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2017年  第39卷  第7期

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2017年39卷7期目录
2017, 39(7): .
摘要:
2017年39卷7期封面
2017, 39(7): .
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2017, 39(7): .
摘要:
综述
海底声散射特性研究进展
刘保华, 阚光明, 裴彦良, 杨志国, 于凯本, 于盛齐
2017, 39(7): 1-11. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.001
摘要:
海底是水下声场的重要边界,其声散射特性对水下声场空间结构及分布规律具有至关重要的影响。对目前国际上海底声散射特性研究方面的进展进行了系统的分析和总结,从海底声散射测量技术、海底声散射特性及机理、海底声散射预测模型3个方面进行了论述,并提出了未来研究的方向、研究重点与难点。该工作对于充分了解和认识海底声散射研究的目前现状和未来发展趋势具有很好的借鉴和指导意义。
论文
波浪-海流-微地形耦合的沉积动力模式建立及应用
芦静, 夏长水, 滕涌, 刘学海
2017, 39(7): 12-25. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.002
摘要:
沙纹微地形普遍存在于海底,沙纹的消长能改变底部应力进而影响泥沙的运移。以往研究较多侧重于波致沙纹,并已应用于波浪模式的底摩擦计算,而较少考虑波流联合效应产生的沙纹,也未将其应用于综合的水动力模式和沉积物输运模式。本文在POM水动力模式中嵌入新南威尔士大学泥沙模式,通过耦合波流共同作用的微地形模型与波流相互作用底边界层模型,发展了波浪-海流-微地形(沙纹)耦合的沉积动力模式。本文将该模式应用于澳大利亚Jervis湾,针对波主导和波流联合主导沙纹两种类型,分别进行了沙纹发展状态、几何形态的分布及悬浮泥沙的模拟。结果表明:波致沙纹比波流联合作用的沙波具有更大的波高和波长,因此当波主导时沙纹对悬浮泥沙起着关键作用。通过考虑随沙纹变化的粗糙度,相比于以往模式设置均一的粗糙度,该模型能对悬浮物浓度的骤升过程进行更精细的预测。
沿岸流非线性不稳定特征数值研究
沈良朵, 邹志利, 唐志波, 倪云林, 陈维
2017, 39(7): 26-35. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.003
摘要:
当不稳定剪切波的波幅达到有限幅值之后,需要用非线性不稳定模型来分析沿岸流不稳定运动特征。本文通过建立并验证沿岸流非线性不稳定数学模型,在讨论该模型参数对沿岸流不稳定影响的基础上,率定实验中的模型参数并利用该数学模型模拟了实验中沿岸流不稳定的发展过程及其特征,主要结论有:(1)底摩擦系数越小,侧混系数越小,不稳定发生的时间越早,不稳定的波动幅值越大;(2)沿岸流非线性不稳定演化可能出现的5个阶段(线性阶段、倍周期阶段、大周期阶段、波群阶段以及不规则阶段),实验中出现的沿岸流通常处于线性阶段或非线性倍周期阶段,倍周期阶段的涡旋是由线性阶段的涡旋发生追赶、配对直至合并产生的。涡旋配对以碰撞的形式发生,大部分能量转移至追踪波,然后以较慢的涡旋速度沿岸传播。
海南岛莺歌海近岸的潮汐不对称与潮致余流研究
林国尧, 龚文平
2017, 39(7): 36-42. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.004
摘要:
潮汐不对称与潮致余流在河口海岸区的物质输运中扮演着重要角色。已往的研究表明,在驻波占主导的河口海湾中,涨落潮的历时不对称与流速不对称有较为良好的对应关系。而潮致余流主要由地形与潮波的非线性作用所致。本研究以海南岛莺歌海附近为代表,结合实际观测与数值模型,研究复杂地形的开阔近岸区的潮汐不对称与潮致余流。结果表明,在莺歌海近岸区,涨落潮历时不对称皆表现为涨潮历时短于落潮历时,而流速不对称则出现复杂的空间变化。对流速不对称的机制分解表明,研究区的流速不对称主要由K1、O1与M2的相互作用,以及潮余流与各潮汐分潮的相互作用所控制。其中前者产生涨潮流速大于落潮流速的涨潮优势,而后者则与余流的方向相对应,出现多个涨潮优势与落潮优势的区域。总体而言,研究区的流速不对称由余流与各潮汐分潮的相互作用所决定。这表明,采用涨落潮历时的不对称来确定潮汐不对称的方法在开阔近海区可能并不适用。对潮致余流的研究表明,研究区的欧拉余流远大于斯托克斯余流。欧拉余流表现为多个顺时针与逆时针的涡流。涡流分布与地形具有较好的对应关系,潮流沙脊区多发育顺时针涡流,而深槽区则以发育逆时针涡流为主。摩擦力在涡流的发育中起着重要作用。
热带太平洋海平面低频变化
陆青, 左军成, 吴灵君
2017, 39(7): 43-52. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.005
摘要:
本文选取ECMWF ORAS4再分析数据对1959-2015年热带太平洋海平面的低频变化进行了分析。热带太平洋海平面年际变化第一模态反映了ENSO爆发阶段的海平面变化,热带东、西太平洋变化反相,其时间序列与Niño3.4指数高度相关。海平面第二模态则体现了El Niño爆发前后热带太平洋暖水的输运过程。El Niño爆发前热带西太平洋暖水聚集的位置,以及爆发后暖水向赤道外输运的位置在两类El Niño事件中均有所不同。此外,ENSO的周期在近半个世纪发生了显著的年代际变化,这一变化与热带太平洋的年代际变化有关。热带太平洋的年代际变化对海平面趋势变化也有着显著的影响。卫星高度计观测到的近20年海平面的快速上升(下降)正是由20世纪90年代后热带太平洋频繁的位相转换引起的。
热带太平洋海温异常对北极海冰的可能影响
罗蕊, 祁莉, 张文君, 何金海
2017, 39(7): 53-69. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.006
摘要:
本文利用1950-2015年间Hadley环流中心海冰和海温资料及NCEP/NCAR再分析资料,研究了热带太平洋海温异常对北极海冰的可能影响,并从大气环流和净表面热通量两个角度探讨了可能的物理机制。结果表明,在ENSO事件发展年的夏、秋季节,EP型与CP型El Niño事件与北极海冰异常的联系无明显信号。而La Niña事件期间北极海冰出现显著异常,并且EP型与CP型La Niña之间存在明显差异。EP型La Niña发生时,北极地区巴伦支海、喀拉海关键区海冰异常减少,CP型La Niña事件则对应着东西伯利亚海、楚科奇海地区海冰异常增加。在EP型La Niña发展年的夏、秋季节,热带太平洋海温异常通过遥相关波列,使得巴伦支海、喀拉海海平面气压为负异常并与中纬度气压正异常共同构成类似AO正位相的结构,形成的风场异常有利于北大西洋暖水的输入,同时造成暖平流,偏高的水汽含量进一步加强了净表面热通量收入,使得巴伦支海、喀拉海海冰异常减少。而在CP型La Niña发展年的夏季,东西伯利亚海、楚科奇海关键区受其东侧气旋式环流的影响,以异常北风分量占主导,将海冰从极点附近由北向南输送到关键区,海冰异常增加,而净表面热通量的作用较小。
叠加风场在南海台风浪数值后报中的应用研究
王其松, 邓家泉, 刘诚, 严军, 叶荣辉, 陈秀华
2017, 39(7): 70-79. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.007
摘要:
根据经验风场与NCEP再分析风场的优缺点,采用两者相叠加的方式构造了一种叠加风场,与实测风速资料对比验证显示该风场精度较高。以叠加风场数据为输入,采用WAVEWATCH Ⅲ模式对南海海域有显著影响的8场台风进行计算,结果显示叠加风场计算南海台风浪具有较高的精度和可靠性。
潮沟系统水沙输运研究——以长江口崇明东滩为例
谢卫明, 何青, 王宪业, 郭磊城, 郭超
2017, 39(7): 80-91. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.008
摘要:
本研究以崇明东滩2015年4月实测潮间带水沙数据为基础,分析了潮沟、盐沼及光滩的水沙特征,重点研究了潮沟系统及邻近潮滩潮周期内悬沙通量情况。结果表明:(1)潮沟表层沉积物比潮滩细,二者平均中值粒径分别为21.7 μm和33.0 μm,悬沙粒径由海向陆逐渐变小;(2)大、小潮沟潮周期内潮流均以往复流为主,垂向平均流速分别为15.4 cm/s和34.6 cm/s;盐沼界和光滩则以旋转流为主,平均流速分别为11.3 cm/s和28.9 cm/s;(3)潮沟中的高悬沙浓度出现在涨潮初期,最大可达7.5 kg/m3,而潮滩高悬沙浓度则出现在潮落潮中期和高水位时刻;大、小潮沟和盐沼界站涨潮阶段平均悬沙浓度大于落潮阶段,光滩站则相反。潮沟悬沙主要来自邻近水域,而潮滩悬沙则与滩面表层沉积物密切相关;(4)潮沟在潮周期内净输沙方向均指向滩地,大潮沟潮周期单宽净输沙量可达4.0 t/m;盐沼界处垂直岸线和沿岸输沙强度相近,净输沙由海向陆,潮周期离岸输沙强度为1.0 t/m;光滩沿岸输沙强度远大于垂直岸线输沙,光滩净输沙由陆向海。研究揭示了潮间带潮沟系统的强供沙能力以及研究区域光滩冲蚀,盐沼植被带淤积的动力地貌过程。
冲绳海槽中部沉积物物质来源和沉积环境分析
张丹丹, 曾志刚, 殷学博
2017, 39(7): 92-101. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.009
摘要:
本文基于AMS14C高精度测年,通过对柱状沉积物HOBAB2-S2的粒度、微量元素和稀土元素的分析,对冲绳海槽中部区5 300 a以来的物质来源和沉积环境进行了研究。通过对该孔的稀土元素与微量元素的研究发现研究区沉积物质具有陆源属性,并且通过不同物源区沉积物的稀土元素散点图表明5 300 a以来沉积物主要来自于台湾。文中将粒度特征作为研究区域沉积环境,尤其是水动力(黑潮)强弱的指示参数,根据粒度变化曲线,可将沉积过程分为4个阶段:第一阶段(5.30~3.81 ka BP),粒径由粗变细,黑潮强度逐渐减小;第二阶段(3.81~2.70 ka BP),粒径波动较大,无明显增大或减小趋势,表明沉积环境处于相对波动状态,水动力强弱不稳定;第三阶段(2.70~0.97 ka BP),粒径变化较小,表明沉积环境处于相对稳定状态,研究区的水动力条件较稳定;第四阶段(从0.97 ka BP至今),粒径逐渐变粗,水动力条件增强。
谱分解在南黄海中部隆起中-古生界储层预测中的应用
张晓华, 张训华, 吴志强, 孙运宝, 郭兴伟
2017, 39(7): 102-109. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.010
摘要:
大陆架科学钻探CSDP-02井的钻探,开启了南黄海中-古生界研究的新局面。本文利用过CSDP-02井的多道地震、测井和岩心资料,在对中部隆起中-古生界地层频谱分析的基础上,采用基于S变换的谱分解方法,对南黄海中部隆起中-古生界地层进行了谱分解,将地震数据由时间域转换到频率域,得到了不同频率的等频率剖面。结果表明,南黄海中部隆起存在3套可能的储集层,分别对应三叠系青龙组灰岩、二叠系龙潭组砂岩和石炭系灰岩,在等频率剖面上,均表现为明显的低频异常,频谱特征呈现低频高能、高频低能的特征,在高频剖面上,储层异常被浅层高频异常掩盖。通过与CSDP-02井的岩心和测井结果进行对比发现,3套储集层的频率衰减现象与岩心取样中的油浸层相关,这是我国首次在南黄海中-古生界发现油气显示,对指导南黄海中-古生界油气勘探具有重要意义。
基于复杂网络的海洋涡旋移动特征研究——以南海为例
杜云艳, 莫洋, 王会蒙, 易嘉伟
2017, 39(7): 110-123. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.011
摘要:
海洋涡旋作为一种快速连续变化的海洋现象,如何分析和挖掘其移动特征成为当前海洋涡旋定量研究的重点。本文引入空间数据挖掘的社区网络划分方法,将涡旋过程看作复杂的移动网络,对涡旋移动的聚集性特征进行探索和分析。首先,以网格为统计单元对1992-2011年近20年南海海洋涡旋移动数据进行组织,基于图论模型构建了涡旋瞬时移动(TP),涡旋移动起止点(OD),涡旋最小描述距离的特征点移动网(MDL)和涡旋过程移动再生数据(RSP)4种状态的海洋涡旋的移动网络图;其次,采用基于快速模块度优化的区域划分方法分别得到4种状态下涡旋移动的聚集性区域;最后,利用弦图对区域内和区域间涡旋移动规律进行了可视化分析,发现海洋涡旋的RSP数据能够弥补原始涡旋移动数据在区域划分方法中呈现的数量不足的问题,能够在足够数据量的情况下,有效地发现从起点到终点的主要移动通道和涡旋移动的聚集性区域,这些区域反映了南海涡旋从其产生、发展到结束整个演化过程的聚集性特征。
雷达高度计海况偏差估计神经网络模型研究
郭迎婷, 苗洪利, 张国首, 荆玉洁, 王桂忠
2017, 39(7): 124-130. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.012
摘要:
本文基于Jason-2高度计数据,在12个不同季节的cycle数据中组合1~6个cycle的有效波高、风速和海况偏差为训练集,选取Jason-2的另外3个不同季节的cycle数据集为测试集。经检验分析,确定3个cycle对应的BP神经网络模型。将该模型应用于HY-2高度计海况偏差的估计,通过海况偏差与有效波高及风速的拟合优度、解释方差和残差对比分析,结果表明:神经网络BP模型可以有效应用于HY-2的海况偏差估计并明显优于传统海况偏差参数模型。
研究报道
近30年辽河口盖州滩沉积环境研究
刘大为, 胡克, 赵雪, 张可欣, 宫晓健, 唐国文
2017, 39(7): 131-142. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.013
摘要:
对采自辽河口盖州滩北部柱状样进行沉积物粒度分析和137Cs、210Pb年代测试,结合1988年、1994年、1999年和2013年4期遥感影像数据,对近30年盖州滩沉积环境进行了研究。沉积物样品主要为砂质粉砂和粉砂,分选较差,极正偏,峰态很窄至宽。近30年来盖州滩沉积速率为2.83 cm/a,沉积较为快速。1969年,盘山建闸后,虽然辽河入海径流量和输沙量减少,盖州滩沉积物粒度仍受到径流、潮流和波浪的共同影响,以径流影响为主;1999年,辽河截流后,径流影响较弱,潮流和波浪对沉积物改造作用增强。盖州滩发育过程受到径流、潮流和波浪以及人类活动的共同影响,但近30年来盖州滩主体形态无明显变化,仅北部沙洲不断淤高,与主沙体连为一起,南部受波浪改造呈鸟足状。