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doi: 10.12284/hyxb2024053
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冰间水道只占北极冰区的1%～10%，但在海洋和大气之间的能量和水汽交换中起着重要作用。目前对冰间水道数值模拟结果的分析主要集中在水道出现频率的空间分布和水道面积占比的时空变化，而有关水道形态特征（长、宽和走向）模拟结果的分析较少。本文基于采用黏塑性流变学的高分辨率（2 km）冰海耦合模式模拟的海冰厚度来提取冰间水道，并利用3种MODIS冰间水道遥感产品进行形态特征的对比分析。分析结果显示，在波弗特海，模拟水道出现频率的空间分布与WH2015和H2019两种遥感产品基本一致；模拟结果中宽度大于6 km的水道数量概率密度和总长度符合遥感产品呈现的幂律分布规律，对2～4 km窄水道的分布受模式可解析能力限制本研究模式分辨率尚无法正确估计，存在低估；模拟水道总长度与遥感反演的结果在1月和3月相关性较好，但无法再现遥感产品中2月和4月的明显变化趋势；模拟水道和遥感产品总体走向一致，二者都显示，加拿大群岛以北和波弗特海东南部沿岸区域水道走向几乎与海岸线和冰速方向平行，模拟水道受陆地阻隔的影响更大，在波弗特海中部冰间水道和冰速发生转向的位置不一致。本研究揭示了当前高分辨率海冰模式对不同冰间水道形态特征的模拟能力的符合程度及不足之处，将有助于进一步的模式改进。
冰间水道只占北极冰区的1%～10%，但在海洋和大气之间的能量和水汽交换中起着重要作用。目前对冰间水道数值模拟结果的分析主要集中在水道出现频率的空间分布和水道面积占比的时空变化，而有关水道形态特征（长、宽和走向）模拟结果的分析较少。本文基于采用黏塑性流变学的高分辨率（2 km）冰海耦合模式模拟的海冰厚度来提取冰间水道，并利用3种MODIS冰间水道遥感产品进行形态特征的对比分析。分析结果显示，在波弗特海，模拟水道出现频率的空间分布与WH2015和H2019两种遥感产品基本一致；模拟结果中宽度大于6 km的水道数量概率密度和总长度符合遥感产品呈现的幂律分布规律，对2～4 km窄水道的分布受模式可解析能力限制本研究模式分辨率尚无法正确估计，存在低估；模拟水道总长度与遥感反演的结果在1月和3月相关性较好，但无法再现遥感产品中2月和4月的明显变化趋势；模拟水道和遥感产品总体走向一致，二者都显示，加拿大群岛以北和波弗特海东南部沿岸区域水道走向几乎与海岸线和冰速方向平行，模拟水道受陆地阻隔的影响更大，在波弗特海中部冰间水道和冰速发生转向的位置不一致。本研究揭示了当前高分辨率海冰模式对不同冰间水道形态特征的模拟能力的符合程度及不足之处，将有助于进一步的模式改进。
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铁氧化物在全球土壤（沉积物）有机碳（Organic Carbon，OC）存储中具有重要作用。红树林湿地同时具有陆源与海源输入，为活性铁氧化物（FeR）对OC的保存提供了独特的生境。然而红树林表层沉积物中FeR对OC保存过程中的影响因素以及FeR对OC组分的选择性尚不明确。本研究选择广西大风江入海口和茅尾海周围受到潮汐与河流影响的天然红树林生境中的表层沉积物，研究沉积物中铁结合有机碳（Fe-OC）含量以及组分的变化。结果表明，大风江入海口与茅尾海表层沉积物中Fe-OC平均含量分别为0.16 ± 0.07%与0.17 ± 0.07%，在总有机碳（TOC）中所占比例分别为16.2 ± 5.04%与10.9 ± 5.63%，主要保存方式为吸附。FeR对OC的保存受到沉积物粒度、FeR含量与形态以及TOC来源与组分的影响。TOC、FeR与Fe-OC主要分布在粒度较小的沉积物组分中。表层沉积物中铁的存在形式以Fe3+为主，占总铁的87.42%，在高盐度沉积物中相对更高。FeR会选择性保存结合δ13C值（稳定性碳同位素自然丰度）偏正的OC与芳香族OC。与茅尾海相比较，大风江入海口表层沉积物Fe-OC中类蛋白荧光组分占总荧光组分的比例更高。类蛋白荧光组分占比随Fe-OC:Fe摩尔比升高而升高。本研究有助于明确广西红树林表层沉积物中FeR对OC的选择性保存机制，加深对陆海界面沉积物中OC的保存过程的了解。
铁氧化物在全球土壤（沉积物）有机碳（Organic Carbon，OC）存储中具有重要作用。红树林湿地同时具有陆源与海源输入，为活性铁氧化物（FeR）对OC的保存提供了独特的生境。然而红树林表层沉积物中FeR对OC保存过程中的影响因素以及FeR对OC组分的选择性尚不明确。本研究选择广西大风江入海口和茅尾海周围受到潮汐与河流影响的天然红树林生境中的表层沉积物，研究沉积物中铁结合有机碳（Fe-OC）含量以及组分的变化。结果表明，大风江入海口与茅尾海表层沉积物中Fe-OC平均含量分别为0.16 ± 0.07%与0.17 ± 0.07%，在总有机碳（TOC）中所占比例分别为16.2 ± 5.04%与10.9 ± 5.63%，主要保存方式为吸附。FeR对OC的保存受到沉积物粒度、FeR含量与形态以及TOC来源与组分的影响。TOC、FeR与Fe-OC主要分布在粒度较小的沉积物组分中。表层沉积物中铁的存在形式以Fe3+为主，占总铁的87.42%，在高盐度沉积物中相对更高。FeR会选择性保存结合δ13C值（稳定性碳同位素自然丰度）偏正的OC与芳香族OC。与茅尾海相比较，大风江入海口表层沉积物Fe-OC中类蛋白荧光组分占总荧光组分的比例更高。类蛋白荧光组分占比随Fe-OC:Fe摩尔比升高而升高。本研究有助于明确广西红树林表层沉积物中FeR对OC的选择性保存机制，加深对陆海界面沉积物中OC的保存过程的了解。
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通过莱州湾四个站点沉积物柱样固相和孔隙水化学分析，揭示了Mn、Fe、S的成岩循环及其对陆源输入和人为扰动的响应。结果表明，水体富营养化未导致沉积物中有机碳富集，陆源低活性有机碳输入以及自然过程和人为扰动导致的沉积物强烈再悬浮致使沉积物有机碳含量和活性低，不利于硫酸盐还原，沉积物中总还原无机硫含量低（0.28～88 μmol/g）。孔隙水Mn2+主要来源于无定形或弱晶型锰氧化物的还原溶解，而MnCO3沉淀则是深部（> 10 cm）孔隙水Mn2+消耗的主要机制。有机碳低活性以及沉积物强烈再悬浮有利于铁异化还原，该路径对有机碳厌氧矿化的平均贡献约为51%。在受黄河输入影响显著的站点（S6），动态的沉积环境促进了锰氧化还原，但抑制了铁和硫酸盐还原。莱州湾沉积物孔隙水Mn2+和Fe2+扩散通量位于其它受河流输入影响海域的低值端，这可归因于有机碳的低活性。
通过莱州湾四个站点沉积物柱样固相和孔隙水化学分析，揭示了Mn、Fe、S的成岩循环及其对陆源输入和人为扰动的响应。结果表明，水体富营养化未导致沉积物中有机碳富集，陆源低活性有机碳输入以及自然过程和人为扰动导致的沉积物强烈再悬浮致使沉积物有机碳含量和活性低，不利于硫酸盐还原，沉积物中总还原无机硫含量低（0.28～88 μmol/g）。孔隙水Mn2+主要来源于无定形或弱晶型锰氧化物的还原溶解，而MnCO3沉淀则是深部（> 10 cm）孔隙水Mn2+消耗的主要机制。有机碳低活性以及沉积物强烈再悬浮有利于铁异化还原，该路径对有机碳厌氧矿化的平均贡献约为51%。在受黄河输入影响显著的站点（S6），动态的沉积环境促进了锰氧化还原，但抑制了铁和硫酸盐还原。莱州湾沉积物孔隙水Mn2+和Fe2+扩散通量位于其它受河流输入影响海域的低值端，这可归因于有机碳的低活性。
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为探讨风场数据在西北太平洋秋刀鱼栖息地预报中的应用适宜性，本文基于中国2019−2020年的6−11月在西北太平洋公海的秋刀鱼生产数据、中法海洋卫星（CFOSAT）共4种风场数据及海洋环境数据，利用广义可加模型构建夏、秋季秋刀鱼栖息地适宜性指数(Habitat Suitability Index, HSI)模型。结果显示：（1）环境变量对单位捕捞渔获量的影响权重表现出明显季节特征，夏、秋季影响最高权重值分别为叶绿素浓度和海表面温度，风速的权重值分别为最低和第二位，风速大小与权重值高低成正比；（2）四组卫星数据夏、秋季的检验精度平均值分别为68.37%和76.65%，最高为秋季CFOSAT达80.94%；（3）HSI高值区域与秋刀鱼实际渔场的空间分布移动方向基本一致，散射计卫星在台风多发的秋季HSI高值区更为突出和集中。应用风速的预报模型在秋季速报中具有优势，能够反映瞬时环境变量的变化对秋刀鱼鱼群洄游和集聚的影响。
为探讨风场数据在西北太平洋秋刀鱼栖息地预报中的应用适宜性，本文基于中国2019−2020年的6−11月在西北太平洋公海的秋刀鱼生产数据、中法海洋卫星（CFOSAT）共4种风场数据及海洋环境数据，利用广义可加模型构建夏、秋季秋刀鱼栖息地适宜性指数(Habitat Suitability Index, HSI)模型。结果显示：（1）环境变量对单位捕捞渔获量的影响权重表现出明显季节特征，夏、秋季影响最高权重值分别为叶绿素浓度和海表面温度，风速的权重值分别为最低和第二位，风速大小与权重值高低成正比；（2）四组卫星数据夏、秋季的检验精度平均值分别为68.37%和76.65%，最高为秋季CFOSAT达80.94%；（3）HSI高值区域与秋刀鱼实际渔场的空间分布移动方向基本一致，散射计卫星在台风多发的秋季HSI高值区更为突出和集中。应用风速的预报模型在秋季速报中具有优势，能够反映瞬时环境变量的变化对秋刀鱼鱼群洄游和集聚的影响。
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海洋中的膦酸酯（C-P键有机磷）是可供浮游植物利用的一种潜在磷源。甲藻自身无法直接利用膦酸酯，但是其共生细菌可将膦酸酯降解为磷酸盐，从而促进藻细胞的生长。然而，目前尚未有针对特定菌株的相关研究。本研究在2-氨基乙基膦酸（2-AEP）作为唯一磷源条件下对东海原甲藻进行培养，对其中的共生细菌进行分离纯化，初步得到5种细菌。基因组测序结果表明，其中一株尹氏菌属细菌Yoonia sp. PD-AEP-1中存在两种C-P裂解酶途径。通过藻菌共培养实验对菌株功能进行验证，结果显示，将藻细胞处理至磷饥饿状态之后，同时加入2-AEP与PD-AEP-1悬液，与只加2-AEP或只加细菌悬液的条件相比，藻细胞生长速率和体系内磷酸盐浓度显著升高，同时碱性磷酸酶活性及非光化学淬灭值则明显降低，表明PD-AEP-1具备将2-AEP降解为磷酸盐的能力，进而缓解了东海原甲藻细胞的磷限制状态，有效促进了藻细胞的生长。该研究表明，东海原甲藻共生细菌在降解膦酸酯从而为藻细胞提供磷源方面扮演着一定角色，这一过程很可能有助于东海原甲藻赤潮的爆发，凸显了海洋生态系统中藻-菌相互作用的重要性。
海洋中的膦酸酯（C-P键有机磷）是可供浮游植物利用的一种潜在磷源。甲藻自身无法直接利用膦酸酯，但是其共生细菌可将膦酸酯降解为磷酸盐，从而促进藻细胞的生长。然而，目前尚未有针对特定菌株的相关研究。本研究在2-氨基乙基膦酸（2-AEP）作为唯一磷源条件下对东海原甲藻进行培养，对其中的共生细菌进行分离纯化，初步得到5种细菌。基因组测序结果表明，其中一株尹氏菌属细菌Yoonia sp. PD-AEP-1中存在两种C-P裂解酶途径。通过藻菌共培养实验对菌株功能进行验证，结果显示，将藻细胞处理至磷饥饿状态之后，同时加入2-AEP与PD-AEP-1悬液，与只加2-AEP或只加细菌悬液的条件相比，藻细胞生长速率和体系内磷酸盐浓度显著升高，同时碱性磷酸酶活性及非光化学淬灭值则明显降低，表明PD-AEP-1具备将2-AEP降解为磷酸盐的能力，进而缓解了东海原甲藻细胞的磷限制状态，有效促进了藻细胞的生长。该研究表明，东海原甲藻共生细菌在降解膦酸酯从而为藻细胞提供磷源方面扮演着一定角色，这一过程很可能有助于东海原甲藻赤潮的爆发，凸显了海洋生态系统中藻-菌相互作用的重要性。
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洋区浮游植物水华是指浮游植物快速繁殖致使水体生物量升高的年际周期性现象，对海洋生物化学循环起着重要作用。然而，目前对全球海洋浮游植物水华时空变化特征及其对环境的响应机制仍需深入探究。本文基于2003−2022年MODIS-Aqua（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）的叶绿素a浓度产品，提取了全球海洋浮游植物水华指数（水华持续时间比和水华强度），分析了其时空变化特征、趋势和环境因子间的相关性。结果表明：全球海洋水华指数及其趋势变化的分布具有显著的季节差异和纬向差异，北半球高纬度海域的水华主要出现在4−10月，中低纬度海域的水华主要出现在11月至次年3月，而南半球高纬度海域的水华往往开始于11月并持续至次年3月，中低纬度海域的水华则主要出现在5−9月；水华持续时间比和水华强度主要在北太平洋中低纬海域存在下降趋势，在南半球中高纬海域存在上升趋势；水华指数的分布和趋势都受到环境因子的调控，其中海表面温度和光合有效辐射在高纬度海域对水华有促进作用，在中低纬海域对水华起抑制作用，而海表面风速在高纬度海域对水华起抑制作用，在中低纬度海域对水华起促进作用。
洋区浮游植物水华是指浮游植物快速繁殖致使水体生物量升高的年际周期性现象，对海洋生物化学循环起着重要作用。然而，目前对全球海洋浮游植物水华时空变化特征及其对环境的响应机制仍需深入探究。本文基于2003−2022年MODIS-Aqua（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）的叶绿素a浓度产品，提取了全球海洋浮游植物水华指数（水华持续时间比和水华强度），分析了其时空变化特征、趋势和环境因子间的相关性。结果表明：全球海洋水华指数及其趋势变化的分布具有显著的季节差异和纬向差异，北半球高纬度海域的水华主要出现在4−10月，中低纬度海域的水华主要出现在11月至次年3月，而南半球高纬度海域的水华往往开始于11月并持续至次年3月，中低纬度海域的水华则主要出现在5−9月；水华持续时间比和水华强度主要在北太平洋中低纬海域存在下降趋势，在南半球中高纬海域存在上升趋势；水华指数的分布和趋势都受到环境因子的调控，其中海表面温度和光合有效辐射在高纬度海域对水华有促进作用，在中低纬海域对水华起抑制作用，而海表面风速在高纬度海域对水华起抑制作用，在中低纬度海域对水华起促进作用。
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为了解渤海湾营养环境的长周期变化特征及关键影响因素，于2018年4月和6月在渤海湾湾口外侧海域（BH47）及渤海湾湾口（BH15）采集沉积物柱状样，对沉积物柱状样中总有机碳（TOC）、总氮（TN）、磷（P）、生物硅（BSi）含量以及碳、氮稳定同位素组成（\begin{document}$ \mathrm{\delta } $\end{document} ![]()
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为了解渤海湾营养环境的长周期变化特征及关键影响因素，于2018年4月和6月在渤海湾湾口外侧海域（BH47）及渤海湾湾口（BH15）采集沉积物柱状样，对沉积物柱状样中总有机碳（TOC）、总氮（TN）、磷（P）、生物硅（BSi）含量以及碳、氮稳定同位素组成（
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基于2018年4月温盐流断面观测、卫星遥感和模式再分析数据，本文分析了南海西北部陆坡海区一个异常反气旋涡的声场特性与声传播效应。结果表明，该反气旋具有透镜式温盐结构、表层冷核和更浅的混合层深度，流速次表层强化。不同于正常反气旋涡声速等值线的下凹，异常反气旋涡声速分布呈现上凸下凹的透镜式结构。涡心表层声速小于涡外，呈现负异常（<−2 m/s），次表层则为正异常（>11 m/s），这使得原有海区声速双跃层厚度上下延伸共47 m。当声源位于涡外陆架向外海传播时，与正常反气旋涡旋相反，异常反气旋涡破坏表面声道，减小声传播距离；声源在涡外深海向陆架传播时，异常反气旋涡则与正常反气旋涡类似，声能汇聚区的位置相比无涡旋时后移和下移，最大距离分别超过24 km和0.3 km。声源位于涡旋内部向外海传播时，异常反气旋涡使得声线反转深度加深，声能汇聚区间距加大1倍，正常反气旋涡中则未见这一现象。
基于2018年4月温盐流断面观测、卫星遥感和模式再分析数据，本文分析了南海西北部陆坡海区一个异常反气旋涡的声场特性与声传播效应。结果表明，该反气旋具有透镜式温盐结构、表层冷核和更浅的混合层深度，流速次表层强化。不同于正常反气旋涡声速等值线的下凹，异常反气旋涡声速分布呈现上凸下凹的透镜式结构。涡心表层声速小于涡外，呈现负异常（<−2 m/s），次表层则为正异常（>11 m/s），这使得原有海区声速双跃层厚度上下延伸共47 m。当声源位于涡外陆架向外海传播时，与正常反气旋涡旋相反，异常反气旋涡破坏表面声道，减小声传播距离；声源在涡外深海向陆架传播时，异常反气旋涡则与正常反气旋涡类似，声能汇聚区的位置相比无涡旋时后移和下移，最大距离分别超过24 km和0.3 km。声源位于涡旋内部向外海传播时，异常反气旋涡使得声线反转深度加深，声能汇聚区间距加大1倍，正常反气旋涡中则未见这一现象。
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气候变化背景下，区域质量海平面变化速率不一。其中，陆地向海水输送的淡水在负荷自吸效应与极移反馈共同作用下形成质量海平面的时空异质性变化，即海平面指纹，是质量海平面中的重要组成部分。本文利用三套陆地水储量异常数据，采用考虑负荷自吸效应与极移反馈的海平面方程，模拟三种情景下的海平面指纹，分别为（1）吻合实际冰川物质平衡的情景；（2）吻合近期气候变化速率的情景；（3）仅考虑气候自然变率的情景。基于模拟结果，分析多情景下海平面指纹的演化特征，并评估其对观测质量海平面异常的贡献。研究表明：格陵兰岛、阿拉斯加、高加索及中东地区、南安第斯山脉和南极洲等地区的冰川消融主导海平面指纹的趋势项。吻合实际冰川物质平衡的情景能更好地再现观测质量海平面异常趋势项的全球分布格局，表现为与GRACE/GRACE-FO结果的空间相似系数为0.31、与测高卫星结果的空间相似系数为0.71。非冰川区域陆地水储量异常则更好地再现观测质量海平面异常的振幅项，表现为仅考虑气候自然变率情景下的海平面指纹与GRACE/GRACE-FO结果的空间相似系数为0.67、与测高卫星结果的空间相似系数为0.84。低纬海域质量海平面异常主要贡献源是海平面指纹。
气候变化背景下，区域质量海平面变化速率不一。其中，陆地向海水输送的淡水在负荷自吸效应与极移反馈共同作用下形成质量海平面的时空异质性变化，即海平面指纹，是质量海平面中的重要组成部分。本文利用三套陆地水储量异常数据，采用考虑负荷自吸效应与极移反馈的海平面方程，模拟三种情景下的海平面指纹，分别为（1）吻合实际冰川物质平衡的情景；（2）吻合近期气候变化速率的情景；（3）仅考虑气候自然变率的情景。基于模拟结果，分析多情景下海平面指纹的演化特征，并评估其对观测质量海平面异常的贡献。研究表明：格陵兰岛、阿拉斯加、高加索及中东地区、南安第斯山脉和南极洲等地区的冰川消融主导海平面指纹的趋势项。吻合实际冰川物质平衡的情景能更好地再现观测质量海平面异常趋势项的全球分布格局，表现为与GRACE/GRACE-FO结果的空间相似系数为0.31、与测高卫星结果的空间相似系数为0.71。非冰川区域陆地水储量异常则更好地再现观测质量海平面异常的振幅项，表现为仅考虑气候自然变率情景下的海平面指纹与GRACE/GRACE-FO结果的空间相似系数为0.67、与测高卫星结果的空间相似系数为0.84。低纬海域质量海平面异常主要贡献源是海平面指纹。
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doi: 10.12284/hyxb0000-00
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为了解广西涠洲岛海域浮游动物群落结构与环境因子的关系，探究海岛附近海域浮游动物群落季节变化规律，于2022年1月（冬）、4月（春）、8月（夏）、11月（秋）在广西涠洲岛海域的浮游动物进行采样，分析浮游动物种类组成、丰度、生物量和优势种在4个季节间的变化特征及其主要环境影响因素。全年4季共鉴定出浮游动物224种（类），包括浮游幼虫25种（类），隶属于18个类群，以桡足类最多（78种），水螅水母类次之（35种）。浮游动物种类数量呈现出春>秋>冬>夏的季节变化特征，种类组成上呈现春>冬>秋>夏的季节变化特征，优势类群在季节上存在桡足类—赤潮生物和胶质性生物—毛颚类—桡足类的更替现象，浮游动物群落结构季节变化特征明显。浮游动物的年平均丰度和生物量分别为（246.50±158.75） ind/m3和（126.08±192.27） mg/m3，春季的丰度和生物量均最高（712.80±630.28） ind/m3和（367.79±264.33） mg/m3，冬季的丰度最低（62.29±29.56） ind/m3，夏季的生物量最低（35.48±19.88） mg/m3，丰度和生物量均存在明显的季节变化。RDA结果显示水温、盐度、营养盐和叶绿素a是影响广西涠洲岛海域浮游动物群落结构季节变化的主要环境因素，海洋季风引起水团发生季节性变化驱动着浮游动物优势种的演替。研究海域浮游动物的重要类群桡足类丰度季节变化特征与布氏鲸在涠洲岛海域的迁徙规律吻合，表明渔业基础饵料生物影响着布氏鲸的迁徙活动。此外，春季原生动物和胶质性生物大量增殖生长引起桡足类优势度下降的现象对涠洲岛海域产生的生态影响值得关注与探究。
为了解广西涠洲岛海域浮游动物群落结构与环境因子的关系，探究海岛附近海域浮游动物群落季节变化规律，于2022年1月（冬）、4月（春）、8月（夏）、11月（秋）在广西涠洲岛海域的浮游动物进行采样，分析浮游动物种类组成、丰度、生物量和优势种在4个季节间的变化特征及其主要环境影响因素。全年4季共鉴定出浮游动物224种（类），包括浮游幼虫25种（类），隶属于18个类群，以桡足类最多（78种），水螅水母类次之（35种）。浮游动物种类数量呈现出春>秋>冬>夏的季节变化特征，种类组成上呈现春>冬>秋>夏的季节变化特征，优势类群在季节上存在桡足类—赤潮生物和胶质性生物—毛颚类—桡足类的更替现象，浮游动物群落结构季节变化特征明显。浮游动物的年平均丰度和生物量分别为（246.50±158.75） ind/m3和（126.08±192.27） mg/m3，春季的丰度和生物量均最高（712.80±630.28） ind/m3和（367.79±264.33） mg/m3，冬季的丰度最低（62.29±29.56） ind/m3，夏季的生物量最低（35.48±19.88） mg/m3，丰度和生物量均存在明显的季节变化。RDA结果显示水温、盐度、营养盐和叶绿素a是影响广西涠洲岛海域浮游动物群落结构季节变化的主要环境因素，海洋季风引起水团发生季节性变化驱动着浮游动物优势种的演替。研究海域浮游动物的重要类群桡足类丰度季节变化特征与布氏鲸在涠洲岛海域的迁徙规律吻合，表明渔业基础饵料生物影响着布氏鲸的迁徙活动。此外，春季原生动物和胶质性生物大量增殖生长引起桡足类优势度下降的现象对涠洲岛海域产生的生态影响值得关注与探究。
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海南岛海岸以岬湾海滩为主，是我国重要的滨海旅游目的地，也是裂流引起滨海溺水事故的高发地。为研究海南岛岬湾海滩裂流的分布特征，从海南环岛54个岬湾海滩近20年的卫星影像中解译裂流的发生情况，统计裂流的分布特征，并与现场调查结果对比。结果表明：在区域分布上，海南岛东岸和南岸岬湾的裂流发生率明显大于西岸和北岸；在位置分布上，岬湾中部的海滩裂流数量高于两侧；在几何特征上，裂流的平均长度与平均宽度、平均间距均呈正相关，但裂流的平均宽度、平均数量与裂流间距均无显著相关性。波浪环境对裂流密度影响明显，表现为裂流密度随平均有效波高、平均波周期、入射波功率和入射波能的增加均减小。岬湾尺度对裂流发生数量影响明显，表现为岬湾宽度、岬湾凹入度和岬角长度与湾内裂流数量均呈正相关，但岸线曲率与湾内裂流数量无显著相关性。卫星影像解译裂流发生情况与现场调查结果和裂流风险评价模型的结果基本一致，相关结论可为海南岛海滩安全管理和裂流预警工作提供参考。
海南岛海岸以岬湾海滩为主，是我国重要的滨海旅游目的地，也是裂流引起滨海溺水事故的高发地。为研究海南岛岬湾海滩裂流的分布特征，从海南环岛54个岬湾海滩近20年的卫星影像中解译裂流的发生情况，统计裂流的分布特征，并与现场调查结果对比。结果表明：在区域分布上，海南岛东岸和南岸岬湾的裂流发生率明显大于西岸和北岸；在位置分布上，岬湾中部的海滩裂流数量高于两侧；在几何特征上，裂流的平均长度与平均宽度、平均间距均呈正相关，但裂流的平均宽度、平均数量与裂流间距均无显著相关性。波浪环境对裂流密度影响明显，表现为裂流密度随平均有效波高、平均波周期、入射波功率和入射波能的增加均减小。岬湾尺度对裂流发生数量影响明显，表现为岬湾宽度、岬湾凹入度和岬角长度与湾内裂流数量均呈正相关，但岸线曲率与湾内裂流数量无显著相关性。卫星影像解译裂流发生情况与现场调查结果和裂流风险评价模型的结果基本一致，相关结论可为海南岛海滩安全管理和裂流预警工作提供参考。
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doi: 10.12284/hyxb2024-04
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为探究河北省祥云湾人工鱼礁区浮游植物群落结构特征的时空变化规律，明确人工鱼礁区建设对浮游植物的养护效果及其与环境因子的关系，于2021年5月、8月、11月和2022年1月对祥云湾人工鱼礁区及对照区海域开展了网采浮游植物和关键环境因子季度调查。结果表明，4个季度共发现浮游植物3门39属70种，其中硅藻种类数最多（88.3%）；浮游植物丰度呈现显著季节变化，夏、秋季丰度最高，2处人工礁区浮游植物的年平均丰度为313.5×104 cells/m3，是对照区浮游植物丰度的1.4倍；人工礁区浮游植物的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均高于对照区，且优势种更替率为0.75～1.00，表明人工鱼礁区群落结构相比对照区更稳定；人工鱼礁区浮游植物主要类群的生物增量指数为0.9～3.6，特别是对硅藻类群的生物增量指数平均达到1.8；Pearson相关性分析显示，浮游植物丰度主要受TP、TN、NH4-N、NO2-N和DIP的影响，且各季节之间存在显著差异。研究表明，人工鱼礁建设对浮游植物具有良好的养护效果，且养护效果主要与营养盐的时空变化密切相关。
为探究河北省祥云湾人工鱼礁区浮游植物群落结构特征的时空变化规律，明确人工鱼礁区建设对浮游植物的养护效果及其与环境因子的关系，于2021年5月、8月、11月和2022年1月对祥云湾人工鱼礁区及对照区海域开展了网采浮游植物和关键环境因子季度调查。结果表明，4个季度共发现浮游植物3门39属70种，其中硅藻种类数最多（88.3%）；浮游植物丰度呈现显著季节变化，夏、秋季丰度最高，2处人工礁区浮游植物的年平均丰度为313.5×104 cells/m3，是对照区浮游植物丰度的1.4倍；人工礁区浮游植物的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均高于对照区，且优势种更替率为0.75～1.00，表明人工鱼礁区群落结构相比对照区更稳定；人工鱼礁区浮游植物主要类群的生物增量指数为0.9～3.6，特别是对硅藻类群的生物增量指数平均达到1.8；Pearson相关性分析显示，浮游植物丰度主要受TP、TN、NH4-N、NO2-N和DIP的影响，且各季节之间存在显著差异。研究表明，人工鱼礁建设对浮游植物具有良好的养护效果，且养护效果主要与营养盐的时空变化密切相关。
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doi: 10.12284/hyxb2024-03
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为探讨气候变化对长鳍金枪鱼渔获量的影响，利用中西太平洋渔业委员会统计的1960-2021年太平洋长鳍金枪鱼年度渔获量和对应的厄尔尼诺指标（Niño1+2、Niño3、Niño4以及Niño3.4）、南方涛动指数（SOI）、北大西洋涛动（NAO）、太平洋年代际涛动（PDO）、北太平洋指数（NPI）以及全球海气温度异常指标（dT）等月度数据，采用BP神经网络和变量敏感性分析法探讨了低频气候因子与长鳍金枪鱼渔获量的关系；构建了结构为6-8-1的最优BP神经网络模型，对长鳍金枪鱼渔获量进行了预测。结果表明，Niño1+2、SOI、NAO、PDO、NPI、dT为影响长鳍金枪鱼渔获量相对独立的气候因子，其对应的最佳滞后阶数依次为8年、2年、9年、0年、9年、3年。Niño1+2、SOI、NAO为影响长鳍金枪鱼渔获量的关键气候因子。长鳍金枪鱼渔获量预测值和实际值差值与实际值的比值自1971年后基本维持在15%以内，预测值与实际值变化趋势基本一致，模型拟合效果良好。
为探讨气候变化对长鳍金枪鱼渔获量的影响，利用中西太平洋渔业委员会统计的1960-2021年太平洋长鳍金枪鱼年度渔获量和对应的厄尔尼诺指标（Niño1+2、Niño3、Niño4以及Niño3.4）、南方涛动指数（SOI）、北大西洋涛动（NAO）、太平洋年代际涛动（PDO）、北太平洋指数（NPI）以及全球海气温度异常指标（dT）等月度数据，采用BP神经网络和变量敏感性分析法探讨了低频气候因子与长鳍金枪鱼渔获量的关系；构建了结构为6-8-1的最优BP神经网络模型，对长鳍金枪鱼渔获量进行了预测。结果表明，Niño1+2、SOI、NAO、PDO、NPI、dT为影响长鳍金枪鱼渔获量相对独立的气候因子，其对应的最佳滞后阶数依次为8年、2年、9年、0年、9年、3年。Niño1+2、SOI、NAO为影响长鳍金枪鱼渔获量的关键气候因子。长鳍金枪鱼渔获量预测值和实际值差值与实际值的比值自1971年后基本维持在15%以内，预测值与实际值变化趋势基本一致，模型拟合效果良好。
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doi: 10.12284/hyxb2024-02
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造礁珊瑚识别对于珊瑚礁生态系统的保护与监测具有重要意义。深度学习作为图像识别的前沿技术，在珊瑚识别领域逐渐得到应用。然而，其识别性能仍然面临挑战。其中，数据集中类别间样本数量不平衡和数据多样性欠缺是两个主要问题。前者使得深度学习模型在特征提取过程中更偏向于样本数较多的类，对少数类（尤其是濒危珊瑚）的学习能力不足进而影响其识别准确度。后者因为数据缺乏多样性使得模型无法充分学习各种珊瑚特征，进而限制了征提取的能力。鉴于此，本文提出了一种融合类别数量自适应深度数据增强和迁移学习的造礁珊瑚类型识别方法。针对第一个问题，本文利用识别结果评价指标F1-score定义的数据生成量化公式对原始深度数据增强方法DeepSMOTE进行改进，提出了类别数量自适应的深度数据增强方法DeepSMOTE-F1。该方法根据每类珊瑚的识别结果自适应地增强其样本数量，确保模型充分学习各类珊瑚特征。针对第二个问题，利用迁移学习强化了模型的提取能力。实验结果表明，在RSMAS、EILAT和EILAT2三个代表性珊瑚识别数据集上，相较于原始DeepSMOTE，本文提出的DeepSMOTE-F1识别准确率分别提升了2.88%、0.39%和1.54%；与现有的珊瑚智能识别方法相比，准确率分别提升了0.76%、1.40%和1.30%。
造礁珊瑚识别对于珊瑚礁生态系统的保护与监测具有重要意义。深度学习作为图像识别的前沿技术，在珊瑚识别领域逐渐得到应用。然而，其识别性能仍然面临挑战。其中，数据集中类别间样本数量不平衡和数据多样性欠缺是两个主要问题。前者使得深度学习模型在特征提取过程中更偏向于样本数较多的类，对少数类（尤其是濒危珊瑚）的学习能力不足进而影响其识别准确度。后者因为数据缺乏多样性使得模型无法充分学习各种珊瑚特征，进而限制了征提取的能力。鉴于此，本文提出了一种融合类别数量自适应深度数据增强和迁移学习的造礁珊瑚类型识别方法。针对第一个问题，本文利用识别结果评价指标F1-score定义的数据生成量化公式对原始深度数据增强方法DeepSMOTE进行改进，提出了类别数量自适应的深度数据增强方法DeepSMOTE-F1。该方法根据每类珊瑚的识别结果自适应地增强其样本数量，确保模型充分学习各类珊瑚特征。针对第二个问题，利用迁移学习强化了模型的提取能力。实验结果表明，在RSMAS、EILAT和EILAT2三个代表性珊瑚识别数据集上，相较于原始DeepSMOTE，本文提出的DeepSMOTE-F1识别准确率分别提升了2.88%、0.39%和1.54%；与现有的珊瑚智能识别方法相比，准确率分别提升了0.76%、1.40%和1.30%。
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doi: 10.12284/hyxb2024-01
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黑碳是大气中一种常见的吸光性颗粒物，当其沉降到冰雪表面时，可以降低反照率，增加短波辐射吸收，研究黑碳对海冰融化过程的影响具有重要的意义。本文利用CICE海冰模式进行数值模拟，并定量分析北冰洋冰雪中黑碳造成的影响。研究表明，在不同黑碳数据源的强迫下，1980-2014年间，模拟结果给出的夏季北冰洋反照率平均下降为0.82%-1.71%，最终造成海冰面积下降了0.97%-1.93%。不同黑碳沉降强迫下的模拟结果均显示，1980-1995年，北冰洋区域黑碳对反照率的影响呈现减少趋势，约为−0.07%/dec至−0.2%/dec，但在1996-2014年，黑碳影响转为增加趋势，约为0.01%/dec至0.07%/dec。在低纬度海区，由于海冰的消退，黑碳的辐射效应呈现减少趋势，而在高纬度海区，由于多年冰内黑碳的累积效应，黑碳的辐射影响呈现增强效应。
黑碳是大气中一种常见的吸光性颗粒物，当其沉降到冰雪表面时，可以降低反照率，增加短波辐射吸收，研究黑碳对海冰融化过程的影响具有重要的意义。本文利用CICE海冰模式进行数值模拟，并定量分析北冰洋冰雪中黑碳造成的影响。研究表明，在不同黑碳数据源的强迫下，1980-2014年间，模拟结果给出的夏季北冰洋反照率平均下降为0.82%-1.71%，最终造成海冰面积下降了0.97%-1.93%。不同黑碳沉降强迫下的模拟结果均显示，1980-1995年，北冰洋区域黑碳对反照率的影响呈现减少趋势，约为−0.07%/dec至−0.2%/dec，但在1996-2014年，黑碳影响转为增加趋势，约为0.01%/dec至0.07%/dec。在低纬度海区，由于海冰的消退，黑碳的辐射效应呈现减少趋势，而在高纬度海区，由于多年冰内黑碳的累积效应，黑碳的辐射影响呈现增强效应。
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溢油是海洋生态环境监测的重点对象。合成孔径雷达、光学遥感与热红外遥感等卫星技术开展海洋溢油监测的机理已得到阐明，发挥多源遥感的技术特点和应用优势，实现海洋溢油的精准监测与量化评估，为海洋环境保护提供重要的技术支撑。2021年4月27日巴拿马籍“义海”轮与利比里亚籍“交响乐”油轮在青岛外海发生碰撞，导致约9400 吨船载货油泄漏入海。本文利用多源卫星遥感数据，监测并分析了该事故海域的溢油污染覆盖状况及其乳化溢油分布特征。基于溢油多源遥感响应机理与响应特征，优化了多源卫星遥感数据的处理流程，实现了溢油覆盖区域的识别与多种溢油污染类型的分类。结果表明：2021年5月1日至5月22日，“交响乐”轮溢油污染事件累积溢油像元覆盖面积为2368.7 km2，其中乳化溢油像元覆盖面积为1019.3 km2，乳化油面积占比达43.0%，单日最大溢油像元面积达734 km2；多源遥感监测结果可以互为验证，光学遥感更具备识别不同溢油污染的能力，其中乳化溢油代表了污染危害的关键所在，从而提高了海洋溢油污染的监测评估精度，为溢油污染事件的危害评估与精细化监测提供可靠的技术与方法参考。
溢油是海洋生态环境监测的重点对象。合成孔径雷达、光学遥感与热红外遥感等卫星技术开展海洋溢油监测的机理已得到阐明，发挥多源遥感的技术特点和应用优势，实现海洋溢油的精准监测与量化评估，为海洋环境保护提供重要的技术支撑。2021年4月27日巴拿马籍“义海”轮与利比里亚籍“交响乐”油轮在青岛外海发生碰撞，导致约
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南海夏季盛行西南季风，琼东、雷州半岛东部及粤东沿岸海域季节性上升流经常发生，且受到广泛的关注。本文在处理了南海北部的历史水文调查资料时发现，除了直达海面的上升流频发区域外，还存在次表层上升流分布形态：强西南季风下，贯穿琼东、粤西、粤东沿岸的次表层上升流；粤西陆架大区域次表层上升流；珠江口外冲淡水驱动的上升流；粤东海湾陆架底层水入侵及湾内气旋环流。这些分布形态在已有文献中未见报道，或关注不多。除了夏季强西南季风的Ekman输送、风应力旋度产生的Ekman泵吸，南海海盆尺度环流的底边界层Ekman效应可能是次表层贯穿上升流不能忽略的驱动机制。上升流同期的大气环流形态表明，南海北部正风应力旋度Ekman泵吸似乎是粤西陆架次表层上升流的主要驱动机制。正风应力旋度与珠江冲淡水联合驱动了粤西陆架气旋型环流。气旋型环流的辐散利于粤西陆架次表层上升流的形成与维持。在粤东海湾，西南季风驱动的湾内垂向环流，及水平气旋型环流是陆架底层水入侵海湾的主要驱动机制。大亚湾内核电温排水热力羽流利于湾内气旋环流的加强。海湾岬角利于红海湾气旋环流的形成。除了Ekman效应，上升流形成机制还需关注更多的动力因素。
南海夏季盛行西南季风，琼东、雷州半岛东部及粤东沿岸海域季节性上升流经常发生，且受到广泛的关注。本文在处理了南海北部的历史水文调查资料时发现，除了直达海面的上升流频发区域外，还存在次表层上升流分布形态：强西南季风下，贯穿琼东、粤西、粤东沿岸的次表层上升流；粤西陆架大区域次表层上升流；珠江口外冲淡水驱动的上升流；粤东海湾陆架底层水入侵及湾内气旋环流。这些分布形态在已有文献中未见报道，或关注不多。除了夏季强西南季风的Ekman输送、风应力旋度产生的Ekman泵吸，南海海盆尺度环流的底边界层Ekman效应可能是次表层贯穿上升流不能忽略的驱动机制。上升流同期的大气环流形态表明，南海北部正风应力旋度Ekman泵吸似乎是粤西陆架次表层上升流的主要驱动机制。正风应力旋度与珠江冲淡水联合驱动了粤西陆架气旋型环流。气旋型环流的辐散利于粤西陆架次表层上升流的形成与维持。在粤东海湾，西南季风驱动的湾内垂向环流，及水平气旋型环流是陆架底层水入侵海湾的主要驱动机制。大亚湾内核电温排水热力羽流利于湾内气旋环流的加强。海湾岬角利于红海湾气旋环流的形成。除了Ekman效应，上升流形成机制还需关注更多的动力因素。
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doi: 10.12284/hyxb2024000
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渤海海域莱州湾凹陷沙四上亚段至沙三下亚段广泛发育砂质滩坝与混积滩坝，具有良好的勘探潜力。但有关滩坝的沉积特征、成因机制及演化模式不清，严重制约了该类沉积的勘探与预测。因此，本文综合利用钻井、录井、地震等资料，精细恢复了研究区的微古地貌，明确了多级缓坡地貌对研究区不同位置滩坝发育的控制作用，总结了其沉积特征及主控因素，构建了沉积模式。结果表明：（1）砂质滩坝主要发育于沙四上亚段辫状河三角洲前端侧翼，主要受一级缓坡迎风地貌、强物源供给、古风向共同控制。（2）厚层混积滩坝主要发育在沙四上亚段次级缓坡迎风带，受古地貌、中-强物源、强沿岸流的共同影响。（3）薄层混积滩坝发育在沙三下亚段一级缓坡迎风带，受古地貌、弱物源、古风向、沿岸流的综合影响。通过对多级缓坡地貌的划分，沉积模式的建立，有助于预测滩坝砂体的分布，为渤海湾盆地滩坝砂体的勘探提供借鉴。
渤海海域莱州湾凹陷沙四上亚段至沙三下亚段广泛发育砂质滩坝与混积滩坝，具有良好的勘探潜力。但有关滩坝的沉积特征、成因机制及演化模式不清，严重制约了该类沉积的勘探与预测。因此，本文综合利用钻井、录井、地震等资料，精细恢复了研究区的微古地貌，明确了多级缓坡地貌对研究区不同位置滩坝发育的控制作用，总结了其沉积特征及主控因素，构建了沉积模式。结果表明：（1）砂质滩坝主要发育于沙四上亚段辫状河三角洲前端侧翼，主要受一级缓坡迎风地貌、强物源供给、古风向共同控制。（2）厚层混积滩坝主要发育在沙四上亚段次级缓坡迎风带，受古地貌、中-强物源、强沿岸流的共同影响。（3）薄层混积滩坝发育在沙三下亚段一级缓坡迎风带，受古地貌、弱物源、古风向、沿岸流的综合影响。通过对多级缓坡地貌的划分，沉积模式的建立，有助于预测滩坝砂体的分布，为渤海湾盆地滩坝砂体的勘探提供借鉴。
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在全球变暖的背景下，北极出现了冻土退化、夏季海冰减少、陆地径流增加和沿岸侵蚀加剧等一系列变化。随着全球变暖，封存于冻土中的有机碳（OC）正在向海加速迁移和释放，这将影响北冰洋的碳循环的格局，但目前鲜有证据能直接证实这一推论。本文通过分析楚科奇海两根百年尺度沉积岩芯的木质素和碳同位素，讨论了其所埋藏的有机质的来源和剖面变化情况。结果显示楚科奇海柱状沉积物中的有机碳来源于陆生C3植物的草本组织和海洋源生产的混合贡献；沉积物中木质素的绝对含量Σ8呈现上升趋势，证明随着全球变暖，更多的陆源物质被输运到楚科奇海。本研究表明人类活动引起的全球变暖确实增加了冻土有机碳向海的迁移，陆源输入增强导致的木质素含量增加是百年尺度下全球变暖导致冻土融化增强的直接证据。
在全球变暖的背景下，北极出现了冻土退化、夏季海冰减少、陆地径流增加和沿岸侵蚀加剧等一系列变化。随着全球变暖，封存于冻土中的有机碳（OC）正在向海加速迁移和释放，这将影响北冰洋的碳循环的格局，但目前鲜有证据能直接证实这一推论。本文通过分析楚科奇海两根百年尺度沉积岩芯的木质素和碳同位素，讨论了其所埋藏的有机质的来源和剖面变化情况。结果显示楚科奇海柱状沉积物中的有机碳来源于陆生C3植物的草本组织和海洋源生产的混合贡献；沉积物中木质素的绝对含量Σ8呈现上升趋势，证明随着全球变暖，更多的陆源物质被输运到楚科奇海。本研究表明人类活动引起的全球变暖确实增加了冻土有机碳向海的迁移，陆源输入增强导致的木质素含量增加是百年尺度下全球变暖导致冻土融化增强的直接证据。
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潮汐在海洋能量的传递和混合过程中起着重要的作用，为维持全球热盐环流提供了主要的能量，影响着全球的海洋环流。此前已有工作在低分辨率的、单独的海洋模式中研究潮汐作用对海洋环流状态的敏感性，为进一步研究潮汐作用对环流和气候状态的敏感性，有必要将潮强迫引入到气候耦合模式中。本文成功地将8个主要平衡分潮显式地加入到耦合模式FGOALS-g3中，并评估了其对全球海洋潮汐的模拟能力，对于进一步研究潮汐对大尺度环流及气候状态的影响有重要意义。本文通过对模拟的海表面高度数据进行潮汐调和分析，得到各个分潮的调和常数，并将其与全球潮汐模型TPXO9和FES2014，以及开放海洋潮汐数据集st102进行对比。结果表明，FGOALS-g3耦合模式可以合理地模拟全球海洋中的正压潮，模拟结果与潮汐模型和实测数据集相比均比较接近。与这两套全球潮汐模型相比，均方误差均相对较小，且误差大多分布在振幅较大的区域。与st102数据集相比，FGOALS-g3模拟的8个主要分潮的平均振幅相对误差均在10%以内，且总均方误差均小于10 cm。
潮汐在海洋能量的传递和混合过程中起着重要的作用，为维持全球热盐环流提供了主要的能量，影响着全球的海洋环流。此前已有工作在低分辨率的、单独的海洋模式中研究潮汐作用对海洋环流状态的敏感性，为进一步研究潮汐作用对环流和气候状态的敏感性，有必要将潮强迫引入到气候耦合模式中。本文成功地将8个主要平衡分潮显式地加入到耦合模式FGOALS-g3中，并评估了其对全球海洋潮汐的模拟能力，对于进一步研究潮汐对大尺度环流及气候状态的影响有重要意义。本文通过对模拟的海表面高度数据进行潮汐调和分析，得到各个分潮的调和常数，并将其与全球潮汐模型TPXO9和FES2014，以及开放海洋潮汐数据集st102进行对比。结果表明，FGOALS-g3耦合模式可以合理地模拟全球海洋中的正压潮，模拟结果与潮汐模型和实测数据集相比均比较接近。与这两套全球潮汐模型相比，均方误差均相对较小，且误差大多分布在振幅较大的区域。与st102数据集相比，FGOALS-g3模拟的8个主要分潮的平均振幅相对误差均在10%以内，且总均方误差均小于10 cm。
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沿海声层析（Coastal Acoustic Tomography,简称CAT）是利用高频声信号实现近海大范围流场观测的有效手段，但其直接观测范围仍然有限。海洋数值模式提供了一种存在仿真误差的大范围海洋背景场，将CAT观测结果与海洋背景结果同化，可以提高流场结果的分辨率和准确度。本文提出一种利用流函数拟合海洋模式流场结果并使用集合卡尔曼滤波算法同化CAT数据的方法，获得更大范围的海洋水平二维流场结果。同化研究以非结构化网格有限体积海洋数值模式（Finite-Volume Community Ocean Model，简称FVCOM）作为背景场，以2016年6月1日至3日在印度尼西亚巴厘海峡（Bali Strait）进行的4站CAT实验作为观测数据。经过背景场流函数拟合和CAT数据同化，获得巴厘海峡二维流场。同化结果分别与同期观测结果和潮位数据对比，发现流函数拟合同化后的流场能更准确地描述巴厘海峡涨落潮和流量情况，通过引入CAT数据与流场的函数关系，可以有效地降低海洋模式的误差和原观测数据的稀疏性。
沿海声层析（Coastal Acoustic Tomography,简称CAT）是利用高频声信号实现近海大范围流场观测的有效手段，但其直接观测范围仍然有限。海洋数值模式提供了一种存在仿真误差的大范围海洋背景场，将CAT观测结果与海洋背景结果同化，可以提高流场结果的分辨率和准确度。本文提出一种利用流函数拟合海洋模式流场结果并使用集合卡尔曼滤波算法同化CAT数据的方法，获得更大范围的海洋水平二维流场结果。同化研究以非结构化网格有限体积海洋数值模式（Finite-Volume Community Ocean Model，简称FVCOM）作为背景场，以2016年6月1日至3日在印度尼西亚巴厘海峡（Bali Strait）进行的4站CAT实验作为观测数据。经过背景场流函数拟合和CAT数据同化，获得巴厘海峡二维流场。同化结果分别与同期观测结果和潮位数据对比，发现流函数拟合同化后的流场能更准确地描述巴厘海峡涨落潮和流量情况，通过引入CAT数据与流场的函数关系，可以有效地降低海洋模式的误差和原观测数据的稀疏性。
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利用深海潜标搭载的声学多普勒流速剖面仪得到的后向散射强度，研究了南海北部声散射层的昼夜垂直迁移和内孤立波对其的影响。观测结果表明：受浮游动物影响，声散射层主要表现为“昼沉夜浮”，日出前约1 h至日出期间向下移动，日落至日落后约1 h期间向上移动，平均迁移速度为4.7 cm/s（上移）和5.8 cm/s（下移）。此外，经过观测海域的内孤立波引起一对先向下后向上的垂向流，最大垂向流速超过50 cm/s，导致声散射层发生数十至上百米的起伏，海洋上层的声学后向散射强度在内孤立波波谷处达到极大值。进一步的研究显示日间出现内孤立波垂向流速与深度平均后向散射强度变化幅度相关性比夜间的内孤立波高。在两种类型波动引起的垂向流速相当时，日间的深度平均后向散射强度变化幅度通常大于夜间。
利用深海潜标搭载的声学多普勒流速剖面仪得到的后向散射强度，研究了南海北部声散射层的昼夜垂直迁移和内孤立波对其的影响。观测结果表明：受浮游动物影响，声散射层主要表现为“昼沉夜浮”，日出前约1 h至日出期间向下移动，日落至日落后约1 h期间向上移动，平均迁移速度为4.7 cm/s（上移）和5.8 cm/s（下移）。此外，经过观测海域的内孤立波引起一对先向下后向上的垂向流，最大垂向流速超过50 cm/s，导致声散射层发生数十至上百米的起伏，海洋上层的声学后向散射强度在内孤立波波谷处达到极大值。进一步的研究显示日间出现内孤立波垂向流速与深度平均后向散射强度变化幅度相关性比夜间的内孤立波高。在两种类型波动引起的垂向流速相当时，日间的深度平均后向散射强度变化幅度通常大于夜间。
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海冰是全球气候变化的指示剂，北极海冰的变化关系到全球变暖、海平面上升等。针对传统语义分割模型对海冰进行提取时存在细节提取不精确、提取速度慢等问题，构建了一种改进DeepLabV3+的海冰提取方法。首先，将主干网络Xception替换为MobileNetV2，在保证海冰提取精度的同时大幅度降低模型参数量，节约时间；其次，将ASPP改进为DenseASPP，在进行海冰的多尺度特征提取时进一步扩大感受野，获得更为密集的特征；最后，引入坐标注意力机制，同时强化关注通道和空间上的特征，加强海冰边缘细节信息提取。选取北极格陵兰海为实验区，通过对该海域2020年-2022年间冬季的10景Sentinel-1A双极化SAR影像进行处理、标注之后形成数据集进行实验，对比U-Net、PSPNet和DeepLabV3+等经典模型。结果表明：本文方法的mIoU达到了88.46%，mPA达到了94.16%。相较于传统DeepLabV3+，mIoU提高了2.35%，mPA提高了2.90%，参数量和GFLOPs分别减少了45.08M和106.01G，同时训练模型时间和提取海冰时间分别减少了68%和30%。对比U-Net、PSPNet等模型，同样取得了最优结果。与其他模型相比，本文新构建的模型对海冰特征的学习能力更强，能获取更多海冰细节信息，并大幅度节约用时，能够为研究全球变暖环境下的海冰退化监测问题提供技术支持。
海冰是全球气候变化的指示剂，北极海冰的变化关系到全球变暖、海平面上升等。针对传统语义分割模型对海冰进行提取时存在细节提取不精确、提取速度慢等问题，构建了一种改进DeepLabV3+的海冰提取方法。首先，将主干网络Xception替换为MobileNetV2，在保证海冰提取精度的同时大幅度降低模型参数量，节约时间；其次，将ASPP改进为DenseASPP，在进行海冰的多尺度特征提取时进一步扩大感受野，获得更为密集的特征；最后，引入坐标注意力机制，同时强化关注通道和空间上的特征，加强海冰边缘细节信息提取。选取北极格陵兰海为实验区，通过对该海域2020年-2022年间冬季的10景Sentinel-1A双极化SAR影像进行处理、标注之后形成数据集进行实验，对比U-Net、PSPNet和DeepLabV3+等经典模型。结果表明：本文方法的mIoU达到了88.46%，mPA达到了94.16%。相较于传统DeepLabV3+，mIoU提高了2.35%，mPA提高了2.90%，参数量和GFLOPs分别减少了45.08M和106.01G，同时训练模型时间和提取海冰时间分别减少了68%和30%。对比U-Net、PSPNet等模型，同样取得了最优结果。与其他模型相比，本文新构建的模型对海冰特征的学习能力更强，能获取更多海冰细节信息，并大幅度节约用时，能够为研究全球变暖环境下的海冰退化监测问题提供技术支持。
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南极海冰是极地气候系统的重要组成部分，对全球气候有着深远影响。海冰厚度作为海冰的关键属性之一，了解其时空分布特征和变化趋势对理解和预估气候变化进程具有重要意义。然而，目前对于南极海冰厚度的监测局限在时空分布有限的实地观测和短时间序列的卫星观测阶段，长时间序列的冰厚数据仍然缺失。针对这一问题，基于时空连续的卫星雷达高度计Envisat和CryoSat-2，构建了一致性较高的雷达干舷高度数据，定量估算了高度计雷达信号在积雪中的穿透深度，发展了一种适用于南极海冰的厚度遥感估算方法。估算的冰厚与Australian Antarctic Data Centre实测数据的平均绝对偏差约为0.28 m；与ICESat激光雷达高度计冰厚的平均绝对偏差约为0.65 m，相关系数为0.71，一致性较高。2002—2023年南极海冰厚度时空变化分析结果表明，厚冰主要分布于西威德尔海和别林斯高晋海/阿蒙森海，其他海域海冰相对较薄。南极海冰厚度在2011年之前呈现轻微降低趋势，在2011年后加速降低（−0.03 m/yr）。南极海冰厚度的分布和变化趋势存在明显的季节和区域特征。
南极海冰是极地气候系统的重要组成部分，对全球气候有着深远影响。海冰厚度作为海冰的关键属性之一，了解其时空分布特征和变化趋势对理解和预估气候变化进程具有重要意义。然而，目前对于南极海冰厚度的监测局限在时空分布有限的实地观测和短时间序列的卫星观测阶段，长时间序列的冰厚数据仍然缺失。针对这一问题，基于时空连续的卫星雷达高度计Envisat和CryoSat-2，构建了一致性较高的雷达干舷高度数据，定量估算了高度计雷达信号在积雪中的穿透深度，发展了一种适用于南极海冰的厚度遥感估算方法。估算的冰厚与Australian Antarctic Data Centre实测数据的平均绝对偏差约为0.28 m；与ICESat激光雷达高度计冰厚的平均绝对偏差约为0.65 m，相关系数为0.71，一致性较高。2002—2023年南极海冰厚度时空变化分析结果表明，厚冰主要分布于西威德尔海和别林斯高晋海/阿蒙森海，其他海域海冰相对较薄。南极海冰厚度在2011年之前呈现轻微降低趋势，在2011年后加速降低（−0.03 m/yr）。南极海冰厚度的分布和变化趋势存在明显的季节和区域特征。
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doi: 10.12284/hyxb2024031
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新生古储的潜山油气已成为我国海域盆地的重要勘探领域。渤海湾盆地的沙西北地区是一个典型碳酸盐岩潜山带，由于对其发育的多期裂缝的控储作用及与之相关的岩溶性质缺乏研究，制约了碳酸盐岩潜山的油气勘探。本文通过详细分析沙西北地区碳酸盐岩潜山储层缝-洞系统发育特征，研究裂缝与岩溶的控储作用。结果表明，渤海海域渤中西南环下古生界碳酸盐岩潜山属于裂缝相关岩溶储层，储集空间主要为溶蚀孔洞、构造裂缝和沿构造裂缝溶蚀扩大孔洞，优质储层具有岩性选择性，泥晶白云岩和细晶白云岩发育的裂缝和溶蚀孔洞更好。储层主要发育3期裂缝，NW向和NEE向剪裂缝主要与印支期和燕山末期的两次构造挤压有关，第三期WE向张裂缝则与喜山期的拉张运动有关，挤压作用是形成高密度缝的主要机制，后期的伸展作用是裂缝松弛形成储集空间的必要条件。下古生界碳酸盐岩潜山储层经历了3期岩溶作用，分别为加里东稳定构造背景的岩溶、印支期挤压褶皱成山背景的岩溶和燕山期−新生代早期伸展背景的断块地垒岩溶。总之，渤海湾盆地沙西北地区碳酸盐岩潜山储层是多期次多类型构造−岩溶作用联合复合形成的，不同构造部位的联合复合程度差异分析是认识成储规律的重要因素。
新生古储的潜山油气已成为我国海域盆地的重要勘探领域。渤海湾盆地的沙西北地区是一个典型碳酸盐岩潜山带，由于对其发育的多期裂缝的控储作用及与之相关的岩溶性质缺乏研究，制约了碳酸盐岩潜山的油气勘探。本文通过详细分析沙西北地区碳酸盐岩潜山储层缝-洞系统发育特征，研究裂缝与岩溶的控储作用。结果表明，渤海海域渤中西南环下古生界碳酸盐岩潜山属于裂缝相关岩溶储层，储集空间主要为溶蚀孔洞、构造裂缝和沿构造裂缝溶蚀扩大孔洞，优质储层具有岩性选择性，泥晶白云岩和细晶白云岩发育的裂缝和溶蚀孔洞更好。储层主要发育3期裂缝，NW向和NEE向剪裂缝主要与印支期和燕山末期的两次构造挤压有关，第三期WE向张裂缝则与喜山期的拉张运动有关，挤压作用是形成高密度缝的主要机制，后期的伸展作用是裂缝松弛形成储集空间的必要条件。下古生界碳酸盐岩潜山储层经历了3期岩溶作用，分别为加里东稳定构造背景的岩溶、印支期挤压褶皱成山背景的岩溶和燕山期−新生代早期伸展背景的断块地垒岩溶。总之，渤海湾盆地沙西北地区碳酸盐岩潜山储层是多期次多类型构造−岩溶作用联合复合形成的，不同构造部位的联合复合程度差异分析是认识成储规律的重要因素。
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琼东南盆地乐东凹陷梅山组海底扇天然气勘探潜力大。大多数学者认为梅山组海底扇为浊流成因，但钻井岩心揭示，砂砾岩中发育粒径高达5 cm的砾石，砂砾岩段磨圆度好，分选性差，海底扇的浊流成因无法解释此类砂砾岩成因，同时，经典的海底扇模式对砂体分布预测存在局限。基于岩心、薄片观察和粒度分析，对研究区海底扇岩石学特征和沉积构造开展系统研究，提出研究区海底扇为浊流和异重流交互沉积成因，区分了浊积岩与异重岩垂向叠置序列；结合古地貌特征，建立起梅山组海底扇成因演化模式。结果表明，研究区梅山组异重岩成分成熟度低，以长石质岩屑砂岩为主，岩石分选极差、磨圆次棱角−圆状，为中−高结构成熟度；块状砂质砾岩中，砾石定向排列、逆正粒序层理、平行层理、炭屑与生物化石碎片等构造是异重流沉积的典型特征；研究区海底扇发育多期浊积岩与异重岩叠置序列，梅山组早期以浊流沉积朵叶为主，中期以异重流沉积水道为主，晚期以浊流沉积水道为主，预测研究区南部发育更有利的海底扇储集砂体。成果可以为琼东南盆地海底扇有利砂体分布预测提供依据，对油气田勘探开发目标选取具有指导意义。
琼东南盆地乐东凹陷梅山组海底扇天然气勘探潜力大。大多数学者认为梅山组海底扇为浊流成因，但钻井岩心揭示，砂砾岩中发育粒径高达5 cm的砾石，砂砾岩段磨圆度好，分选性差，海底扇的浊流成因无法解释此类砂砾岩成因，同时，经典的海底扇模式对砂体分布预测存在局限。基于岩心、薄片观察和粒度分析，对研究区海底扇岩石学特征和沉积构造开展系统研究，提出研究区海底扇为浊流和异重流交互沉积成因，区分了浊积岩与异重岩垂向叠置序列；结合古地貌特征，建立起梅山组海底扇成因演化模式。结果表明，研究区梅山组异重岩成分成熟度低，以长石质岩屑砂岩为主，岩石分选极差、磨圆次棱角−圆状，为中−高结构成熟度；块状砂质砾岩中，砾石定向排列、逆正粒序层理、平行层理、炭屑与生物化石碎片等构造是异重流沉积的典型特征；研究区海底扇发育多期浊积岩与异重岩叠置序列，梅山组早期以浊流沉积朵叶为主，中期以异重流沉积水道为主，晚期以浊流沉积水道为主，预测研究区南部发育更有利的海底扇储集砂体。成果可以为琼东南盆地海底扇有利砂体分布预测提供依据，对油气田勘探开发目标选取具有指导意义。
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利用多种观测数据、再分析数据和后向追踪模式，分析了2019年9号台风Lekima影响黄海北部期间发生的一次海雾过程，结果表明台风影响下的环流形势是此次海雾形成并影响沿海的决定性因素。来自黄海南部的暖湿气团在台风中心右侧较冷的海面凝结成雾，台风中心右侧区域的偏南气流不仅使黄海南部的暖湿空气不断向北输送，为海雾的形成和发展提供充足的水汽，同时其从黄海西岸带来的暖气团和台风中心区域的下沉气流在雾区上空形成了显著逆温层，在大气边界层内形成了“上稳下湍”的层结结构，也有利于海雾在岸滨及内陆地区的维持和发展。而台风后部水平风转向和台风中心外围增强的水平风加强了大气边界层底部的垂直风切变，从而导致的湍流混合增强和大气边界层稳定度下降是引发海雾消散的重要原因。
利用多种观测数据、再分析数据和后向追踪模式，分析了2019年9号台风Lekima影响黄海北部期间发生的一次海雾过程，结果表明台风影响下的环流形势是此次海雾形成并影响沿海的决定性因素。来自黄海南部的暖湿气团在台风中心右侧较冷的海面凝结成雾，台风中心右侧区域的偏南气流不仅使黄海南部的暖湿空气不断向北输送，为海雾的形成和发展提供充足的水汽，同时其从黄海西岸带来的暖气团和台风中心区域的下沉气流在雾区上空形成了显著逆温层，在大气边界层内形成了“上稳下湍”的层结结构，也有利于海雾在岸滨及内陆地区的维持和发展。而台风后部水平风转向和台风中心外围增强的水平风加强了大气边界层底部的垂直风切变，从而导致的湍流混合增强和大气边界层稳定度下降是引发海雾消散的重要原因。
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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。
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。
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摘要(2897)
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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。
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。
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2024, 46(7): 1-15.
doi: 10.12284/hyxb2024036
摘要:
本文利用中国新一代静止轨道气象卫星FY-4B数据开展了南海北部海域内孤立波观测及传播速度研究。首先使用500 m分辨率的全圆盘ARGI数据对FY-4B卫星可观测内波区域进行了讨论，确认了南海北部为研究区域。之后利用250 m分辨率的GHI数据使用多时相图像比较法（Multitemporal Image Comparison Method，MTI）计算了南海北部内孤立波的传播速度，其平均传播速度为1.78 m/s，东部深海区平均传播速度为3.02 m/s，向西传播至东沙群岛附近后平均速度减小至1.90 m/s，经过东沙群岛分裂后南部比北部传播速度更快，分别为2.08 m/s 和1.54 m/s；最终在向西传播到近岸区域后内孤立波传播速度减小至0.42 m/s，直至最终消散。将MTI方法与两层模式下扩展KdV方程（extended Korteweg-de Vries，eKdV）计算得到的理论传播速度进行了对比，二者相关系数达到了0.89，证明eKdV理论方程对南海北部内孤立波传播速度反演的可行性，但仍具有一定的局限。最后将实测数据与遥感影像匹配计算内孤立波传播速度的结果与单一遥感影像计算内孤立波传播速度的结果进行了比较，两者相关性达到了0.93。本文验证了静止轨道卫星光学遥感数据的高时间分辨率特点对内孤立波传播速度研究具有的较大优势，对南海北部内孤立波参数反演等研究工作具有一定意义。
本文利用中国新一代静止轨道气象卫星FY-4B数据开展了南海北部海域内孤立波观测及传播速度研究。首先使用500 m分辨率的全圆盘ARGI数据对FY-4B卫星可观测内波区域进行了讨论，确认了南海北部为研究区域。之后利用250 m分辨率的GHI数据使用多时相图像比较法（Multitemporal Image Comparison Method，MTI）计算了南海北部内孤立波的传播速度，其平均传播速度为1.78 m/s，东部深海区平均传播速度为3.02 m/s，向西传播至东沙群岛附近后平均速度减小至1.90 m/s，经过东沙群岛分裂后南部比北部传播速度更快，分别为2.08 m/s 和1.54 m/s；最终在向西传播到近岸区域后内孤立波传播速度减小至0.42 m/s，直至最终消散。将MTI方法与两层模式下扩展KdV方程（extended Korteweg-de Vries，eKdV）计算得到的理论传播速度进行了对比，二者相关系数达到了0.89，证明eKdV理论方程对南海北部内孤立波传播速度反演的可行性，但仍具有一定的局限。最后将实测数据与遥感影像匹配计算内孤立波传播速度的结果与单一遥感影像计算内孤立波传播速度的结果进行了比较，两者相关性达到了0.93。本文验证了静止轨道卫星光学遥感数据的高时间分辨率特点对内孤立波传播速度研究具有的较大优势，对南海北部内孤立波参数反演等研究工作具有一定意义。
2024, 46(7): 16-28.
doi: 10.12284/hyxb2024062
摘要:
数字水深模型（Digital Bathymetric Models，简称“DBMs”），是近海工程建设、资源开发、环境保护等领域的重要基础地理信息数据。现有全球公开DBMs产品如GEBCO（The General Bathymetric Chart of the Oceans）、SRTM（The Shuttle Radar Topography Mission）、ETOPO（Earth Topography）等在不同海域的数据类型、数据来源和产品精度均存在差异。为利用全球测深数据和DBMs产品重建中国近海水深模型，本文提出一种基于水深分区的加权融合重建框架。首先，从5个维度（整体精度、不同水深、航线剖面、地理分区、局部细节）对比分析6种常用DBMs产品的可靠性和适用性；然后，顾及水深和地形特征对研究区进行分割和分区，并选取分区内最优DBMs产品，以最小误差为约束进行最优加权融合；最后，对融合结果进行实测值恢复、平滑滤波等后处理，形成中国海岸线周边近海海域15″分辨率高精度无缝水深模型。结果表明，融合结果相比SRTM30_PLUS、GEBCO_2022、SRTM15_V2.5.5和ETOPO_2022均方根误差降低了27%、14%、14%和13%，地形细节也得到保留，证明了该融合框架的可行性，可为多数据集大规模海底地形的融合重建和及时更新提供参考。
数字水深模型（Digital Bathymetric Models，简称“DBMs”），是近海工程建设、资源开发、环境保护等领域的重要基础地理信息数据。现有全球公开DBMs产品如GEBCO（The General Bathymetric Chart of the Oceans）、SRTM（The Shuttle Radar Topography Mission）、ETOPO（Earth Topography）等在不同海域的数据类型、数据来源和产品精度均存在差异。为利用全球测深数据和DBMs产品重建中国近海水深模型，本文提出一种基于水深分区的加权融合重建框架。首先，从5个维度（整体精度、不同水深、航线剖面、地理分区、局部细节）对比分析6种常用DBMs产品的可靠性和适用性；然后，顾及水深和地形特征对研究区进行分割和分区，并选取分区内最优DBMs产品，以最小误差为约束进行最优加权融合；最后，对融合结果进行实测值恢复、平滑滤波等后处理，形成中国海岸线周边近海海域15″分辨率高精度无缝水深模型。结果表明，融合结果相比SRTM30_PLUS、GEBCO_2022、SRTM15_V2.5.5和ETOPO_2022均方根误差降低了27%、14%、14%和13%，地形细节也得到保留，证明了该融合框架的可行性，可为多数据集大规模海底地形的融合重建和及时更新提供参考。
2024, 46(7): 29-40.
doi: 10.12284/hyxb2024068
摘要:
台风会对潮滩生态系统造成严重影响，特别是对大型底栖动物群落组成及分布影响显著。台风期间现场资料匮乏，导致人们对台风如何影响生态系统的认识仍十分有限。为此，本研究选取长江口崇明东滩盐沼-光滩断面于2022年9月台风“梅花”前、中、后进行水动力观测和大型底栖动物同步采样。研究发现：（1）台风“梅花”期间，盐沼中有效波高是正常天气下的2～4倍，浪流联合剪切应力是正常天气下的10倍；（2）台风“梅花”过后1周内，盐沼中底栖动物的物种数、丰度、生物量分别是台风前的1.9倍、3.8倍、3.0倍，优势种种类（谭氏泥蟹（Ilyoplax deschampsi）、拟沼螺（Assiminea sp.）、堇拟沼螺（Assiminea violacea）、河蚬（Corbicula fluminea））比台风过境前（拟沼螺、谭氏泥蟹、河蚬）增加了一种（堇拟沼螺），第一优势种由拟沼螺变为谭氏泥蟹；（3）台风“梅花”过后1周内，盐沼中大型底栖动物的物种数、丰度和生物量均增加，而盐沼前缘光滩上大型底栖动物的丰度降低，原因是盐沼前缘光滩上的底栖动物（谭氏泥蟹、拟沼螺、河蚬）在台风导致的强水动力胁迫下，迅速迁移至水动力相对弱的盐沼中；（4）台风“梅花”过后2周，盐沼中大型底栖动物的丰度恢复。本研究结果表明盐沼植被不仅具有消浪缓流、保滩护岸等生态服务功能，还可在台风期间为底栖动物提供避难所。
台风会对潮滩生态系统造成严重影响，特别是对大型底栖动物群落组成及分布影响显著。台风期间现场资料匮乏，导致人们对台风如何影响生态系统的认识仍十分有限。为此，本研究选取长江口崇明东滩盐沼-光滩断面于2022年9月台风“梅花”前、中、后进行水动力观测和大型底栖动物同步采样。研究发现：（1）台风“梅花”期间，盐沼中有效波高是正常天气下的2～4倍，浪流联合剪切应力是正常天气下的10倍；（2）台风“梅花”过后1周内，盐沼中底栖动物的物种数、丰度、生物量分别是台风前的1.9倍、3.8倍、3.0倍，优势种种类（谭氏泥蟹（Ilyoplax deschampsi）、拟沼螺（Assiminea sp.）、堇拟沼螺（Assiminea violacea）、河蚬（Corbicula fluminea））比台风过境前（拟沼螺、谭氏泥蟹、河蚬）增加了一种（堇拟沼螺），第一优势种由拟沼螺变为谭氏泥蟹；（3）台风“梅花”过后1周内，盐沼中大型底栖动物的物种数、丰度和生物量均增加，而盐沼前缘光滩上大型底栖动物的丰度降低，原因是盐沼前缘光滩上的底栖动物（谭氏泥蟹、拟沼螺、河蚬）在台风导致的强水动力胁迫下，迅速迁移至水动力相对弱的盐沼中；（4）台风“梅花”过后2周，盐沼中大型底栖动物的丰度恢复。本研究结果表明盐沼植被不仅具有消浪缓流、保滩护岸等生态服务功能，还可在台风期间为底栖动物提供避难所。
2024, 46(7): 41-50.
doi: 10.12284/hyxb2024078
摘要:
秘鲁外海茎柔鱼是大洋性经济鱼类，其资源丰度受环境因素变化的影响较大。研究基于2018−2021年9−12月秘鲁外海茎柔鱼的渔捞日志数据，并结合卫星遥感获取海表温度（SST）、海表盐度（SSS）、海表高度（SSH）和叶绿素a浓度（Chl a）4个环境数据，运用ArcGIS和随机森林模型分析秘鲁外海茎柔鱼资源丰度与环境因子之间的关系。研究结果表明，2018−2021年9−12月茎柔鱼渔场重心分布范围集中于13°～21°S，76°～87°W海域，9−12月渔场重心呈现西北向东南方向移动趋势。随机森林模型分析结果显示，各月环境因子对秘鲁外海茎柔鱼资源丰度和分布的影响存在一定的差异性，最适SST范围16.3～18.5℃，最适SSS范围35.1～35.4，最适SSH范围0.55～0.60 m，最适Chl a浓度范围0.18～0.46 mg/m3，通过随机森林模型的CPUE预测值与名义CPUE随时间变化趋势基本一致，表明随机森林模型适用于分析秘鲁外海茎柔鱼与环境因子之间的关系。本研究对了解该海域茎柔鱼资源变动规律、指导茎柔鱼生产具有重要意义。
秘鲁外海茎柔鱼是大洋性经济鱼类，其资源丰度受环境因素变化的影响较大。研究基于2018−2021年9−12月秘鲁外海茎柔鱼的渔捞日志数据，并结合卫星遥感获取海表温度（SST）、海表盐度（SSS）、海表高度（SSH）和叶绿素a浓度（Chl a）4个环境数据，运用ArcGIS和随机森林模型分析秘鲁外海茎柔鱼资源丰度与环境因子之间的关系。研究结果表明，2018−2021年9−12月茎柔鱼渔场重心分布范围集中于13°～21°S，76°～87°W海域，9−12月渔场重心呈现西北向东南方向移动趋势。随机森林模型分析结果显示，各月环境因子对秘鲁外海茎柔鱼资源丰度和分布的影响存在一定的差异性，最适SST范围16.3～18.5℃，最适SSS范围35.1～35.4，最适SSH范围0.55～0.60 m，最适Chl a浓度范围0.18～0.46 mg/m3，通过随机森林模型的CPUE预测值与名义CPUE随时间变化趋势基本一致，表明随机森林模型适用于分析秘鲁外海茎柔鱼与环境因子之间的关系。本研究对了解该海域茎柔鱼资源变动规律、指导茎柔鱼生产具有重要意义。
2024, 46(7): 51-61.
doi: 10.12284/hyxb2024084
摘要:
为探究黄、渤海不同人工鱼礁区大型底栖动物群落的结构特征差异及评估人工鱼礁对生物资源的养护效果，于2021年秋季对黄、渤海海域4处人工鱼礁区的大型底栖动物开展了同期调查。共采集大型底栖动物61种，其中环节动物种类占比最多（47.54%）。各礁区大型底栖动物生物量均高于各自对照区，其中长礁龄礁区大型底栖动物资源养护效果最好，其平均生物量为对照区的4.19倍；各礁区的多样性指数H'和丰富度指数d也高于各自对照区，并表现出长礁龄礁区高于短礁龄礁区；ABC曲线表明，长礁龄礁区的生物群落稳定性优于短礁龄的礁区。各人工鱼礁区的优势种存在不同，多毛类为各礁区普遍存在的优势种；聚类分析及非度量多维尺度排序（NMDS）均大致将礁区调查站位分为3组，相似性分析检验（ANOSIM）表明各礁区之间的群落结构存在显著差异（R = 0.651，p < 0.01），相似性百分比分析（SIMPER）结果表明各礁区间的平均相异性百分比均在77%以上。研究结果表明人工鱼礁生境对大型底栖动物起到一定程度的养护作用，不同礁区间大型底栖动物群落存在差异，本研究可为人工鱼礁建设评价提供基础数据及依据。
为探究黄、渤海不同人工鱼礁区大型底栖动物群落的结构特征差异及评估人工鱼礁对生物资源的养护效果，于2021年秋季对黄、渤海海域4处人工鱼礁区的大型底栖动物开展了同期调查。共采集大型底栖动物61种，其中环节动物种类占比最多（47.54%）。各礁区大型底栖动物生物量均高于各自对照区，其中长礁龄礁区大型底栖动物资源养护效果最好，其平均生物量为对照区的4.19倍；各礁区的多样性指数H'和丰富度指数d也高于各自对照区，并表现出长礁龄礁区高于短礁龄礁区；ABC曲线表明，长礁龄礁区的生物群落稳定性优于短礁龄的礁区。各人工鱼礁区的优势种存在不同，多毛类为各礁区普遍存在的优势种；聚类分析及非度量多维尺度排序（NMDS）均大致将礁区调查站位分为3组，相似性分析检验（ANOSIM）表明各礁区之间的群落结构存在显著差异（R = 0.651，p < 0.01），相似性百分比分析（SIMPER）结果表明各礁区间的平均相异性百分比均在77%以上。研究结果表明人工鱼礁生境对大型底栖动物起到一定程度的养护作用，不同礁区间大型底栖动物群落存在差异，本研究可为人工鱼礁建设评价提供基础数据及依据。
2024, 46(7): 62-72.
doi: 10.12284/hyxb2024080
摘要:
黄鳍金枪鱼（Thunnus albacares）和鲣（Katsuwonus pelamis）是大洋性高度洄游物种，也是全球大洋性渔业的主要捕捞对象，其种群分布和资源密度容易受气候变化所引起的海洋环境变化影响，且存在响应滞后。为了探索气候变化对中西太平洋海域（WCPO）低龄黄鳍金枪鱼和鲣群体影响及滞后效应，本研究基于长短期记忆神经网络(LSTM)分析了海洋尼诺指数（ONI）对1982年至2021年间WCPO围网黄鳍金枪鱼和鲣单位捕捞努力量渔获量（CPUE）的影响，利用不同时间步长模拟不同滞后期（0～12个月）下CPUE对ONI响应。结果表明：LSTM适用于对黄鳍金枪鱼和鲣等大洋性种群资源密度与ONI等环境因素间滞后效应的分析；WCPO赤道南北不同海域围网黄鳍金枪鱼和鲣CPUE对ONI的响应存在滞后，且不同海域的最佳滞后期均为12个月；最佳滞后期与渔获群体年龄相当，表明WCPO黄鳍金枪鱼和鲣的繁殖能力或幼鱼存活率易受到气候变化及其引起的海洋环境变动影响，表现出时长为捕捞年龄的滞后时间。研究方法与结果为后续开展WCPO关键物种群体分布研究提供了资源变动机制上的新思路。
黄鳍金枪鱼（Thunnus albacares）和鲣（Katsuwonus pelamis）是大洋性高度洄游物种，也是全球大洋性渔业的主要捕捞对象，其种群分布和资源密度容易受气候变化所引起的海洋环境变化影响，且存在响应滞后。为了探索气候变化对中西太平洋海域（WCPO）低龄黄鳍金枪鱼和鲣群体影响及滞后效应，本研究基于长短期记忆神经网络(LSTM)分析了海洋尼诺指数（ONI）对1982年至2021年间WCPO围网黄鳍金枪鱼和鲣单位捕捞努力量渔获量（CPUE）的影响，利用不同时间步长模拟不同滞后期（0～12个月）下CPUE对ONI响应。结果表明：LSTM适用于对黄鳍金枪鱼和鲣等大洋性种群资源密度与ONI等环境因素间滞后效应的分析；WCPO赤道南北不同海域围网黄鳍金枪鱼和鲣CPUE对ONI的响应存在滞后，且不同海域的最佳滞后期均为12个月；最佳滞后期与渔获群体年龄相当，表明WCPO黄鳍金枪鱼和鲣的繁殖能力或幼鱼存活率易受到气候变化及其引起的海洋环境变动影响，表现出时长为捕捞年龄的滞后时间。研究方法与结果为后续开展WCPO关键物种群体分布研究提供了资源变动机制上的新思路。
2024, 46(7): 73-87.
doi: 10.12284/hyxb2024086
摘要:
长棘海星的暴发对我国乃至印度−太平洋海域的珊瑚礁造成了严重的破坏。鱼类捕食者被认为是控制长棘海星种群暴发的重要因素，但我国对于可捕食长棘海星的鱼类的研究尚属空白。通过采集西沙5个长棘海星暴发礁区的珊瑚礁鱼类，利用PCR技术检测了鱼肠道内容物中的长棘海星DNA，并与已报道的长棘海星鱼类捕食者进行了比较分析。结果显示，本次调查共捕获了62尾鱼，共23科36属50种。在4种鱼的肠道内容物中检测到长棘海星DNA，分别是颊吻鼻鱼（Naso lituratus）、网纹宅泥鱼（Dascyllus reticulatus）、三叶唇鱼（Cheilinus trilobatus）和赤鳍裸颊鲷（Lethrinus erythropterus）。其中颊吻鼻鱼、三叶唇鱼和赤鳍裸颊鲷为首次报道的长棘海星潜在捕食者。本研究首次鉴定了我国长棘海星潜在鱼类捕食者种类，为开发长棘海星早期防控技术提供了重要参考。
长棘海星的暴发对我国乃至印度−太平洋海域的珊瑚礁造成了严重的破坏。鱼类捕食者被认为是控制长棘海星种群暴发的重要因素，但我国对于可捕食长棘海星的鱼类的研究尚属空白。通过采集西沙5个长棘海星暴发礁区的珊瑚礁鱼类，利用PCR技术检测了鱼肠道内容物中的长棘海星DNA，并与已报道的长棘海星鱼类捕食者进行了比较分析。结果显示，本次调查共捕获了62尾鱼，共23科36属50种。在4种鱼的肠道内容物中检测到长棘海星DNA，分别是颊吻鼻鱼（Naso lituratus）、网纹宅泥鱼（Dascyllus reticulatus）、三叶唇鱼（Cheilinus trilobatus）和赤鳍裸颊鲷（Lethrinus erythropterus）。其中颊吻鼻鱼、三叶唇鱼和赤鳍裸颊鲷为首次报道的长棘海星潜在捕食者。本研究首次鉴定了我国长棘海星潜在鱼类捕食者种类，为开发长棘海星早期防控技术提供了重要参考。
2024, 46(7): 88-99.
doi: 10.12284/hyxb2024108
摘要:
生物多样性是生态系统稳定的重要生物基础。为探究东南太平洋的生物多样性及其对海域环境的响应关系，本研究基于AquaMaps数据库的物种数据，研究分析了赤道海域、厄瓜多尔以及秘鲁外海的Zeta多样性和生物多样性指数（Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数），并利用混合模型拟合分析生物多样性指数与海域环境因子的关系。结果显示，3个研究海域记录的相同物种数有118种，以鱼类为主；赤道海域Zeta多样性分析的共有物种数量为24.00，厄瓜多尔外海的为18.00，秘鲁外海的为12.00；在Zeta阶数2至Zeta阶数5之间，3个研究海域的Zeta比率增大明显，随后逐渐趋于稳定。赤道海域的Margalef指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数分别为13.34 ± 3.56，3.80 ± 0.25，0.61 ± 0.01，厄瓜多尔外海的分别为37.58 ± 36.49，4.67 ± 0.92，0.63 ± 0.02，秘鲁外海的分别为22.83 ± 18.95，4.22 ± 0.76和0.62 ± 0.02。3个研究海域之间的海表温度、盐度、叶绿素a浓度及混合层深度均存在显著差异。生物多样性指数均与海表温度和海水盐度呈显著的负效应关系，而与叶绿素a浓度和混合层深度的关系不显著。研究表明，东南太平洋赤道海域、厄瓜多尔外海及秘鲁外海的物种组成以鱼类为主，生物多样性存在海域间差异，以厄瓜多尔外海的生物多样性指数最高。
生物多样性是生态系统稳定的重要生物基础。为探究东南太平洋的生物多样性及其对海域环境的响应关系，本研究基于AquaMaps数据库的物种数据，研究分析了赤道海域、厄瓜多尔以及秘鲁外海的Zeta多样性和生物多样性指数（Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数），并利用混合模型拟合分析生物多样性指数与海域环境因子的关系。结果显示，3个研究海域记录的相同物种数有118种，以鱼类为主；赤道海域Zeta多样性分析的共有物种数量为24.00，厄瓜多尔外海的为18.00，秘鲁外海的为12.00；在Zeta阶数2至Zeta阶数5之间，3个研究海域的Zeta比率增大明显，随后逐渐趋于稳定。赤道海域的Margalef指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数分别为13.34 ± 3.56，3.80 ± 0.25，0.61 ± 0.01，厄瓜多尔外海的分别为37.58 ± 36.49，4.67 ± 0.92，0.63 ± 0.02，秘鲁外海的分别为22.83 ± 18.95，4.22 ± 0.76和0.62 ± 0.02。3个研究海域之间的海表温度、盐度、叶绿素a浓度及混合层深度均存在显著差异。生物多样性指数均与海表温度和海水盐度呈显著的负效应关系，而与叶绿素a浓度和混合层深度的关系不显著。研究表明，东南太平洋赤道海域、厄瓜多尔外海及秘鲁外海的物种组成以鱼类为主，生物多样性存在海域间差异，以厄瓜多尔外海的生物多样性指数最高。
2024, 46(7): 100-109.
doi: 10.12284/hyxb2024098
摘要:
长鳍金枪鱼（Thunnus alalunga）是大洋洄游性鱼类，其渔场分布与多种环境因子存在一定联系。根据2016−2021年的南太平洋长鳍金枪鱼延绳钓渔捞日志，利用南方涛动指数（Southern Oscilllation Index，SOI）、海表温度（Sea Surface Temperature，SST）、叶绿素（chlorophyll-a，CHLA）浓度、溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）浓度等海洋遥感资料，把时空和环境因子作为输入层，单位捕捞努力量渔获量（Catch per unit effort，CPUE）作为输出层，采用遗传算法（genetic algorithm，GA）优化结构为9-13-1的BP神经网络。GA-BP神经网络预测的均方误差（MSE）和R2分别为0.0074 和0.397，均优于BP神经网络。预测分析显示，SST和DO浓度是长鳍金枪鱼渔场重心变动的主要环境因子，CPUE较高的渔场SST范围为18～20℃，DO浓度范围为210 mmol/m3以上。预测与实际渔场重心基本一致，且标准化的CPUE与名义CPUE的时间变化趋势总体一致。研究表明，GA-BP神经网络能够较好地预测长鳍金枪鱼的渔场，为金枪鱼渔业生产与管理提供参考依据。
长鳍金枪鱼（Thunnus alalunga）是大洋洄游性鱼类，其渔场分布与多种环境因子存在一定联系。根据2016−2021年的南太平洋长鳍金枪鱼延绳钓渔捞日志，利用南方涛动指数（Southern Oscilllation Index，SOI）、海表温度（Sea Surface Temperature，SST）、叶绿素（chlorophyll-a，CHLA）浓度、溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）浓度等海洋遥感资料，把时空和环境因子作为输入层，单位捕捞努力量渔获量（Catch per unit effort，CPUE）作为输出层，采用遗传算法（genetic algorithm，GA）优化结构为9-13-1的BP神经网络。GA-BP神经网络预测的均方误差（MSE）和R2分别为
2024, 46(7): 110-119.
doi: 10.12284/hyxb2024088
摘要:
在水产养殖领域，对厚壳贻贝（Mytilus coruscus）的生长发育机制进行深入探讨，可为实现生长发育分子调控奠定理论基础。为了探究厚壳贻贝幼虫生长与发育差异基因的表达模式，本研究采用转录组测序和实时荧光定量PCR分析技术，对与生长特征相关的基因和分子途径的表达差异进行了初步研究。研究重点关注哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian Target Of Rapamycin，mTOR）信号通路在厚壳贻贝幼虫生长和发育中的影响及调节作用。通过对不同发育时期（担轮幼虫期、D形幼虫期、壳顶幼虫期、眼点幼虫期和稚贝期）的基因表达模式进行分析，结果表明mTOR信号通路可能在厚壳贻贝幼虫的生长发育中扮演一定角色，并成功鉴定出7个与生长发育相关的关键基因。随着发育过程的推进，mTOR信号通路基因在不同发育时期的表达呈现出动态变化。其中，PI3K、TSC1/2和mTOR基因的整体表达变化趋势为先上升后下降再上升，IGFI变化趋势为先上升后下降，而EIF4B、RPS6KB和AKT基因表达则整体呈现下降趋势。这一差异化的基因表达模式反映了mTOR信号通路可能在厚壳贻贝幼虫不同发育时期中对细胞命运和生物学功能的调控，从而对其生长发育产生影响。因此，我们对mTOR信号通路关键基因在厚壳贻贝幼虫生长发育中的表达模式进行了初步探究。这些基因在调控厚壳贻贝幼虫的分子功能和生长特征方面具有重要作用，为深入理解海洋双壳动物的生理适应、代谢过程和生长变异提供了基础数据。
在水产养殖领域，对厚壳贻贝（Mytilus coruscus）的生长发育机制进行深入探讨，可为实现生长发育分子调控奠定理论基础。为了探究厚壳贻贝幼虫生长与发育差异基因的表达模式，本研究采用转录组测序和实时荧光定量PCR分析技术，对与生长特征相关的基因和分子途径的表达差异进行了初步研究。研究重点关注哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian Target Of Rapamycin，mTOR）信号通路在厚壳贻贝幼虫生长和发育中的影响及调节作用。通过对不同发育时期（担轮幼虫期、D形幼虫期、壳顶幼虫期、眼点幼虫期和稚贝期）的基因表达模式进行分析，结果表明mTOR信号通路可能在厚壳贻贝幼虫的生长发育中扮演一定角色，并成功鉴定出7个与生长发育相关的关键基因。随着发育过程的推进，mTOR信号通路基因在不同发育时期的表达呈现出动态变化。其中，PI3K、TSC1/2和mTOR基因的整体表达变化趋势为先上升后下降再上升，IGFI变化趋势为先上升后下降，而EIF4B、RPS6KB和AKT基因表达则整体呈现下降趋势。这一差异化的基因表达模式反映了mTOR信号通路可能在厚壳贻贝幼虫不同发育时期中对细胞命运和生物学功能的调控，从而对其生长发育产生影响。因此，我们对mTOR信号通路关键基因在厚壳贻贝幼虫生长发育中的表达模式进行了初步探究。这些基因在调控厚壳贻贝幼虫的分子功能和生长特征方面具有重要作用，为深入理解海洋双壳动物的生理适应、代谢过程和生长变异提供了基础数据。
2024, 46(7): 120-130.
doi: 10.12284/hyxb2024060
摘要:
利用在线富集−流动注射分析方法测定了2017年10月珠江口−琼东海域和2020年9月南海东北部−中部海域（文中将两个航次研究区域统称南海北部）溶解态锰（dMn）的浓度。研究结果显示，南海北部dMn的浓度范围为0.7～8.6 nmol/L，平均浓度为（2.6 ± 1.3）nmol/L。dMn浓度的平面分布整体呈现近岸高、外海低的特点，琼东沿岸及珠江口海域dMn的浓度高于南海北部陆坡及中部海域。dMn的垂直分布呈现表层高，随深度增加逐渐降低，DO相对较低的中层水体dMn浓度升高，深层水dMn浓度较低。影响南海dMn分布的因素主要包括水团混合、颗粒物吸附−解吸和低氧环境再生。富Mn陆架水沿上层（< 80 m）向南海北部陆架海域输送。以盐度和dMn作为示踪剂研究2020年秋季黑潮次表层水对南海的入侵，结果发现入侵主要集中在24.5～25.0 kg/m3密度面上，向西延伸到117.5°E，向南延伸到20°N。南海中部中层水体（400～1 500 m，DO浓度 < 100 μmol/L）dMn浓度升高，dMn浓度与表观耗氧量（AOU）呈正相关关系，说明低氧环境再生影响南海北部dMn的分布。
利用在线富集−流动注射分析方法测定了2017年10月珠江口−琼东海域和2020年9月南海东北部−中部海域（文中将两个航次研究区域统称南海北部）溶解态锰（dMn）的浓度。研究结果显示，南海北部dMn的浓度范围为0.7～8.6 nmol/L，平均浓度为（2.6 ± 1.3）nmol/L。dMn浓度的平面分布整体呈现近岸高、外海低的特点，琼东沿岸及珠江口海域dMn的浓度高于南海北部陆坡及中部海域。dMn的垂直分布呈现表层高，随深度增加逐渐降低，DO相对较低的中层水体dMn浓度升高，深层水dMn浓度较低。影响南海dMn分布的因素主要包括水团混合、颗粒物吸附−解吸和低氧环境再生。富Mn陆架水沿上层（< 80 m）向南海北部陆架海域输送。以盐度和dMn作为示踪剂研究2020年秋季黑潮次表层水对南海的入侵，结果发现入侵主要集中在24.5～25.0 kg/m3密度面上，向西延伸到117.5°E，向南延伸到20°N。南海中部中层水体（400～1 500 m，DO浓度 < 100 μmol/L）dMn浓度升高，dMn浓度与表观耗氧量（AOU）呈正相关关系，说明低氧环境再生影响南海北部dMn的分布。
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