呈逐渐增加趋势,海水氧化性环境和高海洋生产力可增进磷酸盐化作用,从而进一步促进了铂族元素的富集。该研究对于揭示富钴结壳铂族元素的来源具有一定的参考价值。
可控深水破碎波的实验室生成方法研究
薛庆仁, 梁书秀, 许媛媛, 孙昭晨
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023063
摘要(47) HTML全文(17) PDF 2507KB(4)
摘要:
实验室一般采用波浪聚焦方法生成深水破碎波,通过各组分波浪的波幅叠加生成一个波高显著增大的大波,使其波陡超过极限波陡发生破碎。利用该方法生成深水破碎波浪的破碎次数通常并不唯一,导致波浪破碎后的流场特征不明显;造波参数不易于选取导致研究工况的设置难度大,直接影响深水破碎精细化实验的效果和效率。本文采用聚焦波理论计算波面,并利用上跨零点法定义的波高和波长计算理论波陡,结合物理模型实验统计波浪沿程破碎次数与剧烈程度,研究以JONSWAP谱为造波输入谱型时,聚焦波幅、谱峰频率、频宽等造波输入参数对于波浪破碎情况的影响,从而建立深水波浪破碎次数与造波输入参数之间的近似定量关系,为实验造波参数的选取提供参考,提高实验效率。
珠江黄茅海河口湾滩槽结构演变及动态平衡研究
杨清书, 傅林曦, 魏稳, 贾良文, 李博, 王恒, 黄恩茂
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023037
摘要(112) HTML全文(35) PDF 9923KB(24)
摘要:
河口湾常由滩、槽地貌系统组合而成,其滩槽结构演变及动态平衡既是河口海岸研究的重要科学问题,又是河口规划治理与港口航道建设的理论基石。本文以黄茅海河口湾为研究靶区,采用“动力−沉积−地貌”的研究思路,基于不同历史年代的海图资料,运用地貌信息熵等分析方法,研究黄茅海河口湾滩槽结构的系统演变特征及动态平衡机制,主要发现包括:(1)黄茅海河口湾半个多世纪以来的地貌演变,大致以2007年为转折点,经历由淤积到冲刷的状态转换,其在1940–2007年呈淤积状态,年均淤积率为1.4 cm/a,在2007–2015年呈冲刷状态,年均冲刷率为1.2 cm/a。(2)黄茅海河口湾的滩槽结构发生转换,在2003–2007年之间由“三滩两槽”的结构转换为“两滩一槽”的结构,受围垦和疏浚工程影响,滩槽分异趋于加强,呈现浅滩淤浅、深槽刷深的演变特征。(3)黄茅海河口湾地貌信息熵熵值先减后增,从缓慢淤积相对稳定的有序状态向人为干预下冲淤格局变化及滩槽演变的不确定性增加转换;滩槽结构的稳态存在差异,浅滩相对于深槽显示出更高的不确定性。(4)人类活动将滩槽结构的原有稳态打破,疏浚工程使得东槽的活力提升,促进深槽自适应重构平衡向有序方向发展。西滩和东滩经历围垦等人类活动干扰平衡,浅滩失稳呈无序演变。
海南岛西部海域球形棕囊藻赤潮过程环境因子变化特征及影响因素分析
符传辉, 陈峻峰, 刘志媛, 张燕伟, 刘焕淳, 吕淑果
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023062
摘要(179) HTML全文(46) PDF 2280KB(25)
摘要:
通过2022年3月10-15日在海南岛西部昌江昌化沿岸海域开展为期6 d的现场跟踪调查,结合水文气象资料分析了本次球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)赤潮生消过程环境因子变化特征及影响因素。本次赤潮高峰期球形棕囊藻丰度及CODMn分别高达3.10×108 cells/L及35 mg/L,远高于其他海域报道记录。赤潮爆发前降雨及风浪扰动促进了陆源输入及沉积营养盐释放,为赤潮爆发提供物质条件。气温骤升诱导赤潮发生,更大潮差及较低风速为囊体沿岸聚集创造了有利的外部条件。赤潮消亡过程中,DIN、PO4-P、DO、CODMn及Mn浓度显著下降,其中DIN及PO4-P是本次赤潮消亡的限制因子,DO、CODMn及Mn为本次赤潮消亡的重要特征因子。黄色囊体出现破碎后,Chla及SiO3-Si浓度也迅速下降,随后缓慢上升甚至高于高峰期浓度水平,此时以旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)等代表的硅藻丰度逐渐增加。研究还初步探索了本次赤潮的基本生消过程,为进一步揭示本区域球形棕囊藻赤潮爆发机理提供重要参考依据。
对称指数地形水槽内纵波和横波解析解研究
谢蓉, 熊焱, 童朝锋, 王岗
当前状态:
摘要(38) HTML全文(8) PDF 1915KB(5)
摘要:
水槽实验通常用于波浪传播变形及防波堤护面块体稳定性等研究,涉及的波要素沿水槽纵向变化且在垂直于水槽的横向保持不变。然而实验中当波长与水槽宽度满足一定关系时可能出现明显的横向波动现象。本文针对对称指数型隆起地形,基于线性长波方程分别推导了其内沿水槽方向的纵波与垂直于水槽方向的横波的解析表达。水槽内对称指数地形上的纵波可以表示为第一类和第二类一阶贝塞尔函数的形式,并结合自由水面及速度连续条件最终得到其完整解。对称指数地形上分别存在偶对称和奇对称模态的横波,可表示为第一类ν阶贝塞尔函数的形式。偶对称模态(n, m)沿水槽方向有n条波节线,在垂直于水槽方向存在2m条波节线;奇对称模态(n, m)沿水槽方向存在n条波节线而在垂直方向有2m-1条波节线。
基于软硬协作决策的半监督珊瑚礁底质分类方法
于俊, 陈辉, 朱大明, 程亮, 段志鑫, 庄启智, 楚森森, 杨伟, 杜思雨
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023049
摘要(87) HTML全文(29) PDF 2923KB(16)
摘要:
珊瑚礁底质分类对海洋资源开发和海洋生态环境保护起到至关重要的作用。目前,深度学习语义分割方法在遥感图像分类领域应用广泛,但在底质分类方面的研究较少。由于基于全监督深度学习的方法中逐像素标注标签的成本较高,不适用于大规模、高频次的底质分类工作,基于半监督的深度学习方法能够有效利用已标注标签为无标签数据产生伪标签,从而有效降低人工成本,然而现有半监督方法的性能易受伪标签噪声的干扰。针对以上问题,本文提出了一种基于软硬协作决策的半监督底质分类方法,首先,利用多模型联合决策生成高质量的伪标签;然后,提出了一种能够顾及伪标签像素置信度的损失函数(Collaboration Choice of decision Confidence Loss function,3CLoss)来指导模型进行训练;最后,采用软硬协作的决策方式得到精确的底质分类结果。在美属维尔京群岛圣克罗伊岛北部的巴克岛礁和夏威夷群岛的中途岛东南约400 km处的珍珠与爱马仕环礁的浅层底栖生物栖息地地图数据集上评估了本文方法的精度,实验结果表明,本文提出的方法与全监督学习方法精度相当,比主流的语义分割方法精度平均高3.08%,能够有效服务于珊瑚礁底质调查工作。
冬春季黄海温度锋面的多时间尺度变化及主控因素分析
任春宇, 高建华, 刘焘, 石勇, 徐笑梅, 杨光
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023023
摘要(178) HTML全文(45) PDF 3988KB(53)
摘要:
海洋锋面强度变化对陆源物质输运和全球物质循环有重要作用。冬春季节,中国东部陆架区西太平洋边界流分支与沿岸流之间形成了海洋温度锋。为探究冬季风暴和陆架环流双重影响下温度锋面的多时间尺度变化及主控因素,本文以黄海为研究区,分别在年代际尺度和天气尺度,利用信号分解和可解释深度学习方法,研究了低纬度驱动的环流系统和高纬度驱动的冬季风暴对锋面变化的耦合作用。在年代际尺度,通过使用经验正交函数分解和集合经验模态分解的方法,将北黄海的温度变化与黄海暖流强度相联系。研究结果表明,黄海的海表温度经验正交函数(EOF)分解第一模态的空间分布有明显的黄海暖流—沿岸流体系特征;海表温度EOF第一模态时间序列与黄海暖流强度指标的相关性良好,且受低频率厄尔尼诺‒南方涛动信号调控。在天气尺度,对卷积神经网络−长短时记忆网络(CNN-LSTM)模型进行训练并使用可解释性指标进行分析,结果发现无风或弱风条件下,海洋锋面主要由压力梯度力和科里奥利力的地转平衡维持;但在冬季风暴条件下,受开尔文波传播和切变锋破碎的影响,流场的低频波动成为导致锋面强度变化的主因。本文研究结果表明,大数据及机器学习方法是在众多海洋参数间建立联系,并发现一些独特物理海洋过程的重要手段,具有广阔的应用前景。
自由投放式声学多普勒海流剖面观测及数据处理
牟勇, 梁楚进, 蔺飞龙, 崔子健
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023047
摘要(65) HTML全文(10) PDF 3697KB(15)
摘要:
自由投放式声学多普勒海流剖面(FADCP)观测以“自由落体”方式进行采样,其不依赖于测船钢缆牵引即可对全深度海流进行观测,观测稳定性较LADCP大幅提升,有效减少了观测值之中的不规则运动。2021年4月与9月在南海西沙海域开展的FADCP观测实验获得了两个断面包含16个站的海流及CTD资料。基于静置期间的真实底流观测,各站全深度的海流剖面采用剪切法获得,潜标附近站位剖面与潜标观测剖面相比的平均偏差为3 cm/s。观测断面捕捉到了西沙海域两个时期的气旋涡,其垂直结构比HYCOM模拟更精细,表层流与绝对地转流契合。研究表明,FADCP对测船要求低、数据质量高,其后处理简便且结果良好,但无法对特定水层实施补充观测。
挪威海畸形波波形特征研究
付睿丽, 才华艺, 陶爱峰, 郑金海, 王岗
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023031
摘要(172) HTML全文(24) PDF 2874KB(33)
摘要:
畸形波波形与其所处海况特征密切相关。在线性、窄谱假定下,最可能出现的畸形波波形服从“新波”理论,即最大波位于波群中间且其前后相邻波浪对称。然而,实际海浪谱通常是包含多种频率成分的宽谱。目前对实测畸形波及其附近波面形态特征仍缺乏系统认知,对其影响因素尚不明确。本文基于挪威海气象观测站共112个畸形波序列,分析实测畸形波波形及影响因素。研究表明,只有52%的畸形波在波群中间,其余畸形波在波群前侧的概率更高。此外,畸形波前后相邻波浪并不完全对称,其中位于后侧的波幅普遍更大。通过定量分析实测畸形波的平均波形与“新波”理论结果,发现谱宽是影响畸形波波形的关键参数。随谱宽增加,畸形波的平均波形与“新波”理论得到的波面序列误差呈指数增加。
长江口−东海内陆架早期成岩过程及影响因素
汲雨, 赵彬, 李康, 韩露露, 陈霖, 姚鹏
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023127
摘要(50) HTML全文(10) PDF 1831KB(9)
摘要:
边缘海沉积物中的早期成岩作用是影响碳循环和埋藏的重要过程,目前对早期成岩过程及其影响因素的了解还不够深入。于2018年8月在长江口−东海内陆架采集了短柱状沉积物,对间隙水中溶解无机碳、溶解无机氮、二价铁锰和硫酸根离子等参数进行了分析,并结合表层沉积物中粒度、比表面积、有机碳及稳定碳同位素组成和底层水环境参数,研究了不同沉积环境下沉积物中的早期成岩过程及其影响因素。结果表明,长江口−东海内陆架泥质区沉积物间隙水中DIC和\begin{document}${{\rm {NH}}_4^+} $\end{document}的浓度随着深度的增加逐渐增大,且在其中心站位有较高的DIC、\begin{document}${{\rm {NH}}_4^+} $\end{document}产生通量(分别为4.03 mmol/(m2·d)和0.57 mmol/(m2·d))和\begin{document}${{\rm {SO}}_4^{2-}} $\end{document}消耗通量(−4.56 mmol/(m2·d)),沉积物扰动深度为20~40 cm,自长江口向浙闽沿岸逐渐降低;而在砂质区,各溶质在剖面上均无明显变化,且通量较小(DIC: 0.60 mmol/(m2·d);\begin{document}${{\rm {NH}}_4^+} $\end{document}:−0.03 mmol/(m2·d);\begin{document}${{\rm {SO}}_4^{2-}} $\end{document}:−1.05 mmol/(m2·d)),沉积物不存在扰动。扰动层厚度与沉积物间隙水中DIC和\begin{document}${{\rm {NH}}_4^+} $\end{document}等溶质通量呈正相关,表明沉积物的物理扰动是影响泥质区沉积有机碳再矿化的重要因素。综合上述结果,发现沉积有机碳在泥质区扰动层的降解方式以铁锰还原作用为主,扰动层以下以硫酸盐还原作用为主,而砂质区的降解主要是耗氧呼吸作用。本研究丰富了长江口及邻近海域沉积动力过程对早期成岩作用影响的认识,有助于深入理解大河河口及邻近海域有机碳的循环和埋藏。
抛物型对称海脊引导波完整解析理论
刘建豪, 王岗, 郭海, 郑金海, 杜齐鲁
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023095
摘要(51) HTML全文(23) PDF 1657KB(10)
摘要:
越洋海啸能够被大洋海脊引导并沿其传播至远场地区,其携带较大的能量但传播速度较慢,对远场地区造成灾害影响,研究对于提高海啸传播特性本质认识具有重要意义。本文基于线性长波方程,推导出了抛物型对称海脊引导波完整解析理论。研究表明对称型海脊同时存在对称与反对称引导波,其自由水面波动可以表示为虚宗量Bessel函数形式。利用海脊中心对称条件给出了描述其频率与波数的频散关系。基于所提理论进一步分析讨论了引导波的运动特性,包括频散关系、波速度、能量传播速度与波面空间分布等。本文的研究为揭示地形坡度由脊顶至两侧逐渐增加的海脊引导波运动特征,预测实际越洋海啸中最具威胁性海啸波的到达时间提供了理论依据。
基于卷积神经网络和数据融合的筏式养殖区提取
李龙坤, 蔡玉林, 徐慧宇, 刘照磊, 王思超, 高洪振
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023147
摘要(42) HTML全文(6) PDF 4406KB(12)
摘要:
准确提取海水筏式养殖区信息对于海洋资源管理和环境监测具有重要意义,但是筏式养殖区常因淹没于水中出现数据弱信号区域的现象,导致仅凭光学影像提取精度较低。因此,本文以威海荣成湾为研究区域,通过添加通道注意力机制改进U-Net神经网络以结合高分2号光学影像光谱信息以及高分3号雷达影像纹理信息,尝试提高筏式养殖区提取精度。结果表明:(1)无论是对于单一的光学影像还是光学和雷达影像融合影像,添加通道注意力机制的U-Net神经网络预测结果总体精度都会提高,提高幅度在2.21%~4.12%之间。(2)利用改进后的U-Net神经网络处理融合数据总体精度达到95.75%,相对于仅用高分2号影像高4.3%;(3)对于弱信号区域,利用改进网络以及融合数据提取的总体精度和Kappa系数分别为91.61%和0.83。该方法可以对海洋筏式养殖区弱信号区域进行有效提取,能够为海洋养殖面积统计以及海洋环境检测提供技术支持。
基于差分回归模型和可迁移长短期记忆网络集成的三沙湾水温预测
赖晓倩, 余镒琦, 梁中耀, 陈火荣, 陈能汪
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023027
摘要(42) HTML全文(10) PDF 2769KB(14)
摘要:
水温预测是保障近海渔业生产和环境安全的关键技术。现有的数值模型开发成本大,业务化应用不足。本文提出了一种集成差分回归(differential regression, DR)和可迁移长短期记忆网络(transferable long short-term memory, TLSTM)的水温预测方法。以厦门湾(源域,数据多)和三沙湾(目标域,数据少)水温为研究对象,根据三沙湾在线监测水温和预报气温数据建立了DR模型,根据厦门湾长时间监测水温数据建立了TLSTM模型,采用变权算法将纯差分回归模型、混差分回归模型和TLSTM模型集成为三沙湾DR-TLSTM模型,对模型性能进行了评估,并与仅根据三沙湾少量监测数据建立的LSTM模型效果进行了对比。结果表明:(1) TLSTM模型的预测精度优于基于目标域少量数据建立的LSTM模型;(2) DR-TLSTM集成模型具有较高的预测精度,未来1~7 d预测的均方根误差为0.13~0.77℃,未来1~3 d预测的均方根误差小于0.4℃;(3) DR-TLSTM集成模型可有效预测水温骤升或骤降趋势,对水温突变点的预测均方根误差为0.29~1.09℃。基于本文建立的DR-TLSTM集成模型,实现了三沙湾渔业水域的水温预警预报业务化信息服务。
基于遥感增强嵌套模型红树林带水沙环境对码头建设的响应研究
唐榆森, 涂新军, 马克, 李玫
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023059
摘要(60) HTML全文(16) PDF 3156KB(17)
摘要:
中国南海北部湾铁山港码头建设期间,邻近区域红树林带植株出现受损死亡现象。本研究构建基于遥感增强包含红树林潮间带的海湾水沙嵌套模型,评估码头建设对红树林带潮流、泥沙输移及冲淤的影响。结果表明:海湾水沙嵌套模型可充分利用南海海流模拟信息,且精细化模拟了工程建设附近海域泥沙输移规律。采用全球地表水覆盖几率遥感反演数据与当地潮位的信息融合技术,为红树林带水沙模拟提供了可靠地形信息。码头建设主要影响红树林带南部潮流,涨急时流速减小,落急时部分潮沟通道流速增大。当进港方案更改为过水钢栈桥,红树林带东南部流速略有增加。码头施工期,红树林带约69%-72%范围的悬浮泥沙浓度增量介于20~50 mg/L之间。码头建设前,红树林带泥沙平均冲淤量为0.27 cm/a;进港方案分别为不过水通道和过水钢栈桥,码头建设后红树林带淤积量增加的面积占比分别有96.6%和89.3%,平均冲淤量分别为0.45 cm/a和0.36 cm/a。过水钢栈桥替换不过水通道,红树林带冲淤增量下降了50.0 %。研究结论可为潮间带水沙环境模拟和红树林带保护决策提供科学依据。
长江口极端增水非平稳变化特征研究
谢冬梅, 陈永平, 于茜倩, 孙丽, 潘崇伦
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023099
摘要(177) HTML全文(56) PDF 4544KB(55)
摘要:
本文基于ADCIRC构建适用于长江口的台风暴潮模型,对1979–2019年间长江口台风增水过程进行数值重构;结合非平稳广义极值分布和状态空间模型,构建适用于刻画长江口极端增水非平稳变化的频率统计模型,研判非平稳变化引起的极端增水量值调整情况。结果表明,长江口各验潮站处极端增水的非平稳广义极值分布时变位置参数在2008年前表现为波动特征,2008年后呈现逐渐增大趋势。2008–2019年间各验潮站处极端增水时变位置参数的线性上升率介于0.8~1.2 cm/a之间。基于上述变化趋势,考虑极端增水非平稳变化时长江口各验潮站处百年一遇增水均大于基于平稳假定的推算结果,二者差值介于8~15 cm之间。经分析,2008年后北上到长江口附近海域再转向外海的热带气旋强度有明显增强趋势,致使长江口各验潮站处年第二和第三大值增水增大,是导致各验潮站处风暴增水极值分布位置参数出现趋势性增大的主要原因。
近岸人工沙坝的剖面演变规律和泥沙输运机制研究综述
李元, 张弛
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb070
摘要(201) HTML全文(49) PDF 875KB(78)
摘要:
近岸人工沙坝养滩是一种重要的海滩养护手段,开展人工沙坝地形演变研究是海岸带保护修复工程的重要需求。围绕不同动力条件下的人工沙坝横向迁移规律、形态演变模式、地貌耦合规律和水沙运动机制等理论层面,以及人工沙坝平衡剖面描述和演变过程数值模拟等方法层面,总结了近年来关于人工沙坝剖面演变规律和泥沙输运机制的国内外研究进展,并提出了关键过程机理深化、模拟预测方法改进和实际养滩工程应用等方面的今后研究重点。
基于深度学习的GF-1 WFV卫星影像赤潮探测方法
崔宾阁, 杨光, 方喜, 刘荣杰
当前状态:
摘要(154) HTML全文(53) PDF 3189KB(31)
摘要:
赤潮是我国主要的海洋生态灾害,有效监测赤潮的发生和空间分布对于赤潮的防治具有重要意义。传统的赤潮监测以低空间分辨率的水色卫星为主,但是其对于频发的小规模赤潮存在监控盲区。GF-1 WFV卫星影像具有空间分辨率高、成像幅宽大和重访周期短等优点,在小规模赤潮监测中表现出较大的潜力。然而,GF-1 WFV卫星影像的光谱分辨率较低,波段少,传统面向水色卫星的赤潮探测方法无法应用于GF-1 WFV卫星数据。而且赤潮具有形态多变、尺度不一的特点,难以精确提取。基于此,本文提出了一种面向GF-1 WFV卫星影像的尺度自适应赤潮深度语义分割网络(SARTNet)。该网络采用双层主干结构以融合赤潮水体的形状特征与细节特征,并引入注意力机制挖掘不同尺度赤潮特征之间的相关性,提高网络对复杂分布赤潮的探测能力。实验结果表明,SARTNet赤潮探测精度优于现有方法,F1分数达到0.89以上,对不同尺度的赤潮漏提和误提较少,且受环境因素的影响较小。
多源卫星遥感海面风速误差分析和交叉标定
吕思睿, 林文明, 邹巨洪, 王志雄
当前状态:
摘要(99) HTML全文(35) PDF 4839KB(25)
摘要:
利用多源卫星散射计和辐射计构建高时间分辨率的海面风遥感数据集是当前海洋遥感研究的热点。本文针对2019年同时期在轨运行的卫星散射计和辐射计,利用浮标数据和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)第五代大气再分析数据(ERA5),定量评估了不同传感器获取的海面风速数据的误差特性和标定系数,阐明不同卫星遥感海面风单位误差相对大小,为多源卫星海面风场融合、同化等定量应用提供技术支撑。与常用的中性参考风相比,微波散射计和辐射计反演的风速更适合用等效应力风解释,以便实现卫星遥感数据的优化应用。现有微波散射计和辐射计遥感的海面风速与浮标和ERA5等效应力风在总体上具有良好的一致性,但在高风速条件下(w>20 m/s)呈明显的偏差。本文提出的一种用于风速误差横向对比的指示因子,实现了散射计与辐射计风速相对误差估计,为多源数据同化应用中的误差设置提供重要的参考。结果表明:5种散射计风速固有误差介于0.40~0.73之间,5种微波辐射计的风速固有误差介于0.86~1.23。总体而言,在0~20 m/s风速范围内,散射计的风速精度优于辐射计。
基于无人机遥感的潮沟分异与植被及地形关系研究
黄琬淳, 李玉凤, 周诗薇, 周永, 张玥, 李琳, 刘红玉
当前状态:
摘要(111) HTML全文(32) PDF 4051KB(23)
摘要:
潮沟作为陆海之间的重要物质、能量、信息交换通道,其发育情况将决定潮滩上植被群落生长和演替的方向,同时植被的生长也将影响潮沟的发育和地形的演变。为了研究江苏盐城滨海湿地潮滩植被类型分布和其对潮沟发育的影响,在无人机技术支持下,通过反演潮滩地形高程模型和提取植被信息,对条子泥南部潮滩进行了观测。结果表明:(1)随着互花米草群落的扩张,潮滩原有盐沼植被群落出现了斑块萎缩的现象;(2)随着潮沟向内陆延伸,其沟底逐渐被互花米草占据,互花米草呈现明显的沿潮沟分布;(3)潮沟两侧有沿岸堤出现,互花米草对潮沟及附近滩面的地形有抬升的作用。由此可以看出,潮沟的发育将加速互花米草的入侵,且其入侵可改变潮滩原有地形和植被类型组成。这有利于进一步认识潮沟在潮滩上发育时是如何影响植被种群分布状况,并展现了植被分布对于潮沟发育的反作用,为当地互花米草的治理和无人机技术在其中的运用提供一定参考意见。
北部湾首次大规模夜光藻赤潮期间浮游植物与细菌群落分析
黎慧玲, 徐轶肖, 吴淼, 蓝文陆, 谢欢达, 黄鹄
当前状态:
摘要(178) HTML全文(56) PDF 1971KB(41)
摘要:
北部湾位于我国南海西北部,最近30年赤潮暴发频率、持续时间和范围正经历显著增长。为了了解北部湾大规模夜光藻赤潮期间的浮游植物和细菌群落特征,本文于2021年2月21日在涠洲岛西部首次大规模夜光藻暴发海域采集海水样品,对环境因子、浮游植物和细菌群落进行了研究。结果表明:该海域水质符合一类海水水质标准,主要为绝对P限制状态,结合近年来其它研究指出的非赤潮期间,涠洲岛邻近及北部湾中部海域为贫营养及主要为P限制,可推断本次夜光藻赤潮属于一次非富营养化下发生的赤潮。海水中共鉴定出浮游植物2门5属5种,其中夜光藻(Noctiluca scintillans)为绝对优势种,其细胞密度为2.00×103~3.75×103 cells/L。结合现场水色,可确定本次赤潮生物为红色异养型夜光藻。系统发育和遗传距离分析则表明本次赤潮原因种属于我国沿海常见的夜光藻株系。对海水样品细菌16S rRNA基因 V3-V4区高通量测序发现海水细菌群落OTU数量为294~414,以α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)为优势菌群;细菌群落结构受COD、DO、DIN、PO43--P、N/P多种环境因子的影响,其中COD为主要影响因子。研究结果可为明确北部湾大规模夜光藻赤潮期间的环境特征、微生物组成及海洋生态保护提供科学依据。
卵形鲳鲹应对流速胁迫的代谢组学分析
张静, 戴佳玥, 来新昊, 刘旭祥, 张浩, 王学锋, 汤保贵
当前状态:
摘要(75) HTML全文(20) PDF 1384KB(7)
摘要:
流速是深远海养殖的关键环境因子之一。为了深入解析卵形鲳鲹在流速胁迫下的分子调控机制,分别以静水环境、中等流速(54 cm/s)和高流速(90 cm/s)水流对卵形鲳鲹进行胁迫,利用LC/MS的代谢组学技术探究肝脏内源性代谢物的变化,寻找差异代谢物以及相关的代谢通路。结果表明,与静水组相比,中流速组有49种代谢产物的含量发生显著变化,富集在40条通路中,主要包括半乳糖代谢(Galactose metabolism)、糖异生(Gluconeogenesis)、不饱和脂肪酸的合成(Biosynthesis of unsaturated fatty acids)、花生四烯酸代谢(Arachidonic acid metabolism)等;高流速组有40种代谢产物的含量发生显著变化,富集在22条通路中,主要包括饱和脂肪酸的合成(Biosynthesis of unsaturated fatty acids)、泛酸和辅酶A的生物合成(Pantothenate and CoA biosynthesis)、赖氨酸降解(Lysine degradation)、花生四烯酸代谢(Arachidonic acid metabolism)、亚油酸代谢(Linoleic acid metabolism)等。与中流速组相比,高流速组有31种代谢产物含量发生显著变化,富集在12条通路中,主要包括花生四烯酸代谢(Arachidonic acid metabolism)、脂肪细胞因子信号通路(Adipocytokine signaling pathway)、半胱氨酸和蛋氨酸代谢(Cysteine and methionine metabolism)等。通路分析表明中、高流速胁迫均促进了不饱和脂肪酸代谢、花生四烯酸代谢和泛酸的合成,鱼体通过加强代谢来提高游泳能力,中流速组主要显著影响了半乳糖代谢、半胱氨酸和蛋氨酸的代谢,卵形鲳鲹此时产生了更多能量用于运动;高流速组则显著影响了L-赖氨酸、维甲酸的代谢,揭示了在面对高流速胁迫时,鱼体的游泳能力在下降,部分免疫机能触发。
南海两个代表性海区藻华事件特征的比较研究
高心雨, 王天浩, 苏华, 吴文挺, 卢文芳
当前状态:
摘要(108) HTML全文(77) PDF 5639KB(18)
摘要:
定量海洋浮游植物藻华事件的特征有利于认识海洋生态环境及动力过程,但由于遥感数据易受云层遮蔽的影响,以往对于南海藻华事件的研究多采用不连续的观测数据和遥感数据进行,因此未能系统性地认识南海中的藻华事件发生特征和控制规律。本文借鉴海洋热浪事件的统计分析框架,基于前期研究中构建的2005-2019年逐日、无缺失的遥感叶绿素a浓度资料,提取冬季吕宋西北部海域和夏季越南东南部海域两个代表性海区的藻华事件,分析两个代表性海区中藻华事件的持续时间、强度和长期趋势等特征。结果显示吕宋藻华频率降低,强度增大,且大部分海区趋势显著;越南大部分海域趋势不显著。进一步分析两个海区藻华事件的影响因子,发现海面风场(正相关)和海表温度(负相关)对藻华事件影响最大;两个代表性海区藻华事件主要都由上升流控制,风是最重要的影响因子。分析藻华事件的先兆条件,发现温度锋面代表的亚中尺度活动也是一个重要的影响因子。本研究以南海为典型案例,为探讨海洋生态环境提供了新的研究视角。
绿鲍(Haliotis fulgens)线粒体基因组全序列测定及分析
郭睿, 张善霹, 蔡雷鸣, 杨小强, 王伟, 江小斌, 林钦, 林枫, 林哲龙
当前状态:  doi: 10.12284/hyxb2023050
摘要(67) HTML全文(18) PDF 2245KB(20)
摘要:
为高效鉴别鲍属物种和更好地管理和保护鲍种质资源,本研究通过高通量测序获得了养殖绿鲍(Haliotis fulgens)稚贝的线粒体基因组全序列,并对其序列和结构特征进行分析。结果表明,绿鲍线粒体基因组全长17 041 bp,含有37个编码基因,其中蛋白质编码基因13个、tRNA基因22个、rRNA基因2个。13个蛋白质编码基因均以AUG为起始密码子,以UAG或UAA为终止密码子。除tRNA-Ser(AGN)外的21个tRNA基因可折叠成典型三叶草结构。分析发现tRNA-Glu和COX3间存在富含A+T的非编码区,其内含有2个带回文序列的发卡结构。基于已报道的10个鲍属线粒体基因组全序列构建系统发育树,发现绿鲍与皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)、红鲍(Haliotis rufescens)、黑鲍(Haliotis cracherodii)聚为一支。将绿鲍与皱纹盘鲍13个线粒体编码蛋白的结构域比较,发现二者ND2、ND4的跨膜结构域数量存在差异,这是否与二者的高温耐受性差异有关,有待进一步研究。总之,绿鲍线粒体基因组全序列的首次获取和分析,丰富了鲍类细胞遗传信息,为分类、种质鉴定与种质资源保护提供了基础数据和参考。
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(319) HTML全文(147) PDF 951KB(61)
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。
林丽娜, 陈红霞, 刘娜
当前状态:
摘要(842)
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(2645)
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。
封面
2023 年 3 期封面
2023, 45(3).  
摘要(99) PDF 3682KB(43)
摘要:
目录
2023 年 3 期目录
2023, 45(3): 1-3.  
摘要(94) HTML全文(36) PDF 962KB(33)
摘要:
物理海洋、海洋气象、海洋物理
环境引导气流两类典型年际模态与西北太平洋热带气旋活动的联系
杨昕玮, 邵宇行, 赵海坤, 韩翔, 周育锋, 姜明波
2023, 45(3): 1-13.   doi: 10.12284/hyxb2023036
摘要(109) HTML全文(14) PDF 4320KB(21)
摘要:
本文基于中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋(Tropical Cyclone, TC)最佳路径资料及美国NCEP/NCAR月平均再分析资料,采用经验正交函数分解、合成分析、相关分析等统计方法,分析了1979−2016年7−9月西北太平洋地区海盆尺度大尺度环境引导气流的年际变化与热带气旋活动之间的联系。结果表明:(1)西北太平洋地区夏季大尺度环境引导气流在年际尺度上存在两个典型模态。其中第一典型模态大尺度环境引导气流呈现经向分布的偶极型环流型,该模态与东部型ENSO密切相关;第二典型模态大尺度环境引导气流呈明显的局地反气旋环流形态,其与中部型ENSO和热带大西洋海温异常紧密关联。(2)大尺度环境引导气流第一典型模态异常年份之间TC活动(生成位置、路径、强度和持续时间)具有显著差异,TC生成空间分布南北差异显著;TC路径尤其西北行和西行盛行路径也具有显著差异。(3)第二典型模态异常年份之间,TC生成位置和路径差异与第一模态呈现显著不同,TC生成位置呈现较为明显的东西向分布,在东南象限TC生成差异尤为显著,TC路径的差异主要体现在西北行和近海转向两类盛行路径。
海洋化学
北部湾东北部春、夏季表层海水CO2分压的24 h变化及其调控机制研究
许欣, 王翔, 胡慧娜, 向荣, 蔡钰灿, 刘长建, 张伟杰, 陈际雨, 马玉
2023, 45(3): 14-26.   doi: 10.12284/hyxb2023052
摘要(197) HTML全文(51) PDF 1536KB(46)
摘要:
周日观测对掌握近海碳酸盐体系变化和海−气CO2交换过程是必要的,有助于降低碳源汇评估的不确定性。针对北部湾东北部的英罗湾−安铺港海域,于2018年4月和8月利用24 h定点逐时采样观测了该区域表层海水碳酸盐体系及相关要素,分析了春、夏季的表层海水CO2分压(pCO2)24 h逐时变化规律及其调控因子。观测结果表明,春、夏季pCO2变化范围分别为530~628 μatm和427~748 μatm,平均海−气CO2通量分别为(1.7±0.8)mmol/(m2·d)和(1.2±0.8)mmol/(m2·d),均表现为大气CO2的弱源。其中春季pCO2 24 h逐时变化受温度的影响相比夏季更显著,而夏季pCO2对潮汐作用以及区域内沿岸河流、地下水等淡水汇入引起的生物生产和呼吸代谢过程增强的响应更明显。海水升温主导了春季区域表层高pCO2的形成,夏季咸淡水的物理混合过程中增强的生物生产对表层溶解无机碳(DIC)起到降低作用,区域内的红树林、盐沼等生态系统对淡水端的DIC添加有一定的贡献。水团DIC浓度与总碱度(TA)的比值变化可反映英罗湾−安铺港海域pCO2湾内高、湾外低的总体分布格局。
海洋生物
渔获量时间序列长度对基于CMSY方法的资源评估结果的影响
李琪, 刘淑德, 王琨, 张崇良
2023, 45(3): 27-39.   doi: 10.12284/hyxb2023046
摘要(107) HTML全文(20) PDF 2047KB(26)
摘要:
大多数渔业种类由于数据缺乏,无法使用传统的渔业资源评估方法开展评估和管理。越来越多的研究采用CMSY等基于有限数据的评估方法,但CMSY方法在渔获量数据时间序列长度有限、存在误差等情况下的评估可靠性尚有待验证。本研究运用CMSY方法对黄海3种产量较高的经济鱼类开展资源评估,探索渔获量数据时间序列长度、不同渔业发展阶段,以及观测误差水平对评估结果的影响。结果表明,鲐、带鱼和银鲳在2000年后均出现产量高于最大可持续产量(MSY)的情况,资源处于过度利用状况(B/BMSY<1、F/FMSY>1),近10年来开发强度降低,但生物量仍处于较低水平(B/BMSY<1)。评估模型的回溯性分析结果差异较小,表明评估结果稳定。从数据长度上看,使用遍历产量上升和下降过程的长时间序列数据,其评估结果更为稳定。在观测误差大于20%的情况下,模型对MSY和BMSY出现高估,但结果仍较为稳健。在CMSY方法的应用中应注意选取长时间序列的产量数据,在评估结果不确定性高的情况下应采取相对保守的渔业管理措施。
自然死亡和亲体补充关系对黄鳍金枪鱼资源评估的影响
崔明远, 麻秋云, 田思泉, 林龙山, 李渊
2023, 45(3): 40-51.   doi: 10.12284/hyxb2023044
摘要(162) HTML全文(66) PDF 1466KB(24)
摘要:
黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)是全球经济和生态价值最重要的鱼类之一,其资源养护和管理受到各方的高度关注。本文依据年龄结构产量模型研究了印度洋黄鳍金枪鱼的资源状态,着重探讨了其生活史特征的不确定性对资源评估结果的影响。研究结果显示,1960−1985年间印度洋黄鳍金枪鱼资源量保持相对稳定,之后开始逐渐下降,相应的捕捞死亡系数也在2010年之后迅速增加,目前其种群可能存在过度捕捞(F2020/FMSY>1,SSB2020/SSBMSY<1)。印度洋黄鳍金枪鱼的资源评估结果对自然死亡系数(M)和亲体−补充量关系陡度参数(h)的改变较为敏感。当h增大时,SSBMSY和初始SSB(即SSB0)的变化较大,分别减少了约25.53万t和34.04万t;F2020/FMSY减小了1.15。当M增大时,F2020/FMSYSSBMSYSSB0均减小。综上所述,今后应重视印度洋黄鳍金枪鱼资源的开发程度,重视其资源养护管理,同时充分了解黄鳍金枪鱼的生活史特征,提高自然死亡系数和陡度参数估算的准确性,以期为印度洋黄鳍金枪鱼的资源评估和渔业管理提供更准确的信息,实现该渔业的长期可持续发展。
基于DNA条形码技术的珠江口春季鱼卵和仔稚鱼种类组成和分布特征的研究
孔啸兰, 张帅, 陈作志, 林昭进, 蒋佩文, 江艳娥
2023, 45(3): 52-65.   doi: 10.12284/hyxb2023032
摘要(114) HTML全文(57) PDF 1200KB(34)
摘要:
采用线粒体COⅠ和12S rRNA基因片段作为DNA条形码,分析珠江口春季鱼卵和仔稚鱼种类组成和分布特征,并探究两种条形码在鱼卵和仔稚鱼种类鉴定中的适用性。研究共扩增样本391个,成功鉴定的鱼卵和仔稚鱼共7目25科42属60种(2种未鉴定到种)。其中,以鲈形目(Perciformes)种类和数量最多,种类数占比为51.6%,数量占比为47.91%;其次为鲱形目(Clupeiformes),种类数占比为25%,数量占比为34.56%。优势种10种,其中凤鲚(Coilia mystus)优势度最高,为0.071;棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)最低,为0.014。COⅠ和12S rRNA基因片段扩增结果显示,鱼卵和仔稚鱼12S rRNA基因片段扩增成功率(95.60%)明显高于COⅠ基因(43.22%)。遗传距离和ABGD分析显示,COⅠ基因种内遗传距离为0~0.005(平均0.003),种间遗传距离为0.061~0.376(平均0.253),两者间存在明显的“条形码间隙”,ABGD划分结果与数据库比对结果一致;12S rRNA基因种内遗传距离为0~0.011(平均0.007),种间遗传距离为0.007~0.487(平均0.283),龟鰉(Chelon haematocheila)和前鳞龟鰉(Chelon affinis)种间遗传距离与种内遗传距离不形成“条形码间隙”,ABGD将其划分为同一种。系统发育分析显示,在种的分类阶元,所有物种均能聚为独立分支,得到有效区分。综上,线粒体COⅠ和12S rRNA条形码可有效鉴定珠江口大多数鱼卵和仔稚鱼,但是COⅠ基因扩增成功率较低,12S rRNA基因部分近缘物种存在区分困难的情况,两种基因结合使用更能提高鱼卵和仔稚鱼种类鉴定的成功率和准确性。
渤海西南部小型水母群落特征与环境因子相关性研究
刘欣禹, 徐子钧, 张洪亮, 李保磊, 温国义, 李笑语, 沙婧婧, 杜小媛, 鲍萌萌, 孙卓男, 丁凯, 齐衍萍, 温若冰, 曹婧
2023, 45(3): 66-75.   doi: 10.12284/hyxb2023012
摘要(243) HTML全文(43) PDF 1100KB(51)
摘要:
根据2020年8月至2021年5月对渤海西南部浮游动物调查的4个航次数据,分析该海域水螅水母、栉水母群落结构和季节变化特征,讨论了环境因子对小型水母丰度的影响。研究发现,渤海西南部小型水母种类组成和丰度分布存在季节变化,全年调查共发现小型水母13种,11种水螅水母、2种栉水母;春、夏、秋、冬该海域水母种数分别为4种、9种、7种和2种,丰度均值分别为30.74 ind./m3、30.78 ind./m3、12.08 ind./m3、0.57 ind./m3;优势种为嵊山秀氏水母(Sugiura chengshanense)、八斑芮氏水母(Rathkea octopunctata)、锡兰和平水母(Eirene ceylonensis)、半球美螅水母(Clytia hemisphaerica)、球型侧腕水母(Pleurobrachia globosa),优势种季节更替率平均为91.67%,呈现明显季节演替。水温和盐度是影响渤海西南部小型水母丰度季节变化的主要环境因子,春季水温回升及适宜营养盐含量促进小型水母生长繁殖,夏季桡足类为小型水母提供了丰富的饵料促进其生长,秋季群落主要受盐度的影响。根据渤海西南部小型水母风险种分布情况,推测夏季和秋季风险种旺发对拟建核电存在风险。
基于环境DNA技术的西沙礁区长棘海星种群丰度研究
闫智聪, 邢家杰, 蔡文启, 张开典, 吴钟解, 李元超, 唐佳, 周智
2023, 45(3): 76-83.   doi: 10.12284/hyxb2023038
摘要(161) HTML全文(43) PDF 1600KB(37)
摘要:
长棘海星(Acanthaster planci)作为珊瑚的天敌之一,因其对珊瑚礁生态系统的灾难性破坏而备受关注。然而,长棘海星在南海珊瑚礁生态系统中的时空分布特征仍不清楚。本研究于2020年9月、2021年4月和2022年1月对西沙群岛礁区表层海水进行取样,借助环境DNA(environmental DNA)和实时荧光定量PCR技术分析了表层海水中长棘海星线粒体细胞色素-c-氧化酶亚基I(COTS-mtCOI)基因片段浓度的时空变化,及其与海水温度、盐度、pH、叶绿素含量和营养盐含量等环境因子的相关性。结果发现,2020−2022年,西沙礁区COTS-mtCOI片段浓度的变化范围为0~4.13×107 拷贝数/m3,且永乐环礁附近一直有较高的COTS-mtCOI片段浓度。对于华光礁、晋卿岛、羚羊礁、全富岛和赵述岛而言,2020年9月表层海水中COTS-mtCOI片段的平均浓度显著高于2021年4月和2022年1月(p<0.05)。此外,COTS-mtCOI片段浓度与表层海水的温度显著正相关(p<0.05)。研究结果表明,当前长棘海星群体广泛分布于我国西沙群岛海域,永乐环礁可能分布着较高密度的长棘海星群体,水温升高可能促进长棘海星的暴发。本研究有助于了解南海珊瑚礁生态系统中长棘海星的种群分布特征,同时也能够对长棘海星暴发的预警预报提供理论依据。
福建三沙湾海域细菌群落结构及其形成机制
王飞鹏, 杨靖煜, 蔡尊栋, 陈锦源, 田淼, 王路, 李荣茂, 刘炜, 穆景利
2023, 45(3): 84-96.   doi: 10.12284/hyxb2023034
摘要(152) HTML全文(52) PDF 3399KB(34)
摘要:
细菌群落在水生生态系统中起着非常关键的作用。基于DNA和RNA高通量测序技术研究了福建三沙湾海域细菌的群落结构及其形成机制。结果发现:(1)三沙湾海域中共检测到细菌1 476个操作分类单元(OTUs),其中γ-变形菌、α-变形菌、蓝细菌和拟杆菌为多样性最高的类群;(2)基于DNA和RNA高通量测序技术均发现这4种类群同时也是该海域细菌群落中的优势类群,但其代谢活性处于不同的状态,主要受到盐度、总氮、亚硝氮和无机磷酸盐浓度的调控;(3)三沙湾细菌群落结构在空间尺度上的分布存在差异,表现为地理位置上越相近的海区其细菌群落结构越相似。中性模型进一步分析发现,三沙湾海域细菌群落的形成主要受到中性过程的调控。本研究结果可为深入理解福建三沙湾海域中细菌群落结构及其形成机制提供理论依据。
海洋信息科学
HY1C/1D海表温度对Terra/Aqua产品的可替代性分析
毛志华, 张贤良, 刘建强, 丁静, 陈鹏, 朱乾坤, 黄海清, 马力
2023, 45(3): 97-112.   doi: 10.12284/hyxb2023040
摘要(73) HTML全文(49) PDF 4821KB(15)
摘要:
通过卫星遥感获取的海表温度(SST)产品已经成为海洋和大气研究中的重要数据源,我国海洋水色遥感卫星(HY1C和HY1D)的海洋水色水温扫描仪(COCTS)具有两个热红外通道,可反演全球SST遥感产品。对比Terra和Aqua卫星的中分辨率成像光谱仪(MODIS)的SST产品,分析COCTS海表温度产品对MODIS相应产品的可替代性。比较了两种卫星的全球SST单日和月平均融合产品的图像空间结构,分析了匹配像元SST值的离散度,统计了HY1C/1D的误差结果,讨论了HY1C与HY1D产品的一致性、不同质量控制方案对SST产品影响以及遥感产品质量对昼夜SST变化研究影响等问题。结果表明,以2020年6月SST(Terra)为真值,HY1C白天SST的单日全球遥感产品的平均偏差、绝对偏差、均方根误差和相关系数分别为0.04℃、0.60℃、0.78℃和0.98,夜晚SST的单日全球遥感产品的平均偏差、绝对偏差、均方根误差和相关系数分别为−0.16℃、0.78℃、0.95℃和0.86。以2020年6月SST(Aqua)为真值,HY1D白天SST的单日全球遥感产品的平均偏差、绝对偏差、均方根误差和相关系数分别为0.02℃、0.59℃、0.79℃和0.98,夜晚SST的单日全球遥感产品的平均偏差、绝对偏差、均方根误差和相关系数分别为−0.09℃、0.61℃、0.82℃和0.96。这些统计值可以通过严格的质量控制方案来减小,但海洋锋面等区域的有效数据率会随着质量控制的阈值变小而显著减小。COCTS的全球SST遥感图像与MODIS相应产品在空间分布上差异性很小,长时间序列遥感图像结果比较具有良好的时空稳定性,多种SST产品整体都表现出对MODIS同类产品具有良好的一致性和可替代性。通过对SST昼夜变化等方面研究,提出了遥感SST产品质量提升的发展方向,来提高其在海洋昼夜温度短期变化等相关海洋学研究的应用能力。
粤港澳大湾区红树林时空分布演变及现存林龄遥感分析
张信, 陈建裕, 杨清杰
2023, 45(3): 113-124.   doi: 10.12284/hyxb2023042
摘要(148) HTML全文(21) PDF 7044KB(50)
摘要:
红树林作为热带、亚热带以红树植物为主体的海岸带生态系统,是重要的海岸湿地类型之一。本文使用多源、多时相遥感数据,形成了1969−2020年粤港澳大湾区岸线、围填海、养殖区、红树林分布数据图集,并利用联合红树林识别指数(CMRI)对大湾区现存红树林进行时序分析得到红树林林龄数据集。结果表明,通过多源遥感数据解译得到现存红树林数据集,结合CMRI时序数据可以建立现存红树林变迁历史,进而有效估算红树林林龄。粤港澳大湾区红树林的时空分布发生了明显变迁,现存红树林面积约为3 316 hm2,大湾区内部各地区存量林龄差异较大,整体林龄均值为20 a。近50年间,岸线整体向海移动,岸线变迁、围填海和养殖区变化显著影响红树林面积、空间分布及林龄大小,人工种植是近20年红树林恢复的主因。
基于CU-Net模型的红树林自动识别方法研究—以广东省珠海市淇澳岛为例
蔚铭阁, 芮小平, 邹亚荣, 张茜
2023, 45(3): 125-135.   doi: 10.12284/hyxb2023054
摘要(146) HTML全文(43) PDF 2721KB(30)
摘要:
红树林对维护生物多样性以及生态平衡等具有重要意义。因此,高效、精确地提取红树林植被信息以及实时对其进行监测十分必要。本文提出了一种高分辨率遥感影像红树林像素级精确提取的深度学习方法。针对红树林遥感分类精度不高的问题,通过强化图像中心信息,弱化边缘信息的方法引入CLoss损失函数,添加Dropout、Batch Normalization层构建了适用于红树林识别的CU-Net模型,采用滑动重叠拼接方法构建了新的预测模型,有效解决了预测结果边缘信息不足以及有拼接痕迹的问题。将本文方法的识别结果与U-Net、SegNet、DenseNet模型的预测结果以及传统的SVM、RF方法进行对比,结果表明,本文模型相较于其他深度学习模型泛化能力更强,识别效果更好,在两个测试区域的平均总体精度、平均交并比分别达到了94.43%、88.12%,平均F1-分数在红树林和普通树木的精度分别达到了95.96%、90.49%,精度明显高于传统的SVM、RF方法,也高于其他几种神经网络方法,验证了该模型在红树林识别领域的有效性,可为高分辨率遥感红树林识别领域提供一条新的思路。
基于高空间分辨率遥感影像的水深反演有效性评估
王燕茹, 张利勇, 刘文, 张凯, 王鑫
2023, 45(3): 136-146.   doi: 10.12284/hyxb2023026
摘要(345) HTML全文(103) PDF 3657KB(71)
摘要:
卫星遥感反演水深(Satellite Derived Bathymetry, SDB)是获取浅海水深信息的有效手段。然而,其有效范围只限于光学浅水区域,在深水区域呈现“伪浅海”的失真现象。因此,如何准确识别SDB数据的有效范围对其广泛应用至关重要。本文基于高空间分辨率多光谱卫星影像,在深入分析深/浅水辐射亮度统计分布特征差异的基础上,提出一种数据驱动的水深反演有效性评价方法。该方法以卫星影像辐亮度信息的局域标准差作为特征,基于K-S检验方法对光学深水区域统计特征进行模型优选,并使用假设检验方法对深水无效区域对应的SDB进行识别。甘泉岛水域实验结果表明,该方法通过统计分布划分光学浅水与深水区域边界,可以有效识别光学深水区域产生的无效水深反演数据。在剔除无效区域数据后,光学浅水有效区域内水深反演平均绝对误差(MAE)为1.01,均方根误差(RMSE)为1.52。实验结果表明,本文提出的方法可准确识别SDB结果的有效区域,进而为浅海地形解译提供方法支撑。
高分辨率海水表层二氧化碳分压重构—以大西洋为例
王馨仪, 吴楚仪, 吴森森, 陈奕君, 杜震洪
2023, 45(3): 147-158.   doi: 10.12284/hyxb2023048
摘要(167) HTML全文(18) PDF 4552KB(28)
摘要:
海洋是自然界中重要的碳汇,海−气二氧化碳通量通常利用大气和海水表层的二氧化碳分压(pCO2)差进行估算。受制于时空分布不均匀的观测样本和预测数据,目前已有海水表层二氧化碳分压的重构结果在空间分辨率上仍有较大可提升空间。为在高空间分辨率下更好地拟合时空变化,基于表层大洋二氧化碳地图(SOCAT)的海水表层二氧化碳逸度(f CO2)数据集和遥感卫星等多源数据,利用XGBoost模型建立了海水表层二氧化碳分压值与海洋物理、生物、光学等要素的非线性关系,并根据样本时空频率构建权重模型,最终重构了2000−2018年大西洋0.041 7°×0.041 7°下月度海水表层二氧化碳分压分布。预测结果的相关系数为0.966,均方根误差为8.087 μatm,平均偏差为4.012 μatm,与同类重构结果相比,海水表层二氧化碳分压的时空变化趋势一致性强,且在空间分辨率上具有优势。