1996年 第18卷 第4期
1996, 18(4): 1-10.
摘要:
时间序列重建相空间理论是研究实验数据所隐含着非线性复杂现象(如奇怪吸引子、分形、自相似结构及混沌)的有力工具.本文在时间序列重建相空间理论基础上,建立了在嵌入相空间中反演动力系统方法,并将此方法应用于TOGA COARE提供的海表温度(SST)时间序列资料分析中,给出了奇怪吸引子关联维数、嵌入相空间维数、Lyapunov特征指数、Kolmogorov熵及可预报时间尺度.利用相空间中反演动力系统,在可预报时间尺度上进行预报实验,其结果与实测值基本一致.
时间序列重建相空间理论是研究实验数据所隐含着非线性复杂现象(如奇怪吸引子、分形、自相似结构及混沌)的有力工具.本文在时间序列重建相空间理论基础上,建立了在嵌入相空间中反演动力系统方法,并将此方法应用于TOGA COARE提供的海表温度(SST)时间序列资料分析中,给出了奇怪吸引子关联维数、嵌入相空间维数、Lyapunov特征指数、Kolmogorov熵及可预报时间尺度.利用相空间中反演动力系统,在可预报时间尺度上进行预报实验,其结果与实测值基本一致.
1996, 18(4): 11-18.
摘要:
为了研究太平洋月平均水位变化中的周期成分,本文根据作者改进的月平均水位周期信号分析方法,分析了太平洋236个水位站的月平均序列.对其中大于45a的序列进行二阶谱和二阶凝聚谱分析,表明这些序列中有的周期成分相位相关性显着.因此采用考虑非线性效应的混合谱周期分析方法,即重复进行最大熵谱分析及周期检验和最小二乘滤波,逐次检验并滤掉最显着的周期分量,求得序列中的显着周期.结果表明水位序列的振动周期因站而异,并非固定不变.讨论了准2a大气振动周期、与埃尔尼诺事件相关的3～7a周期、太阳黑子、双太阳黑子和25～30a超长振动周期的存在.周期振动的迟角和振幅的区域分布和变化对月平均水位的预测具有重要意义;为此对检验出的显着周期根据物理背景作进一步判别,从中选出较客观合理者作为月平均水位序列的拟合周期.用这样的周期分量加线性趋势项拟合月平均水位序列,求得相应的振幅和初相角及线性趋势项.
为了研究太平洋月平均水位变化中的周期成分,本文根据作者改进的月平均水位周期信号分析方法,分析了太平洋236个水位站的月平均序列.对其中大于45a的序列进行二阶谱和二阶凝聚谱分析,表明这些序列中有的周期成分相位相关性显着.因此采用考虑非线性效应的混合谱周期分析方法,即重复进行最大熵谱分析及周期检验和最小二乘滤波,逐次检验并滤掉最显着的周期分量,求得序列中的显着周期.结果表明水位序列的振动周期因站而异,并非固定不变.讨论了准2a大气振动周期、与埃尔尼诺事件相关的3～7a周期、太阳黑子、双太阳黑子和25～30a超长振动周期的存在.周期振动的迟角和振幅的区域分布和变化对月平均水位的预测具有重要意义;为此对检验出的显着周期根据物理背景作进一步判别,从中选出较客观合理者作为月平均水位序列的拟合周期.用这样的周期分量加线性趋势项拟合月平均水位序列,求得相应的振幅和初相角及线性趋势项.
1996, 18(4): 19-25.
摘要:
本文在讨论破碎波判据研究的基础上(文献[1]),根据前人的破碎波研究结果,以及海浪的随机性,建立了一个包含摩擦风速和波浪要素的破碎波判据计算模式,报告了在海上和实验室进行验证的实测结果.其特点是利用良好的现场观测条件和先进的实验设备,对破碎波进行了测量,首次通过划分破碎波的状态,合理地给出了破碎波判据的实测结果,并比较分析了其他几种波浪破碎判据的实测结果及使用范围.本文的计算风浪破碎判据的模式与外海实测结果比较接近,但与实验室测量结果相差较大.
本文在讨论破碎波判据研究的基础上(文献[1]),根据前人的破碎波研究结果,以及海浪的随机性,建立了一个包含摩擦风速和波浪要素的破碎波判据计算模式,报告了在海上和实验室进行验证的实测结果.其特点是利用良好的现场观测条件和先进的实验设备,对破碎波进行了测量,首次通过划分破碎波的状态,合理地给出了破碎波判据的实测结果,并比较分析了其他几种波浪破碎判据的实测结果及使用范围.本文的计算风浪破碎判据的模式与外海实测结果比较接近,但与实验室测量结果相差较大.
1996, 18(4): 26-34.
摘要:
利用“热带海洋与全球大气”──海洋大气耦合响应试验强化观测阶段,“向阳红五”号科学考察船于2°S、155°E定点海洋气象和高空大气探测资料,分析了热带西太平洋暖水池区低空急流及天气的成因.文章指出强化观测阶段北半球东北季风(或信风)越过赤道转变成的西北气流与赤道南侧SPCZ北─西北部西南气流辐合,是暖水池赤道南侧低空西风急流、赤道西风爆发及降水过程形成的主要原因.
利用“热带海洋与全球大气”──海洋大气耦合响应试验强化观测阶段,“向阳红五”号科学考察船于2°S、155°E定点海洋气象和高空大气探测资料,分析了热带西太平洋暖水池区低空急流及天气的成因.文章指出强化观测阶段北半球东北季风(或信风)越过赤道转变成的西北气流与赤道南侧SPCZ北─西北部西南气流辐合,是暖水池赤道南侧低空西风急流、赤道西风爆发及降水过程形成的主要原因.
1996, 18(4): 35-42.
摘要:
本文提出一套可适用港湾台风暴潮的二维嵌套数值模型,经大亚湾的具体应用试验,结果显示:在有实测台风增水资料可对比的47站次台风增水过程数值模拟中,过程最大增水的计算值与实测值偏差在15cm以内者占83%,二者的增水曲线变化趋势较为吻合,良好的试验结果证明了本文的嵌套数值模型及其处理方法是有效的和可行的.
本文提出一套可适用港湾台风暴潮的二维嵌套数值模型,经大亚湾的具体应用试验,结果显示:在有实测台风增水资料可对比的47站次台风增水过程数值模拟中,过程最大增水的计算值与实测值偏差在15cm以内者占83%,二者的增水曲线变化趋势较为吻合,良好的试验结果证明了本文的嵌套数值模型及其处理方法是有效的和可行的.
1996, 18(4): 43-48.
摘要:
定向精度和多目标分辨力是被动声呐系统的重要技术指标.本文从理论上证明,这两个指标都与声呐系统的指向性函数的主瓣特性有内在联系.定向精度的最佳值与时延估计误差的克拉美─罗(Cramer-Rao)下界有关,在一定的信噪比条件下,定向精度与波束主瓣宽度成反比.多目标的分辨力约等于1.3倍主瓣的宽度.文中以线阵与圆阵为例给出定向精度和多目标分辨力的数学表达式,并以实际计算结果与理论作比较.
定向精度和多目标分辨力是被动声呐系统的重要技术指标.本文从理论上证明,这两个指标都与声呐系统的指向性函数的主瓣特性有内在联系.定向精度的最佳值与时延估计误差的克拉美─罗(Cramer-Rao)下界有关,在一定的信噪比条件下,定向精度与波束主瓣宽度成反比.多目标的分辨力约等于1.3倍主瓣的宽度.文中以线阵与圆阵为例给出定向精度和多目标分辨力的数学表达式,并以实际计算结果与理论作比较.
1996, 18(4): 49-55.
摘要:
本文以熔融制样技术和数学校正分析方法的X射线荧光光谱实验手段,对长江口水域3个站位的10个常量元素进行定量分析.这10个常量元素分别是钠、镁、铝、硅、磷、钾、钙、钛、锰和铁,获得较好结果.分析的检出限达到10-5左右;精密度用变差系数K表示,K<0.03826,因此具有较高精密度.最大分析相对误差是0.27%.此外本文还应用无标分析法的X射线衍射实验手段对同样3个站位样品进行形态物相定量分析.分析结果表明,长江口3个站位中沉积物主要成分是α-石英,其次是钠长石、高岭土、绿泥石、伊利石、方解石和蒙脱石等.分析结果与X射线荧光光谱元素定量分析结果基本一致,绝大部分物相定量分析误差小于15%.本文对于了解长江口存在的离子交换、吸附、解吸和絮凝等化学作用过程,均具有重要参考价值.
本文以熔融制样技术和数学校正分析方法的X射线荧光光谱实验手段,对长江口水域3个站位的10个常量元素进行定量分析.这10个常量元素分别是钠、镁、铝、硅、磷、钾、钙、钛、锰和铁,获得较好结果.分析的检出限达到10-5左右;精密度用变差系数K表示,K<0.03826,因此具有较高精密度.最大分析相对误差是0.27%.此外本文还应用无标分析法的X射线衍射实验手段对同样3个站位样品进行形态物相定量分析.分析结果表明,长江口3个站位中沉积物主要成分是α-石英,其次是钠长石、高岭土、绿泥石、伊利石、方解石和蒙脱石等.分析结果与X射线荧光光谱元素定量分析结果基本一致,绝大部分物相定量分析误差小于15%.本文对于了解长江口存在的离子交换、吸附、解吸和絮凝等化学作用过程,均具有重要参考价值.
1996, 18(4): 56-62.
摘要:
人工合成的1nm锰矿相和铜、钴、镍等二价金属阳离子的交换实验表明,1nm锰矿相具有强烈的金属阳离子交换能力.正是这种金属阳离子的交换能力,使得大洋多金属结核大量地富集了铜、钴、镍等有价金属元素.1nm锰矿相对几种金属阳离子的交换的优先顺序为:Cu>Co>Zn≥Ni>Ca>Mg.多金属结核中镍的含量往往高于铜、钴、锌等元素,但在交换顺序中它却低于铜、钴、锌等,这种不一致性说明结核成矿后期的金属离子交换并非是有价金属结合进结核的唯一途径.多金属结核富含铜、钴、镍等有价金属可能是结核初始成矿和成矿后期金属离子交换等多种因素共同作用的结果.
人工合成的1nm锰矿相和铜、钴、镍等二价金属阳离子的交换实验表明,1nm锰矿相具有强烈的金属阳离子交换能力.正是这种金属阳离子的交换能力,使得大洋多金属结核大量地富集了铜、钴、镍等有价金属元素.1nm锰矿相对几种金属阳离子的交换的优先顺序为:Cu>Co>Zn≥Ni>Ca>Mg.多金属结核中镍的含量往往高于铜、钴、锌等元素,但在交换顺序中它却低于铜、钴、锌等,这种不一致性说明结核成矿后期的金属离子交换并非是有价金属结合进结核的唯一途径.多金属结核富含铜、钴、镍等有价金属可能是结核初始成矿和成矿后期金属离子交换等多种因素共同作用的结果.
1996, 18(4): 63-71.
摘要:
本文根据山东半岛沿岸大量全新世海相沉积物的分布高程、测年数据及孢粉分析结果,分析了半岛南、北岸全新世时期海侵及古地理环境的差异.
本文根据山东半岛沿岸大量全新世海相沉积物的分布高程、测年数据及孢粉分析结果,分析了半岛南、北岸全新世时期海侵及古地理环境的差异.
1996, 18(4): 72-78.
摘要:
本文基于大量现场实测海流和悬沙资料,以及潮流场数值模拟结果,定量地揭示出辽东湾顶部海区涨、落潮流平均流速和悬沙的分布规律.研究成果表明,本海区的海流以潮流占主导地位,其主流向呈NE-SW向往复性流动,与悬沙输沙方向大体一致.东部潮流强于西部,涨潮平均流速普遍大于落潮,随着水深变浅,平均流速由近岸向浅海递增,呈幂函数分布规律.而悬沙分布浓度高值区均位于河口近岸段,向浅海递降,其分布规律呈指数函数关系.悬沙量分布为双台子河口之西高于东部,涨潮悬沙量普遍大于落潮,底层明显大于表层,大潮(涨、落)平均流速和平均含沙量等值线分布趋势基本相一致,但两者之间呈负相关线性关系.
本文基于大量现场实测海流和悬沙资料,以及潮流场数值模拟结果,定量地揭示出辽东湾顶部海区涨、落潮流平均流速和悬沙的分布规律.研究成果表明,本海区的海流以潮流占主导地位,其主流向呈NE-SW向往复性流动,与悬沙输沙方向大体一致.东部潮流强于西部,涨潮平均流速普遍大于落潮,随着水深变浅,平均流速由近岸向浅海递增,呈幂函数分布规律.而悬沙分布浓度高值区均位于河口近岸段,向浅海递降,其分布规律呈指数函数关系.悬沙量分布为双台子河口之西高于东部,涨潮悬沙量普遍大于落潮,底层明显大于表层,大潮(涨、落)平均流速和平均含沙量等值线分布趋势基本相一致,但两者之间呈负相关线性关系.
1996, 18(4): 79-84.
摘要:
本文研究了大洋多金属结核中稀土元素的测试方法.多金属结核这种特殊地质样品,含铁、锰一般在20%～40%左右,而铁、锰属富线光谱元素,对稀土元素谱线均有干扰.本文根据样品特性,仅取250mg多金属结核样品,碱熔后,通过小型阳离子树脂交换柱,采用不同类型酸和不同酸度,洗脱交换柱上的杂质和稀土元素,使稀土元素与杂质元素分离.采用此方法测试国家一级多金属结核标准物质GBW07249中的稀土元素,取得了满意结果.同时利用本法测试了东太平洋多金属结核中稀土元素,并对其地球化学特征进行了初步研究.
本文研究了大洋多金属结核中稀土元素的测试方法.多金属结核这种特殊地质样品,含铁、锰一般在20%～40%左右,而铁、锰属富线光谱元素,对稀土元素谱线均有干扰.本文根据样品特性,仅取250mg多金属结核样品,碱熔后,通过小型阳离子树脂交换柱,采用不同类型酸和不同酸度,洗脱交换柱上的杂质和稀土元素,使稀土元素与杂质元素分离.采用此方法测试国家一级多金属结核标准物质GBW07249中的稀土元素,取得了满意结果.同时利用本法测试了东太平洋多金属结核中稀土元素,并对其地球化学特征进行了初步研究.
1996, 18(4): 85-89.
摘要:
本文报道了锰细菌对锰的氧化和铁的氧化还原作用的实验结果.在好氧的条件下锰细菌能使可溶性的Mn2+氧化为Mn4+.在锰细菌的生长繁殖过程中其环境的pH不断升高,更有利于锰的氧化;环境的温度升高可加快细菌对锰的氧化速度.锰细菌在含低价铁的培养液中可以较快地把Fe2+氧化为Fe3+,它的氧化速度要比锰的氧化速度快;在厌氧的培养条件下,锰细菌可将溶液中的高价铁还原为低价铁,而且使其环境的pH明显下降.
本文报道了锰细菌对锰的氧化和铁的氧化还原作用的实验结果.在好氧的条件下锰细菌能使可溶性的Mn2+氧化为Mn4+.在锰细菌的生长繁殖过程中其环境的pH不断升高,更有利于锰的氧化;环境的温度升高可加快细菌对锰的氧化速度.锰细菌在含低价铁的培养液中可以较快地把Fe2+氧化为Fe3+,它的氧化速度要比锰的氧化速度快;在厌氧的培养条件下,锰细菌可将溶液中的高价铁还原为低价铁,而且使其环境的pH明显下降.
1996, 18(4): 90-95.
摘要:
在持续24h作用下,12×10-3mol/dm3 K+可有效地诱导台湾东风螺(Babylonia formosae)和方斑东风螺(B.aerolata)的浮游幼虫90%以上完全变态.持续作用24h,15×10-3mol/dm3 K+对方斑东风螺幼虫有毒害作用,但作用12h可取得较好的诱导效果.增加K+诱导变态的稚贝能正常活动和摄食.增加K+诱导的幼虫变态率随幼虫平均壳高的增大而提高.L-多巴、肾上腺素和去甲肾上腺素在5.5×10-6～5.5×l0-5mol/dm3时对方斑东风螺幼虫的变态无诱导活性,而多巴胺在10-4mol/dm3时可诱导较12×10-3mol/dm3 K+约少一半的变态率.钾通道阻滞剂TEA对K+诱导两种东风螺幼虫变态无阻抑作用.根据添加KCl诱导幼虫变态试验结果,初步认为幼虫获得变态能力时的壳高,在台湾东风螺是860.2～1009.8μm,在方斑东风螺是849.6～956.0μm.两种东风螺的浮游幼虫均有变态延迟现象.
在持续24h作用下,12×10-3mol/dm3 K+可有效地诱导台湾东风螺(Babylonia formosae)和方斑东风螺(B.aerolata)的浮游幼虫90%以上完全变态.持续作用24h,15×10-3mol/dm3 K+对方斑东风螺幼虫有毒害作用,但作用12h可取得较好的诱导效果.增加K+诱导变态的稚贝能正常活动和摄食.增加K+诱导的幼虫变态率随幼虫平均壳高的增大而提高.L-多巴、肾上腺素和去甲肾上腺素在5.5×10-6～5.5×l0-5mol/dm3时对方斑东风螺幼虫的变态无诱导活性,而多巴胺在10-4mol/dm3时可诱导较12×10-3mol/dm3 K+约少一半的变态率.钾通道阻滞剂TEA对K+诱导两种东风螺幼虫变态无阻抑作用.根据添加KCl诱导幼虫变态试验结果,初步认为幼虫获得变态能力时的壳高,在台湾东风螺是860.2～1009.8μm,在方斑东风螺是849.6～956.0μm.两种东风螺的浮游幼虫均有变态延迟现象.
1996, 18(4): 96-113.
摘要:
本文探讨了单频波浪入射到具有复杂地形(缓变坡度)的近岸水域所导致的水位变化和近岸流场的数值计算问题.用了联合折射-绕射波浪场模型方程确定波要素,对一个模型海区和一个实际海区进行了实际计算.讨论了考虑和不考虑绕射效应的波浪场对水位变化及近岸流场的影响.数值计算结果表明,计算的水位变化和近岸流场都是(定性)合理的,岸坡水位最大升高达深水入射波高的11.2%～15.3%(以上);考虑和不考虑绕射效应的波浪场对计算的水位变化和近岸流场都有影响,特别是对流速量值影响很大.
本文探讨了单频波浪入射到具有复杂地形(缓变坡度)的近岸水域所导致的水位变化和近岸流场的数值计算问题.用了联合折射-绕射波浪场模型方程确定波要素,对一个模型海区和一个实际海区进行了实际计算.讨论了考虑和不考虑绕射效应的波浪场对水位变化及近岸流场的影响.数值计算结果表明,计算的水位变化和近岸流场都是(定性)合理的,岸坡水位最大升高达深水入射波高的11.2%～15.3%(以上);考虑和不考虑绕射效应的波浪场对计算的水位变化和近岸流场都有影响,特别是对流速量值影响很大.
1996, 18(4): 114-119.
摘要:
本文用数值方法模拟孤立桩与冰原冰相互作用过程中,冰的非开裂挤压脆性破坏过程和孤立桩的受力过程.设定冰原冰晶体是柱状结构,晶粒直径大小均匀,晶体主轴分布在水平方向上,符合均匀随机分布,冰体内等温、等盐、等厚,并且是在水中做匀速直线运动的半无限连续体.文中的孤立桩柱是一个大口径、固定且无振动的刚体,采用多点多单元计算的方法,使孤立桩外壳壳体局部受力,冰原冰碰撞作用部分局部受力破碎,从而计算孤立桩柱总受力.文中通过1990年2月8日渤海辽东湾冰区内JZ20-2-1平台桩柱腿受冰力的实测时间历程曲线,对由文中提供模型模拟计算的孤立桩受力过程时间历程曲线进行对比,结果两者吻合较好.
本文用数值方法模拟孤立桩与冰原冰相互作用过程中,冰的非开裂挤压脆性破坏过程和孤立桩的受力过程.设定冰原冰晶体是柱状结构,晶粒直径大小均匀,晶体主轴分布在水平方向上,符合均匀随机分布,冰体内等温、等盐、等厚,并且是在水中做匀速直线运动的半无限连续体.文中的孤立桩柱是一个大口径、固定且无振动的刚体,采用多点多单元计算的方法,使孤立桩外壳壳体局部受力,冰原冰碰撞作用部分局部受力破碎,从而计算孤立桩柱总受力.文中通过1990年2月8日渤海辽东湾冰区内JZ20-2-1平台桩柱腿受冰力的实测时间历程曲线,对由文中提供模型模拟计算的孤立桩受力过程时间历程曲线进行对比,结果两者吻合较好.
1996, 18(4): 120-124.
摘要:
多环芳烃((PAHs)主要存在于石油和燃料油以及煤中,通过地面径流、污水排放以及燃料不完全燃烧后的废气随大气颗粒的沉降而进入海洋环境.由于PAHs具有强烈的致癌性质,目前越来越引起人们的重视,被列为优先污染物.近年来,国内外研究者对海洋沉积物中PAHs的含量、分布、来源等进行了研究[1~8].对PAHs的海洋生物地球化学过程有了初步了解.
多环芳烃((PAHs)主要存在于石油和燃料油以及煤中,通过地面径流、污水排放以及燃料不完全燃烧后的废气随大气颗粒的沉降而进入海洋环境.由于PAHs具有强烈的致癌性质,目前越来越引起人们的重视,被列为优先污染物.近年来,国内外研究者对海洋沉积物中PAHs的含量、分布、来源等进行了研究[1~8].对PAHs的海洋生物地球化学过程有了初步了解.
1996, 18(4): 125-130.
摘要:
为满足国民经济建设的需要,近年来我国海上石油勘探开发发展迅速,我国石油勘探开发,长期以来都是采用炸药震源,尤其在海岸带和浅海海域寻找石油过程中,至今仍采用炸药作为震源.炸药在水中或海底瞬间爆炸所产生的冲击波对海洋生物有损害甚至致死的效应早为海洋学家、地球物理学家和石油开发者所公认.因此,海洋地质勘探工作中,炸药震源有逐步被对海洋生物损害较轻的非炸药震源所替代趋势.
为满足国民经济建设的需要,近年来我国海上石油勘探开发发展迅速,我国石油勘探开发,长期以来都是采用炸药震源,尤其在海岸带和浅海海域寻找石油过程中,至今仍采用炸药作为震源.炸药在水中或海底瞬间爆炸所产生的冲击波对海洋生物有损害甚至致死的效应早为海洋学家、地球物理学家和石油开发者所公认.因此,海洋地质勘探工作中,炸药震源有逐步被对海洋生物损害较轻的非炸药震源所替代趋势.
1996, 18(4): 131-136.
摘要:
有关南海中部毛颗类的研究,以往曾有报道过[1~4],但这些研究主要侧重于分类学与分布,而对其生态学研究至今尚未见报道.
有关南海中部毛颗类的研究,以往曾有报道过[1~4],但这些研究主要侧重于分类学与分布,而对其生态学研究至今尚未见报道.
1996, 18(4): 137-142.
摘要:
大体积的人工岛结构在生存阶段地震作用往往起控制作用,但目前国内尚没有很成熟的关于人工岛结构地震荷载的计算方法,特别是圆柱形岛壁地震动土压力的计算尚没有合适的方法.因此,我们在进行数学模型分析的同时,还采用物理模型试验来探索实用的设计方法.
大体积的人工岛结构在生存阶段地震作用往往起控制作用,但目前国内尚没有很成熟的关于人工岛结构地震荷载的计算方法,特别是圆柱形岛壁地震动土压力的计算尚没有合适的方法.因此,我们在进行数学模型分析的同时,还采用物理模型试验来探索实用的设计方法.
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