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doi: 10.12284/hyxb2023099
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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。
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。
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doi: 10.12284/hyxb2023031
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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。
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。
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doi: 10.12284/hyxb070
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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。
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。
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doi: 10.12284/hyxb2023023
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EOF第一模态的空间分布有明显的黄海暖流—沿岸流体系特征；海表温度第一EOF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ENSO信号调控。在天气尺度，对CNN-LSTM神经网络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。
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EOF第一模态的空间分布有明显的黄海暖流—沿岸流体系特征；海表温度第一EOF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ENSO信号调控。在天气尺度，对CNN-LSTM神经网络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。
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doi: 10.12284/hyxb2023019
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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，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)，差异较大。TOCBF数值主要受控于沉积速率。δ13C与TOC/TN（C/N） 投影点结果表明有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。
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，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)，差异较大。TOCBF数值主要受控于沉积速率。δ13C与TOC/TN（C/N） 投影点结果表明有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。
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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。
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。
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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。
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。
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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。
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。
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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。
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。
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doi: 10.12284/hyxb
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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。
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。
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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。
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。
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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。
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。
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doi: 10.12284/hyxb2023050
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。
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。
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doi: 10.12284/hyxb2023033
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IPCC海平面上升预测，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。
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IPCC海平面上升预测，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。
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doi: 10.12284/hyxb2023035
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。
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。
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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(2619)
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。
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。
2023, 45(3): 1-13.
doi: 10.12284/hyxb2023036
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。
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。
2023, 45(3): 14-26.
doi: 10.12284/hyxb2023052
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。
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。
2023, 45(3): 27-39.
doi: 10.12284/hyxb2023046
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。
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。
2023, 45(3): 40-51.
doi: 10.12284/hyxb2023044
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/FMSY、SSBMSY、SSB0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。
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/FMSY、SSBMSY、SSB0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。
2023, 45(3): 52-65.
doi: 10.12284/hyxb2023032
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。
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。
2023, 45(3): 66-75.
doi: 10.12284/hyxb2023012
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。
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。
2023, 45(3): 76-83.
doi: 10.12284/hyxb2023038
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。
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。
2023, 45(3): 84-96.
doi: 10.12284/hyxb2023034
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。
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。
2023, 45(3): 97-112.
doi: 10.12284/hyxb2023040
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。
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。
2023, 45(3): 113-124.
doi: 10.12284/hyxb2023042
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。
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。
2023, 45(3): 125-135.
doi: 10.12284/hyxb2023054
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。
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。
2023, 45(3): 136-146.
doi: 10.12284/hyxb2023026
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。
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。
2023, 45(3): 147-158.
doi: 10.12284/hyxb2023048
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。
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。
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