2023年 第45卷 第6期
2023, 45(6): 1-12.
doi: 10.12284/hyxb2023067
摘要:
研究风暴潮期间的增水过程、振幅和时相特征对提高风暴潮实时预报的精度和减轻灾害损失具有重要价值。采用径流、潮汐、风、波浪耦合模型模拟了孟加拉湾1991−2020年期间对湾顶布里斯瓦尔河口一带增水影响最大的28次热带气旋过程。结果显示，由风暴潮总水位减去天文潮位得到的总增水极值相对于天文潮高潮位的出现时刻集中于涨潮阶段，占总次数的89.3%，并且集中于高潮位前的3 h和4 h。增水过程呈现“（准）孤立波”和“（准）周期性振动”两大类型，其中孤立波形式的增水过程有的在涨潮阶段便完成，也有的持续一个完整的涨、落潮阶段。风暴潮增水−天文潮相互作用曲线具有与天文潮同样周期的振动特征，其振幅与潮差的大小相关，呈现出“涨峰−落谷”与“涨谷−落峰”两种类型，二者具有180°的相位差。热带气旋的行进方向与潮流同逆向、登陆时的潮相、海岸陷波（边缘波）的形成与传播等是决定总增水极值时相特征的主要动力机制。
研究风暴潮期间的增水过程、振幅和时相特征对提高风暴潮实时预报的精度和减轻灾害损失具有重要价值。采用径流、潮汐、风、波浪耦合模型模拟了孟加拉湾1991−2020年期间对湾顶布里斯瓦尔河口一带增水影响最大的28次热带气旋过程。结果显示，由风暴潮总水位减去天文潮位得到的总增水极值相对于天文潮高潮位的出现时刻集中于涨潮阶段，占总次数的89.3%，并且集中于高潮位前的3 h和4 h。增水过程呈现“（准）孤立波”和“（准）周期性振动”两大类型，其中孤立波形式的增水过程有的在涨潮阶段便完成，也有的持续一个完整的涨、落潮阶段。风暴潮增水−天文潮相互作用曲线具有与天文潮同样周期的振动特征，其振幅与潮差的大小相关，呈现出“涨峰−落谷”与“涨谷−落峰”两种类型，二者具有180°的相位差。热带气旋的行进方向与潮流同逆向、登陆时的潮相、海岸陷波（边缘波）的形成与传播等是决定总增水极值时相特征的主要动力机制。
2023, 45(6): 13-24.
doi: 10.12284/hyxb2023075
摘要:
本文基于1982−2021年的NOAA最优插值海表温度等资料，分析了孟加拉湾海洋热浪季节分布特征与可能成因。结果表明：大致以斯里兰卡岛与缅甸伊洛瓦底江河口连线为界，孟加拉湾西北部与东南部海域海洋热浪频率和天数呈现出不同的季节变化特征。在湾西北部海域，海洋热浪频率和天数季节变化较显著，均在夏季达到最大，春、秋季次之，冬季最少。而在湾东南部海域，二者的季节变化相对较弱。依据海洋热浪累积强度将海洋热浪从弱至强分为I～IV4种等级。分析显示，I类和II类较弱海洋热浪主要发生于夏、秋季的湾西部或西北部海域；III类以上严重海洋热浪则多发于春季的安达曼海和湾东南部海域以及夏季的缅甸西南部海域。进一步分析表明，在春、夏和秋季大部分海洋热浪活跃区，较浅的混合层及海表净热通量的变化对这些海区海洋热浪活动可能起主要作用，而冬季湾东南部海域海洋热浪形成与维持可能主要与赤道远地强迫有关。
本文基于1982−2021年的NOAA最优插值海表温度等资料，分析了孟加拉湾海洋热浪季节分布特征与可能成因。结果表明：大致以斯里兰卡岛与缅甸伊洛瓦底江河口连线为界，孟加拉湾西北部与东南部海域海洋热浪频率和天数呈现出不同的季节变化特征。在湾西北部海域，海洋热浪频率和天数季节变化较显著，均在夏季达到最大，春、秋季次之，冬季最少。而在湾东南部海域，二者的季节变化相对较弱。依据海洋热浪累积强度将海洋热浪从弱至强分为I～IV4种等级。分析显示，I类和II类较弱海洋热浪主要发生于夏、秋季的湾西部或西北部海域；III类以上严重海洋热浪则多发于春季的安达曼海和湾东南部海域以及夏季的缅甸西南部海域。进一步分析表明，在春、夏和秋季大部分海洋热浪活跃区，较浅的混合层及海表净热通量的变化对这些海区海洋热浪活动可能起主要作用，而冬季湾东南部海域海洋热浪形成与维持可能主要与赤道远地强迫有关。
2023, 45(6): 25-35.
doi: 10.12284/hyxb2023059
摘要:
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为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。
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为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。
2023, 45(6): 36-43.
doi: 10.12284/hyxb2023095
摘要:
越洋海啸能够被大洋海脊引导并沿海脊传播至远场地区，虽然传播速度较慢，但携带较大的能量，会对远场地区造成灾害影响，相关研究对于提高海啸传播特性本质的认识具有重要意义。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。
越洋海啸能够被大洋海脊引导并沿海脊传播至远场地区，虽然传播速度较慢，但携带较大的能量，会对远场地区造成灾害影响，相关研究对于提高海啸传播特性本质的认识具有重要意义。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。
2023, 45(6): 44-51.
doi: 10.12284/hyxb2023081
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。
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。
2023, 45(6): 52-61.
doi: 10.12284/hyxb2023087
摘要:
帕里西维拉海盆是西太平洋地区最大、最典型的弧后盆地，根据帕里西维拉海盆的形态特征，将帕里西维拉海盆分为帕里西维拉海盆主盆地和帕里西维拉海盆南端。本文利用国际公开的重力数据和实测的多波束、浅地层剖面数据研究了帕里西维拉海盆南端的重力异常特征和海底地形特征，并进一步探讨了该区域的特殊性及成因机制。海底地形与地球物理特征研究表明，帕里西维拉海盆南端可划分为A、B、C、D、E 5个区域，分别代表海盆NE−SW向扩张形成的NW−SE向扩张构造、海盆E−W向扩张形成的N−S向扩张构造、海盆旋转过程中由北向南传播的扩张中心与海盆最南端的裂谷系统相互作用形成的NEE−SWW向构造、与帕里西维拉海盆同期形成的海山区以及裂谷系统相互作用形成的深渊区。海盆南端表现出明显的东西不对称性，海盆只存在扩张中心以西的部分，推测受卡罗琳海脊碰撞影响，帕里西维拉海盆南端东半部一部分逆冲至雅浦岛弧之上，还有一部分被推离至现今西马里亚纳海脊以西，随着洋壳持续的逆冲和迁移，最南端逐渐暴露的帕里西维拉海盆扩张中心与雅浦海沟合并，形成现今的雅浦海沟，最终造成了现今帕里西维拉海盆南端缺失东半部的构造形态。
帕里西维拉海盆是西太平洋地区最大、最典型的弧后盆地，根据帕里西维拉海盆的形态特征，将帕里西维拉海盆分为帕里西维拉海盆主盆地和帕里西维拉海盆南端。本文利用国际公开的重力数据和实测的多波束、浅地层剖面数据研究了帕里西维拉海盆南端的重力异常特征和海底地形特征，并进一步探讨了该区域的特殊性及成因机制。海底地形与地球物理特征研究表明，帕里西维拉海盆南端可划分为A、B、C、D、E 5个区域，分别代表海盆NE−SW向扩张形成的NW−SE向扩张构造、海盆E−W向扩张形成的N−S向扩张构造、海盆旋转过程中由北向南传播的扩张中心与海盆最南端的裂谷系统相互作用形成的NEE−SWW向构造、与帕里西维拉海盆同期形成的海山区以及裂谷系统相互作用形成的深渊区。海盆南端表现出明显的东西不对称性，海盆只存在扩张中心以西的部分，推测受卡罗琳海脊碰撞影响，帕里西维拉海盆南端东半部一部分逆冲至雅浦岛弧之上，还有一部分被推离至现今西马里亚纳海脊以西，随着洋壳持续的逆冲和迁移，最南端逐渐暴露的帕里西维拉海盆扩张中心与雅浦海沟合并，形成现今的雅浦海沟，最终造成了现今帕里西维拉海盆南端缺失东半部的构造形态。
2023, 45(6): 62-74.
doi: 10.12284/hyxb2023089
摘要:
海底麻坑是地层中流体沿着运移通道溢出海底，侵蚀海底沉积物形成的凹陷地貌。本文利用最新获取的船测高分辨率水深数据和浅地层剖面数据，对南海日积礁南侧海底麻坑分布及其发育规律进行了研究。基于高分辨率地貌学特征和浅地层剖面规律识别并统计了区内219个总体规模较大的麻坑，经分析发现，海水水深和麻坑规模具有较弱相关性：水深与麻坑直径、坑深呈不明显正相关，直径与内壁坡度呈不明显负相关。揭示了区内特殊地貌和麻坑的分布、形态、变化之间的内在关系：圆形和椭圆形普通麻坑多分布于海丘丘顶部位；半月型大型麻坑多分布于海丘中下部；而串珠状拉长型巨型麻坑则主要分布于深海丘间峡谷。本区麻坑形态和规模从丘顶到峡谷的变化直接对应了麻坑不同阶段的发育过程，其本质受区内构造和动力学控制。
海底麻坑是地层中流体沿着运移通道溢出海底，侵蚀海底沉积物形成的凹陷地貌。本文利用最新获取的船测高分辨率水深数据和浅地层剖面数据，对南海日积礁南侧海底麻坑分布及其发育规律进行了研究。基于高分辨率地貌学特征和浅地层剖面规律识别并统计了区内219个总体规模较大的麻坑，经分析发现，海水水深和麻坑规模具有较弱相关性：水深与麻坑直径、坑深呈不明显正相关，直径与内壁坡度呈不明显负相关。揭示了区内特殊地貌和麻坑的分布、形态、变化之间的内在关系：圆形和椭圆形普通麻坑多分布于海丘丘顶部位；半月型大型麻坑多分布于海丘中下部；而串珠状拉长型巨型麻坑则主要分布于深海丘间峡谷。本区麻坑形态和规模从丘顶到峡谷的变化直接对应了麻坑不同阶段的发育过程，其本质受区内构造和动力学控制。
2023, 45(6): 75-92.
doi: 10.12284/hyxb2023071
摘要:
九州−帕劳脊是古伊豆−小笠原−马里亚纳弧的重要组成，对其上基底岩石开展矿物学和岩石学研究可为理解洋内岛弧演化早期的岩石成因和岩浆活动特点提供重要线索。本文对九州−帕劳脊南段基底玄武岩中的单斜辉石斑晶和微晶开展详细的岩相学和原位主微量元素分析，结果表明，单斜辉石斑晶与微晶整体上具有相似的化学组分，为普通辉石及透辉石等种属，且亏损轻稀土元素，Eu负异常不明显。多数单斜辉石斑晶具有环带结构，可划分为简单环带及韵律性环带两类；从辉石核部到边部，MgO、FeO、Al2O3、TiO2含量与核部镁指数Mg#等呈现复杂的高低变化，指示了多期次的岩浆混合与补给事件。单斜辉石的结晶温度、压力分别为1 151～1 210℃和1.3×108～4.2×108 Pa。通过单斜辉石组分反演获得的母岩浆含水量为0.8%～2.3%（以湿质量计）。最后，我们提出，形成于典型的洋内岛弧背景下的九州−帕劳脊南段熔岩的母岩浆为亚碱性岛弧拉斑玄武质熔体，具有高温、中压、高氧逸度的特征，岩浆房深度较浅并存在多期次原始岩浆的补给和混合。
九州−帕劳脊是古伊豆−小笠原−马里亚纳弧的重要组成，对其上基底岩石开展矿物学和岩石学研究可为理解洋内岛弧演化早期的岩石成因和岩浆活动特点提供重要线索。本文对九州−帕劳脊南段基底玄武岩中的单斜辉石斑晶和微晶开展详细的岩相学和原位主微量元素分析，结果表明，单斜辉石斑晶与微晶整体上具有相似的化学组分，为普通辉石及透辉石等种属，且亏损轻稀土元素，Eu负异常不明显。多数单斜辉石斑晶具有环带结构，可划分为简单环带及韵律性环带两类；从辉石核部到边部，MgO、FeO、Al2O3、TiO2含量与核部镁指数Mg#等呈现复杂的高低变化，指示了多期次的岩浆混合与补给事件。单斜辉石的结晶温度、压力分别为1 151～1 210℃和1.3×108～4.2×108 Pa。通过单斜辉石组分反演获得的母岩浆含水量为0.8%～2.3%（以湿质量计）。最后，我们提出，形成于典型的洋内岛弧背景下的九州−帕劳脊南段熔岩的母岩浆为亚碱性岛弧拉斑玄武质熔体，具有高温、中压、高氧逸度的特征，岩浆房深度较浅并存在多期次原始岩浆的补给和混合。
2023, 45(6): 93-108.
doi: 10.12284/hyxb2023061
摘要:
相比于快速和中速扩张洋中脊，慢速和超慢速扩张洋中脊热液区通常含有丰富的金属硫化物资源。近年来的研究表明大洋中脊的扩张速率与矿石中金的品位呈明显的负相关，即超慢速扩张洋中脊热液区矿石中金的含量高。前人对龙旂热液区的构造环境以及硫化物组合进行了详细研究，但是对龙旂热液区硫化物中贵金属金的赋存形式和沉淀机制研究较少。本文对西南印度洋龙旂热液区中的硫化物进行了精细的矿物结构和微量元素分析，并探讨了金的赋存形式和沉淀机制。龙旂热液区的硫化物主要以黄铁矿为主，其次是黄铜矿和闪锌矿，黄铜矿普遍出溶等轴古巴矿，此外还观察到了少量的针钠铁矾和自然金等矿物。根据矿物结构和形态，黄铁矿明显被划分为两期，一期黄铁矿（Py1）自形度低，呈细粒状或胶状，内部多孔洞；二期黄铁矿（Py2）自形度高，呈自形−半自形，且粒径较大。Py1往往存在于Py2内部或以包体的形式被Py2所包裹，Py2则与自形−半自形黄铜矿和闪锌矿等矿物共生。自然金主要存在于Py1的内部孔洞之中，少量存在于Py2以及Py2与其他硫化物之间。相比于Py2，Py1含有更高的Ni、Zn、Pb、Ba、Mn、V、Mg、U、Au、Ag、Cd元素含量，更低的Co、Se、As、Sb元素含量。在龙旂热液区的物理化学条件下，热液流体中金的主要存在形式为Au(HS)，HS−浓度的降低和pH值升高均会促进金的沉淀。龙旂热液区早期热液流体与海水的混合造成热液流体pH值升高，而混合作用导致的热液流体温度降低会促使黄铁矿（Py1）的结晶，从而促使热液流体中HS−浓度的降低，热液流体pH值升高和黄铁矿结晶（Py1）引起的硫逸度降低是龙旂热液区自然金沉淀的主要机制。
相比于快速和中速扩张洋中脊，慢速和超慢速扩张洋中脊热液区通常含有丰富的金属硫化物资源。近年来的研究表明大洋中脊的扩张速率与矿石中金的品位呈明显的负相关，即超慢速扩张洋中脊热液区矿石中金的含量高。前人对龙旂热液区的构造环境以及硫化物组合进行了详细研究，但是对龙旂热液区硫化物中贵金属金的赋存形式和沉淀机制研究较少。本文对西南印度洋龙旂热液区中的硫化物进行了精细的矿物结构和微量元素分析，并探讨了金的赋存形式和沉淀机制。龙旂热液区的硫化物主要以黄铁矿为主，其次是黄铜矿和闪锌矿，黄铜矿普遍出溶等轴古巴矿，此外还观察到了少量的针钠铁矾和自然金等矿物。根据矿物结构和形态，黄铁矿明显被划分为两期，一期黄铁矿（Py1）自形度低，呈细粒状或胶状，内部多孔洞；二期黄铁矿（Py2）自形度高，呈自形−半自形，且粒径较大。Py1往往存在于Py2内部或以包体的形式被Py2所包裹，Py2则与自形−半自形黄铜矿和闪锌矿等矿物共生。自然金主要存在于Py1的内部孔洞之中，少量存在于Py2以及Py2与其他硫化物之间。相比于Py2，Py1含有更高的Ni、Zn、Pb、Ba、Mn、V、Mg、U、Au、Ag、Cd元素含量，更低的Co、Se、As、Sb元素含量。在龙旂热液区的物理化学条件下，热液流体中金的主要存在形式为Au(HS)，HS−浓度的降低和pH值升高均会促进金的沉淀。龙旂热液区早期热液流体与海水的混合造成热液流体pH值升高，而混合作用导致的热液流体温度降低会促使黄铁矿（Py1）的结晶，从而促使热液流体中HS−浓度的降低，热液流体pH值升高和黄铁矿结晶（Py1）引起的硫逸度降低是龙旂热液区自然金沉淀的主要机制。
2023, 45(6): 109-121.
doi: 10.12284/hyxb2023079
摘要:
根据太平洋海山群（中太平洋海山群、莱恩海山链）和西太平洋海山群（麦哲伦海山群、马尔库斯维克海山群、马绍尔海山群）5个海山群14座海山的185个富钴结壳样品的碲元素分析测试，研究了其组成特征、空间分布规律、赋存相态及资源潜力。结果表明，研究区富钴结壳中碲元素质量分数的变化范围为17.8～145.2 μg/g，平均值为47.4 μg/g；各海山群碲元素的含量范围及区域富集程度存在较大差异，富集程度由高到低依次为麦哲伦海山群、马绍尔海山群、马尔库斯维克海山群、中太平洋海山群和莱恩海山链，区域上呈现自西向东逐渐降低的趋势。碲元素含量与水深呈径向相同、纬向相反的趋势，说明碲元素的富集不仅与结壳在海水中的产出深度有关，还与经纬度、海山地形及区域成矿环境有关。淋滤结果显示碲元素主要富集在铁氧化物及残渣态中，富氧环境和生物作用磷酸盐化对碲的富集成矿起决定性作用。参照陆地伴生有用元素最低工业品位要求，中、西太平洋研究区域海山样品富钴结壳碲元素含量均达到了工业品位要求，具有潜在的开发价值。由富钴结壳储量估算，中、西太平洋富钴结壳中碲储量大于7.63万t，是海底碲资源的重要储备基地。
根据太平洋海山群（中太平洋海山群、莱恩海山链）和西太平洋海山群（麦哲伦海山群、马尔库斯维克海山群、马绍尔海山群）5个海山群14座海山的185个富钴结壳样品的碲元素分析测试，研究了其组成特征、空间分布规律、赋存相态及资源潜力。结果表明，研究区富钴结壳中碲元素质量分数的变化范围为17.8～145.2 μg/g，平均值为47.4 μg/g；各海山群碲元素的含量范围及区域富集程度存在较大差异，富集程度由高到低依次为麦哲伦海山群、马绍尔海山群、马尔库斯维克海山群、中太平洋海山群和莱恩海山链，区域上呈现自西向东逐渐降低的趋势。碲元素含量与水深呈径向相同、纬向相反的趋势，说明碲元素的富集不仅与结壳在海水中的产出深度有关，还与经纬度、海山地形及区域成矿环境有关。淋滤结果显示碲元素主要富集在铁氧化物及残渣态中，富氧环境和生物作用磷酸盐化对碲的富集成矿起决定性作用。参照陆地伴生有用元素最低工业品位要求，中、西太平洋研究区域海山样品富钴结壳碲元素含量均达到了工业品位要求，具有潜在的开发价值。由富钴结壳储量估算，中、西太平洋富钴结壳中碲储量大于7.63万t，是海底碲资源的重要储备基地。
2023, 45(6): 160-170.
doi: 10.12284/hyxb2023085
摘要:
本文基于塞舌尔群岛东北部海域34个表层沉积物样品的黏土矿物测试结果分析其组成特征、分布规律和物质来源。研究区表层沉积物中黏土矿物平均相对含量从高到低依次为伊利石（35%）、坡缕石（20%）、蒙皂石（20%）、高岭石（16%）、绿泥石（10%）。根据沉积物黏土矿物相对含量和空间分布规律，可将研究区分为2个亚区（I区、II区）。I区覆盖研究区北部大部区域，物质来源主要为阿拉伯半岛、印度半岛西南部以及索马里海岸沙漠的风尘物质；II区位于研究区南部的塞舌尔群岛以东，主要接收塞舌尔高原风化物质。综合分析研究区细颗粒物质来源、空间分布规律及区域动力环境特征，南亚夏季风搬运阿拉伯半岛、印度西部及索马里海岸沙漠风尘物质向南输运是影响I区黏土矿物组成的主要因素；南赤道逆流驱动塞舌尔高原富高岭石、绿泥石的细粒风化物质向东扩散，控制了II区黏土矿物组成特征和空间分布规律。
本文基于塞舌尔群岛东北部海域34个表层沉积物样品的黏土矿物测试结果分析其组成特征、分布规律和物质来源。研究区表层沉积物中黏土矿物平均相对含量从高到低依次为伊利石（35%）、坡缕石（20%）、蒙皂石（20%）、高岭石（16%）、绿泥石（10%）。根据沉积物黏土矿物相对含量和空间分布规律，可将研究区分为2个亚区（I区、II区）。I区覆盖研究区北部大部区域，物质来源主要为阿拉伯半岛、印度半岛西南部以及索马里海岸沙漠的风尘物质；II区位于研究区南部的塞舌尔群岛以东，主要接收塞舌尔高原风化物质。综合分析研究区细颗粒物质来源、空间分布规律及区域动力环境特征，南亚夏季风搬运阿拉伯半岛、印度西部及索马里海岸沙漠风尘物质向南输运是影响I区黏土矿物组成的主要因素；南赤道逆流驱动塞舌尔高原富高岭石、绿泥石的细粒风化物质向东扩散，控制了II区黏土矿物组成特征和空间分布规律。
2023, 45(6): 122-133.
doi: 10.12284/hyxb2023065
摘要:
波能装置−浮式防波堤是将浮式防波堤与波能转换装置集成，兼具防波消浪和捕获波浪能的集成装置，能够有效降低单一功能波能转换装置的成本。研究者们提出了许多波能装置−浮式防波堤的结构型式，其中非对称式浮体结构相比于对称式浮体结构，在单向入射波的水动力性能方面拥有一定的优势。本文针对导桩锚泊的非对称式方箱−三角形挡浪板和方箱−垂直挡浪板两种浮体结构型式，通过数值模拟的方式，对比分析其水动力特性和波能俘获特性。数值模型基于黏性流体理论，以Navier-Stokes方程为控制方程，并采用VOF方法和浸没边界法求解自由面边界和流固耦合作用，探究不同入射波周期、水深和浮体排水条件下集成装置水动力性能（消波特性、能量耗散特性和波能俘获特性）变化趋势。结果表明，在近岸波浪条件下（5～8 s），垂直挡板型式集成装置适用于较小周期波浪（5～6 s），而三角挡板型式集成装置适用于较大周期波浪（6～7.5 s）。随着水深增大，波能俘获比总体上呈现缓慢增长的趋势。在主浮体吃水相同的情况下（排水量不同），两种结构的透射系数基本一致；而在排水量相同（主浮体吃水不同）的情况下，垂直挡板结构型式的防波效果更好，三角挡板结构型式波能俘获性能要优于垂直挡板结构型式。
波能装置−浮式防波堤是将浮式防波堤与波能转换装置集成，兼具防波消浪和捕获波浪能的集成装置，能够有效降低单一功能波能转换装置的成本。研究者们提出了许多波能装置−浮式防波堤的结构型式，其中非对称式浮体结构相比于对称式浮体结构，在单向入射波的水动力性能方面拥有一定的优势。本文针对导桩锚泊的非对称式方箱−三角形挡浪板和方箱−垂直挡浪板两种浮体结构型式，通过数值模拟的方式，对比分析其水动力特性和波能俘获特性。数值模型基于黏性流体理论，以Navier-Stokes方程为控制方程，并采用VOF方法和浸没边界法求解自由面边界和流固耦合作用，探究不同入射波周期、水深和浮体排水条件下集成装置水动力性能（消波特性、能量耗散特性和波能俘获特性）变化趋势。结果表明，在近岸波浪条件下（5～8 s），垂直挡板型式集成装置适用于较小周期波浪（5～6 s），而三角挡板型式集成装置适用于较大周期波浪（6～7.5 s）。随着水深增大，波能俘获比总体上呈现缓慢增长的趋势。在主浮体吃水相同的情况下（排水量不同），两种结构的透射系数基本一致；而在排水量相同（主浮体吃水不同）的情况下，垂直挡板结构型式的防波效果更好，三角挡板结构型式波能俘获性能要优于垂直挡板结构型式。
2023, 45(6): 134-140.
doi: 10.12284/hyxb2023069
摘要:
中法海洋卫星散射计（CSCAT）丰富的观测几何信息为极地海冰遥感提供了新的机遇。本文提出一种适用于CSCAT的贝叶斯海冰识别算法，不需要构建海冰地球物理模式函数和计算后向散射系数离海冰地球物理模型函数（GMF）的距离，仅利用海面风场反演伴随的最小残差即可构建CSCAT海冰识别模型。研究结果与欧洲气象卫星组织的海冰边缘线产品进行了比较，表明2021年9月南极和北极区域逐日的海冰覆盖面积估计标准差分别为1%和7%，与其他卫星散射计的海冰识别结果基本一致。这种新的海冰识别方法具有模型参数少、处理速度快、检测结果可靠的优点，对卫星地面系统的业务化处理具有重要的借鉴意义。
中法海洋卫星散射计（CSCAT）丰富的观测几何信息为极地海冰遥感提供了新的机遇。本文提出一种适用于CSCAT的贝叶斯海冰识别算法，不需要构建海冰地球物理模式函数和计算后向散射系数离海冰地球物理模型函数（GMF）的距离，仅利用海面风场反演伴随的最小残差即可构建CSCAT海冰识别模型。研究结果与欧洲气象卫星组织的海冰边缘线产品进行了比较，表明2021年9月南极和北极区域逐日的海冰覆盖面积估计标准差分别为1%和7%，与其他卫星散射计的海冰识别结果基本一致。这种新的海冰识别方法具有模型参数少、处理速度快、检测结果可靠的优点，对卫星地面系统的业务化处理具有重要的借鉴意义。
2023, 45(6): 141-159.
doi: 10.12284/hyxb2023083
摘要:
围绕国内外机构发布的南极被动微波海冰密集度产品（PM-SIC）的差异和精度问题，应用MODIS和Sentinel-1反演的海冰密集度，对德国不莱梅大学（产品UB-AMSR2/ASI）、美国冰雪数据中心（产品NSIDC-SSMIS/NT、NSIDC-SSMIS/CDR、NSIDC-AMSR2/NT2）、欧洲气象卫星应用组织海洋与海冰卫星应用中心（产品OSI-SAF/BR-BST）、国家卫星海洋应用中心（产品NSOAS-SMR/NT）和国家卫星气象中心（产品NSMC-MWRI/NT2）发布的7种南极海冰密集度产品进行比较与评估。结果表明：（1）NSIDC-SSMIS/NT与NSIDC-SSMIS/CDR海冰密集度具有较高的一致性（平均偏差为−0.08%，相关系数为0.99），NSOAS-SMR/NT与NSIDC-AMSR2/NT2间的差异最大（平均偏差为−14.41%，相关系数为0.81）；（2）7种PM-SIC的变化趋势一致，NSOAS-SMR/NT和NSMC-MWRI/NT2与其他PM-SIC的偏差具有明显的季节性差异；（3）NSOAS-SMR/NT和NSMC-MWRI/NT2与其他PM-SIC均在印度洋扇区、别林斯高晋海和阿蒙森海扇区绝对偏差较大，在罗斯海扇区差异最小。偏差较大的区域主要分布在海冰边缘区及近陆地海域，在高密集度区域差异较小；（4）应用MODIS与Sentinel-1反演的海冰密集度对7种PM-SIC验证表明，NSMC-MWRI/NT2与验证数据的一致性最高。NSOAS-SMR/NT、UB-AMSR2/ASI和OSI-SAF/BR-BST海冰密集度偏低，而NSMC-MWRI/NT2、NSIDC-AMSR2/NT2、NSIDC-SSMIS/CDR和NSIDC-SSMIS/NT海冰密集度偏高。不同海冰密集度产品的比较与评估可为发展遥感反演算法、研制和应用高质量的海冰密集度产品，更好地监测南极海冰动态变化提供依据和参考。
围绕国内外机构发布的南极被动微波海冰密集度产品（PM-SIC）的差异和精度问题，应用MODIS和Sentinel-1反演的海冰密集度，对德国不莱梅大学（产品UB-AMSR2/ASI）、美国冰雪数据中心（产品NSIDC-SSMIS/NT、NSIDC-SSMIS/CDR、NSIDC-AMSR2/NT2）、欧洲气象卫星应用组织海洋与海冰卫星应用中心（产品OSI-SAF/BR-BST）、国家卫星海洋应用中心（产品NSOAS-SMR/NT）和国家卫星气象中心（产品NSMC-MWRI/NT2）发布的7种南极海冰密集度产品进行比较与评估。结果表明：（1）NSIDC-SSMIS/NT与NSIDC-SSMIS/CDR海冰密集度具有较高的一致性（平均偏差为−0.08%，相关系数为0.99），NSOAS-SMR/NT与NSIDC-AMSR2/NT2间的差异最大（平均偏差为−14.41%，相关系数为0.81）；（2）7种PM-SIC的变化趋势一致，NSOAS-SMR/NT和NSMC-MWRI/NT2与其他PM-SIC的偏差具有明显的季节性差异；（3）NSOAS-SMR/NT和NSMC-MWRI/NT2与其他PM-SIC均在印度洋扇区、别林斯高晋海和阿蒙森海扇区绝对偏差较大，在罗斯海扇区差异最小。偏差较大的区域主要分布在海冰边缘区及近陆地海域，在高密集度区域差异较小；（4）应用MODIS与Sentinel-1反演的海冰密集度对7种PM-SIC验证表明，NSMC-MWRI/NT2与验证数据的一致性最高。NSOAS-SMR/NT、UB-AMSR2/ASI和OSI-SAF/BR-BST海冰密集度偏低，而NSMC-MWRI/NT2、NSIDC-AMSR2/NT2、NSIDC-SSMIS/CDR和NSIDC-SSMIS/NT海冰密集度偏高。不同海冰密集度产品的比较与评估可为发展遥感反演算法、研制和应用高质量的海冰密集度产品，更好地监测南极海冰动态变化提供依据和参考。
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