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, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2024065
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北极气候研究多学科漂流观测计划（Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate, MOSAiC）于2019年10月至2020年9月开展，期间获得了变量完整的大气、海洋、海冰厚度及积雪厚度观测，为海冰模式的发展提供了新的契机。本研究利用两个完整观测时段（2019年11月1日至2020年5月7日、2020年6月26日至7月27日）的大气和海洋强迫场，驱动一维海冰柱模式ICEPACK，模拟了MOSAiC期间海冰厚度的季节演变，同海冰厚度观测进行了对比，并诊断分析了海冰厚度模拟误差的原因。结果表明，在冬春季节，模式可以再现海冰厚度增长过程，但由于模式在春季高估了积雪向海冰的转化及对海冰物质平衡的贡献，模拟的春季海冰厚度偏厚。在夏季期间，2种热力学方案及3种融池方案的组合都表明模式高估了海冰表层的消融过程，导致模拟结束阶段的海冰厚度偏薄。我们的研究表明，使用变量完整的MOSAiC大气和海洋强迫场可以诊断目前海冰模式中的问题，为海冰模式的改进奠定基础。
北极气候研究多学科漂流观测计划（Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate, MOSAiC）于2019年10月至2020年9月开展，期间获得了变量完整的大气、海洋、海冰厚度及积雪厚度观测，为海冰模式的发展提供了新的契机。本研究利用两个完整观测时段（2019年11月1日至2020年5月7日、2020年6月26日至7月27日）的大气和海洋强迫场，驱动一维海冰柱模式ICEPACK，模拟了MOSAiC期间海冰厚度的季节演变，同海冰厚度观测进行了对比，并诊断分析了海冰厚度模拟误差的原因。结果表明，在冬春季节，模式可以再现海冰厚度增长过程，但由于模式在春季高估了积雪向海冰的转化及对海冰物质平衡的贡献，模拟的春季海冰厚度偏厚。在夏季期间，2种热力学方案及3种融池方案的组合都表明模式高估了海冰表层的消融过程，导致模拟结束阶段的海冰厚度偏薄。我们的研究表明，使用变量完整的MOSAiC大气和海洋强迫场可以诊断目前海冰模式中的问题，为海冰模式的改进奠定基础。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2024069
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本文利用中尺度模式WRF-ARW（Version4.0）对海南岛不同天气条件下的典型海风锋个例进行了高分辨率数值模拟，通过设计局地城镇化的敏感性试验, 重点分析了海南岛沿海城镇化对海风锋推进的影响及其可能机制。研究结果表明：海南岛沿海城镇化造成的海风锋结构差异是热力作用和动力作用共同影响的结果；城镇下垫面的摩擦效应与城市热岛的增强阻碍海风向内陆推进, 减弱了海风锋途经地区的降温增湿效应, 造成海风锋位置相对滞后；而城镇化所引起的高海陆热力差异增强了海风风速及海风幅合, 同时海风锋前的垂直上升气流和海风环流厚度也明显增强。海风锋发展不同时期，城镇化对海风锋的推进影响有所不同。海风锋发展初期, 海陆热力差异引起的推动作用与摩擦效应的阻碍作用相抵消, 导致海风锋的推进无明显影响；海风锋发展强盛阶段, 城镇化条件下内陆城市与非城市之间的热力差异有所增强, 阻碍了海风锋向内陆推进，导致海风锋内陆渗透距离减小。不同天气条件下城市化对海风锋推进的影响有所不同，相比于晴空天气, 多云天气下城市与非城市的热力差异稍强，加强了城市热岛效应对海风推进的阻碍作用，导致海风锋滞后距离稍远。此外，当土地利用类型更换为城镇后, 净辐射与陆气间交换能量减少, 导致其潜热通量显著减小, 感热通量值变大，从而升高了下垫面温度, 增强了海风的垂直上升运动, 进而造成边界层高度的变大。
本文利用中尺度模式WRF-ARW（Version4.0）对海南岛不同天气条件下的典型海风锋个例进行了高分辨率数值模拟，通过设计局地城镇化的敏感性试验, 重点分析了海南岛沿海城镇化对海风锋推进的影响及其可能机制。研究结果表明：海南岛沿海城镇化造成的海风锋结构差异是热力作用和动力作用共同影响的结果；城镇下垫面的摩擦效应与城市热岛的增强阻碍海风向内陆推进, 减弱了海风锋途经地区的降温增湿效应, 造成海风锋位置相对滞后；而城镇化所引起的高海陆热力差异增强了海风风速及海风幅合, 同时海风锋前的垂直上升气流和海风环流厚度也明显增强。海风锋发展不同时期，城镇化对海风锋的推进影响有所不同。海风锋发展初期, 海陆热力差异引起的推动作用与摩擦效应的阻碍作用相抵消, 导致海风锋的推进无明显影响；海风锋发展强盛阶段, 城镇化条件下内陆城市与非城市之间的热力差异有所增强, 阻碍了海风锋向内陆推进，导致海风锋内陆渗透距离减小。不同天气条件下城市化对海风锋推进的影响有所不同，相比于晴空天气, 多云天气下城市与非城市的热力差异稍强，加强了城市热岛效应对海风推进的阻碍作用，导致海风锋滞后距离稍远。此外，当土地利用类型更换为城镇后, 净辐射与陆气间交换能量减少, 导致其潜热通量显著减小, 感热通量值变大，从而升高了下垫面温度, 增强了海风的垂直上升运动, 进而造成边界层高度的变大。
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细颗粒泥沙絮凝是影响河口泥沙输移扩散的关键过程，受控于河口复杂动力结构，其中河口水体层化环境下絮凝体空间分布规律亟待探究。针对该问题，本文基于2020年珠江磨刀门河口枯季大面积走航原型观测数据，分析磨刀门河口絮凝体时空分布特征，探究不同动力对其影响作用，揭示水体层化下絮凝体分布规律。结果表明，观测期间磨刀门河口絮凝体中值粒径介于1.87～395.53 μm，体积浓度介于20.29～1495.67 μL/L；垂向上，中表层水体中值粒径多大于底层，平面上最大值多位于中心拦门沙和西侧。采用多峰分解方法可将磨刀门河口絮凝体分解为基本颗粒和絮凝核（统称微絮团）、小絮团、大絮团等组分，大絮团占比最大；总体来讲，中表层水体微絮团和小絮团体积浓度小于底层，底层大絮团体积浓度小于中表层。这与盐水楔河口动力结构密切相关，强盐度层化抑制絮凝体在各水层间的交换，导致表层水体大絮团占比远高于中底层，而底层絮凝体受湍流剪切强度影响，以解絮为主，小絮团和微絮团占比高。本研究不仅有助阐明复杂动力结构下细颗粒泥沙絮凝机制，也能为磨刀门河口拦门沙治理、水沙调控及航道疏浚等提供技术支撑。
细颗粒泥沙絮凝是影响河口泥沙输移扩散的关键过程，受控于河口复杂动力结构，其中河口水体层化环境下絮凝体空间分布规律亟待探究。针对该问题，本文基于2020年珠江磨刀门河口枯季大面积走航原型观测数据，分析磨刀门河口絮凝体时空分布特征，探究不同动力对其影响作用，揭示水体层化下絮凝体分布规律。结果表明，观测期间磨刀门河口絮凝体中值粒径介于1.87～395.53 μm，体积浓度介于20.29～1495.67 μL/L；垂向上，中表层水体中值粒径多大于底层，平面上最大值多位于中心拦门沙和西侧。采用多峰分解方法可将磨刀门河口絮凝体分解为基本颗粒和絮凝核（统称微絮团）、小絮团、大絮团等组分，大絮团占比最大；总体来讲，中表层水体微絮团和小絮团体积浓度小于底层，底层大絮团体积浓度小于中表层。这与盐水楔河口动力结构密切相关，强盐度层化抑制絮凝体在各水层间的交换，导致表层水体大絮团占比远高于中底层，而底层絮凝体受湍流剪切强度影响，以解絮为主，小絮团和微絮团占比高。本研究不仅有助阐明复杂动力结构下细颗粒泥沙絮凝机制，也能为磨刀门河口拦门沙治理、水沙调控及航道疏浚等提供技术支撑。
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悬浮颗粒物在“源-汇”沉积体系中扮演着关键角色，而南海常见的动力现象——内孤立波，则被证实是影响悬浮颗粒物分布和沉积过程的重要因素。该项研究于2022年9月在吕宋海峡至东沙群岛海域开展，采用LISST-deep与CTD设备进行同步观测，以研究悬浮颗粒物的粒径及体积浓度分布。通过调查期内的卫星遥感数据，划定了内孤立波的影响范围，并结合海床基观测内孤立波影响悬浮颗粒物分布过程，从动力学的角度揭示了内孤立波对悬浮颗粒物在输运过程中特征变化的影响。研究发现：（1）在内孤立波的振幅深度区间（6-79 m）内，以较小粒径的悬浮颗粒物（15-25 μm）分布为主，且越接近内孤立波的波谷深度，出现较小粒径悬浮颗粒物的频率越高。（2）悬浮颗粒物分布由内孤立波波峰线中心区域扩散到两侧，在中心为体积浓度低值区（≤91 μL/L），而波峰线两侧区域与内孤立波传播路径远端区域为体积浓度高值区（≥500 μL/L）。此外，研究进一步揭示了内孤立波通过改造作用使聚集状态的悬浮颗粒物被分解为粒径较小、组成单一的颗粒，通过控制作用改变悬浮颗粒物在波峰线不同位置、传播路径和振幅深度上的体积浓度分布，为理解南海源-汇沉积体系提供了重要的理论依据。
悬浮颗粒物在“源-汇”沉积体系中扮演着关键角色，而南海常见的动力现象——内孤立波，则被证实是影响悬浮颗粒物分布和沉积过程的重要因素。该项研究于2022年9月在吕宋海峡至东沙群岛海域开展，采用LISST-deep与CTD设备进行同步观测，以研究悬浮颗粒物的粒径及体积浓度分布。通过调查期内的卫星遥感数据，划定了内孤立波的影响范围，并结合海床基观测内孤立波影响悬浮颗粒物分布过程，从动力学的角度揭示了内孤立波对悬浮颗粒物在输运过程中特征变化的影响。研究发现：（1）在内孤立波的振幅深度区间（6-79 m）内，以较小粒径的悬浮颗粒物（15-25 μm）分布为主，且越接近内孤立波的波谷深度，出现较小粒径悬浮颗粒物的频率越高。（2）悬浮颗粒物分布由内孤立波波峰线中心区域扩散到两侧，在中心为体积浓度低值区（≤91 μL/L），而波峰线两侧区域与内孤立波传播路径远端区域为体积浓度高值区（≥500 μL/L）。此外，研究进一步揭示了内孤立波通过改造作用使聚集状态的悬浮颗粒物被分解为粒径较小、组成单一的颗粒，通过控制作用改变悬浮颗粒物在波峰线不同位置、传播路径和振幅深度上的体积浓度分布，为理解南海源-汇沉积体系提供了重要的理论依据。
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本文以2019年1月1日至2021年12月31日舟山群岛南部外海观测点所涵盖的气象、海洋、地形等多种物理量数据为数据基础，使用长短时记忆（Long Short Term Memory，LSTM）神经网络搭建深度学习海浪预报模型，探讨输入输出序列比和输入要素数量对模型预测性能的影响，在舟山海域实现波浪三要素，即有效波高、有效波周期、传播方向的短时预报，并用2022年台风“轩岚诺”和“梅花”期间的数据检验模型对极端海况的预测能力。研究结果表明，根据实测数据所训练的多要素海浪预报模型具有较好的预测准确度和稳定性，能较好地实现对极端海况的预测，当输入输出序列比为1∶1时模型准确度较高，预报时长为1 h的三要素模型对于日常海况中有效波高、有效波周期和波向的预测均方根误差（Root Mean Squared Error，RMSE）分别为0.116 m、0.569 s和24.583°，对于极端海况中有效波高的预测RMSE为0.191 m，输入要素数量的增加可进一步提升模型准确度但在预测时长较大时也会增加训练成本。
本文以2019年1月1日至2021年12月31日舟山群岛南部外海观测点所涵盖的气象、海洋、地形等多种物理量数据为数据基础，使用长短时记忆（Long Short Term Memory，LSTM）神经网络搭建深度学习海浪预报模型，探讨输入输出序列比和输入要素数量对模型预测性能的影响，在舟山海域实现波浪三要素，即有效波高、有效波周期、传播方向的短时预报，并用2022年台风“轩岚诺”和“梅花”期间的数据检验模型对极端海况的预测能力。研究结果表明，根据实测数据所训练的多要素海浪预报模型具有较好的预测准确度和稳定性，能较好地实现对极端海况的预测，当输入输出序列比为1∶1时模型准确度较高，预报时长为1 h的三要素模型对于日常海况中有效波高、有效波周期和波向的预测均方根误差（Root Mean Squared Error，RMSE）分别为0.116 m、0.569 s和24.583°，对于极端海况中有效波高的预测RMSE为0.191 m，输入要素数量的增加可进一步提升模型准确度但在预测时长较大时也会增加训练成本。
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海洋中尺度涡旋与其边缘的次中尺度锋面之间存在强烈的物质和能量交换以及复杂的动力过程。目前，对中尺度涡旋的调查研究已经日趋成熟，但由于次中尺度锋面的空间尺度小、时间变化快，对其三维结构的调查存在较大挑战。本文提出一种海洋中尺度涡旋边缘次中尺度锋面的调查方法。首先利用多源卫星遥感数据对中尺度涡旋及其边缘的次中尺度锋面进行识别，然后使用多型船载调查设备进行多学科综合调查。利用该方法对2023年8月21日至8月25日黑潮延伸体海域一个典型涡旋边缘次中尺度锋面进行调查方案设计。本文提出的调查方法可以有效地实现对中尺度涡旋边缘次中尺度锋面的识别、追踪与调查。
海洋中尺度涡旋与其边缘的次中尺度锋面之间存在强烈的物质和能量交换以及复杂的动力过程。目前，对中尺度涡旋的调查研究已经日趋成熟，但由于次中尺度锋面的空间尺度小、时间变化快，对其三维结构的调查存在较大挑战。本文提出一种海洋中尺度涡旋边缘次中尺度锋面的调查方法。首先利用多源卫星遥感数据对中尺度涡旋及其边缘的次中尺度锋面进行识别，然后使用多型船载调查设备进行多学科综合调查。利用该方法对2023年8月21日至8月25日黑潮延伸体海域一个典型涡旋边缘次中尺度锋面进行调查方案设计。本文提出的调查方法可以有效地实现对中尺度涡旋边缘次中尺度锋面的识别、追踪与调查。
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岸线侵蚀预测是海岸动力地貌学研究的热点问题之一。本文基于长短期神经记忆网络LSTM，采用1985-2023年江苏射阳县附近海域收集到的岸线、水深和潮间带宽度数据，结合ERA5数据反演的波浪和潮流数据，构建海岸侵蚀风险预测模型。该预测模型可以准确反映海岸线的加速侵蚀、稳定侵蚀、淤积的非线性变化或线性变化趋势。预测结果表明，在沙源减少条件下，波浪和潮流增强是近20年来射阳海域海岸侵蚀的主要因素。此外，利用预测模型开展了海岸加固、消浪和弱流对海岸的防护效果试验，试验结果表明，海岸加固防护效果最佳，消浪防护效果较弱流防护效果好。预测模型设置运行过程高效，具有较高的应用价值和开发潜力。
岸线侵蚀预测是海岸动力地貌学研究的热点问题之一。本文基于长短期神经记忆网络LSTM，采用1985-2023年江苏射阳县附近海域收集到的岸线、水深和潮间带宽度数据，结合ERA5数据反演的波浪和潮流数据，构建海岸侵蚀风险预测模型。该预测模型可以准确反映海岸线的加速侵蚀、稳定侵蚀、淤积的非线性变化或线性变化趋势。预测结果表明，在沙源减少条件下，波浪和潮流增强是近20年来射阳海域海岸侵蚀的主要因素。此外，利用预测模型开展了海岸加固、消浪和弱流对海岸的防护效果试验，试验结果表明，海岸加固防护效果最佳，消浪防护效果较弱流防护效果好。预测模型设置运行过程高效，具有较高的应用价值和开发潜力。
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本文基于深度学习U-Net网络构建了CMA-GFS数值模式风场订正模型，并以用此订正模型订正后的风场为背景场（CMA-GFS_Unet），以HY-2B/2C/2D以及MetOp-B四颗卫星的散射计海面风资料为观测资料，采用插补法快速完成准实时海面风场的构建。此智能算法可实现滞后3小时准实时生成空间分辨率为0.25°、时间分辨率为6小时的全球海面融合风场(Fusion_QRT)。分别使用CCMP融合风场数据和中国近海浮标10m风矢量数据对CMA-GFS、CMA-GFS_Unet和Fusion_QRT三组风场资料进行了评估，结果表明，CMA-GFS_Unet风场质量得到显著提升，Fusion_QRT风场风速质量得到进一步改善，但风向质量略有降低：相较于CCMP，三组风场的风速平均绝对误差（MAE）分别为1.13 m/s、0.89 m/s和0.84 m/s，CMA-GFS_Unet和Fusion_QRT相较于CMA-GFS分别提升了21.3%和25.7%；风向MAE分别为17.5°、15.5°和16°，分别提升了11.3%和8.6%；而相较于浮标，风速MAE分别为1.50 m/s、1.36 m/s和1.28 m/s，分别提升了9.3%和14.7%；风向MAE分别为23.3°、22.7°和24.0°，分别提升了3.0%和-3.9%。
本文基于深度学习U-Net网络构建了CMA-GFS数值模式风场订正模型，并以用此订正模型订正后的风场为背景场（CMA-GFS_Unet），以HY-2B/2C/2D以及MetOp-B四颗卫星的散射计海面风资料为观测资料，采用插补法快速完成准实时海面风场的构建。此智能算法可实现滞后3小时准实时生成空间分辨率为0.25°、时间分辨率为6小时的全球海面融合风场(Fusion_QRT)。分别使用CCMP融合风场数据和中国近海浮标10m风矢量数据对CMA-GFS、CMA-GFS_Unet和Fusion_QRT三组风场资料进行了评估，结果表明，CMA-GFS_Unet风场质量得到显著提升，Fusion_QRT风场风速质量得到进一步改善，但风向质量略有降低：相较于CCMP，三组风场的风速平均绝对误差（MAE）分别为1.13 m/s、0.89 m/s和0.84 m/s，CMA-GFS_Unet和Fusion_QRT相较于CMA-GFS分别提升了21.3%和25.7%；风向MAE分别为17.5°、15.5°和16°，分别提升了11.3%和8.6%；而相较于浮标，风速MAE分别为1.50 m/s、1.36 m/s和1.28 m/s，分别提升了9.3%和14.7%；风向MAE分别为23.3°、22.7°和24.0°，分别提升了3.0%和-3.9%。
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摘要:
强度是影响海冰与结构物相互作用关系的关键性质之一。海冰内部的卤水胞和气泡等孔隙结构对海冰的强度有重要影响。为从细观角度探究冰内孔隙含量、形状和尺寸等海冰结构参数对海冰力学性质的影响，基于离散元方法，建立了包含孔隙的数值海冰模型，模拟粒状冰在平行和垂直冰面方向加载脆性破坏的单轴压缩过程。孔隙尺寸设置为符合均匀分布、标准正态分布和Gamma分布等不同随机分布类型。数值模拟试验结果表明孔隙率是影响海冰强度的主要因素，海冰单轴压缩强度和弹性模量均随孔隙的增加而减小。当压缩应力达到极值时，冰内裂缝迅速扩展。对于圆形孔隙，裂缝主要沿荷载施加方向开展，因此平行冰面方向试样破坏时多表现为大裂缝；对于椭圆形孔隙，裂缝易扩展形成裂缝带。当孔隙率相同时，孔隙尺寸随机分布类型和位置对单轴压缩强度和弹性模量影响不大，但影响冰内裂缝的扩展方式。
强度是影响海冰与结构物相互作用关系的关键性质之一。海冰内部的卤水胞和气泡等孔隙结构对海冰的强度有重要影响。为从细观角度探究冰内孔隙含量、形状和尺寸等海冰结构参数对海冰力学性质的影响，基于离散元方法，建立了包含孔隙的数值海冰模型，模拟粒状冰在平行和垂直冰面方向加载脆性破坏的单轴压缩过程。孔隙尺寸设置为符合均匀分布、标准正态分布和Gamma分布等不同随机分布类型。数值模拟试验结果表明孔隙率是影响海冰强度的主要因素，海冰单轴压缩强度和弹性模量均随孔隙的增加而减小。当压缩应力达到极值时，冰内裂缝迅速扩展。对于圆形孔隙，裂缝主要沿荷载施加方向开展，因此平行冰面方向试样破坏时多表现为大裂缝；对于椭圆形孔隙，裂缝易扩展形成裂缝带。当孔隙率相同时，孔隙尺寸随机分布类型和位置对单轴压缩强度和弹性模量影响不大，但影响冰内裂缝的扩展方式。
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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。
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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。
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摘要:
在人类活动和快速气候变化的影响下，南海周边河流入海沉积物通量发生巨大变化。本文基于2001～2020年间南海周边河流数据及海表悬浮沉积物浓度数据，探究南海周边河流入海沉积物通量的时空变化特征。研究结果表明：2001～2020年南海周边河流入海沉积物通量超过345百万吨/年（Mt/a），人类活动导致珠江、红河、湄公河入海沉积物通量减少约300 Mt/a。南海周边河流入海沉积物通量还受台风和气候变化的影响：台风是影响南海周边河流入海沉积物通量的重要因素，尤其是台风期间台湾地区的高屏溪入海沉积物通量可达全年总量的89%。在东亚季风系统影响下，南海周边河流入海沉积物通量表现出雨季高、旱季低的变化特征，雨季期间入海沉积物通量占全年总量的80%以上，相应地，河流表层羽流在雨季具有浓度高和扩散范围大的典型特征。受厄尔尼诺-南方涛动的影响，南海周边河流流量和入海沉积物通量也存在不同周期变化，南海周边大型河流入海沉积物通量表现出2.5～3.0年的变化周期，并与NINO3.4指数存在相关性。本文利用20年的河流数据系统论证了台风、气候变化和大坝建设对21世纪以来南海周边河流入海沉积物通量的影响，在源汇过程研究及流域治理方面具有重要意义。
在人类活动和快速气候变化的影响下，南海周边河流入海沉积物通量发生巨大变化。本文基于2001～2020年间南海周边河流数据及海表悬浮沉积物浓度数据，探究南海周边河流入海沉积物通量的时空变化特征。研究结果表明：2001～2020年南海周边河流入海沉积物通量超过345百万吨/年（Mt/a），人类活动导致珠江、红河、湄公河入海沉积物通量减少约300 Mt/a。南海周边河流入海沉积物通量还受台风和气候变化的影响：台风是影响南海周边河流入海沉积物通量的重要因素，尤其是台风期间台湾地区的高屏溪入海沉积物通量可达全年总量的89%。在东亚季风系统影响下，南海周边河流入海沉积物通量表现出雨季高、旱季低的变化特征，雨季期间入海沉积物通量占全年总量的80%以上，相应地，河流表层羽流在雨季具有浓度高和扩散范围大的典型特征。受厄尔尼诺-南方涛动的影响，南海周边河流流量和入海沉积物通量也存在不同周期变化，南海周边大型河流入海沉积物通量表现出2.5～3.0年的变化周期，并与NINO3.4指数存在相关性。本文利用20年的河流数据系统论证了台风、气候变化和大坝建设对21世纪以来南海周边河流入海沉积物通量的影响，在源汇过程研究及流域治理方面具有重要意义。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2024072
摘要:
利用南极半岛（D1-7）和南奥克尼群岛附近海域（D5-6）海洋沉积物有机质的分子生物标志物中所隐含的生态学关系，将重建的浮游生物生产力和种群结构变化与生物泵（BP）/微型生物碳泵（MCP）以及海洋碳汇和储碳效率联系起来研究。柱样沉积物中的一系列分子生物标志物在近百年里发生显著变化，上层海洋浮游生物生产力/群落结构与沉积碳库储量存在较大的时空演变，实际上均与全球气候变化相联系。研究结果如下：（1）从生物标志化合物正构烷烃分子组合特征和色谱图峰型、主峰碳（MH）、轻烃/重烃（L/H）、菌藻类-（nC15 + nC17 + nC19）、大型浮游植物-（nC21 + nC23 + nC25）和碳优势指数-（CPI）来看，沉积碳源主要是海源生物碳，海洋生物是固碳与储碳的天然碳汇。（2）D5-6柱样的有机质高富集，主要受海洋上层水体较高初级生产力、高沉积速率（平均为0.19 cm/a）、水深较浅（385 m）和还原性沉积环境（Pr/Ph值平均为0.95）这些均有利于颗粒有机碳（POC）通过BP过程从海洋表面输送到深海，快速埋藏和储存；而D1-7柱样因水深大（1 100 m）和沉积速率低（0.07 cm/a），含碳化合物沉降过程中发生降解，又被环境氧化降解（Pr/Ph值平均为1.22），二者均不利于沉积物储碳，但相比之下控制沉积物碳保存重要的因素可能是沉积速率。（3）近百年来南极半岛附近海域和南奥克尼群岛浮游动物总量、浮游植物初级生产力、硅藻和甲藻生物量趋于上升，而颗石藻生物量和所占比例呈减少趋势（南极半岛附近海域更明显），说明钙质生物泵作用在逐年下降，而硅藻主导的硅质泵作用在不断加强，这两个过程的相对强度在很大程度上决定了由生物泵结构（硅质泵/钙质泵）和效率、及其向海洋沉积物输送有机碳和无机碳的比例大小。（4）2个柱样的分子生物标志物变化趋势在整体上具有一定的可比性，均有明显的阶段性，在年代际突变后（1972年），受到显著影响的是南奥克尼群岛海域浮游动物总量从（5～6 cm）1982年开始发生明显增加，特别在1997年和2012年期间浮游动物总量开始剧增，意味着在全球变暖背景下浮游生物群落结构发生快速变化，浮游植物初级生产的降低和浮游动物总量的剧增，二者变异使得生物泵强度（增强/削弱）变化存在很大的不确定性。（5）相比之下，近百年来南极半岛附近海域浮游植物生产力/硅藻甲藻生物量逐渐提高，而微生物生产力/古菌生物量逐渐降低，意味着微生物固碳强度减弱，即MCP储碳效率在降低,揭示了全球变暖对海域浮游生物生产力/生物量的增减起到关键作用，而浮游生物群落生物量和组成特征直接影响南极海洋BP中上层水体有机碳的流动和MCP水柱固碳效率的强弱，作为全球海洋最大碳汇的南极，其储碳能力可能正在降低。
利用南极半岛（D1-7）和南奥克尼群岛附近海域（D5-6）海洋沉积物有机质的分子生物标志物中所隐含的生态学关系，将重建的浮游生物生产力和种群结构变化与生物泵（BP）/微型生物碳泵（MCP）以及海洋碳汇和储碳效率联系起来研究。柱样沉积物中的一系列分子生物标志物在近百年里发生显著变化，上层海洋浮游生物生产力/群落结构与沉积碳库储量存在较大的时空演变，实际上均与全球气候变化相联系。研究结果如下：（1）从生物标志化合物正构烷烃分子组合特征和色谱图峰型、主峰碳（MH）、轻烃/重烃（L/H）、菌藻类-（nC15 + nC17 + nC19）、大型浮游植物-（nC21 + nC23 + nC25）和碳优势指数-（CPI）来看，沉积碳源主要是海源生物碳，海洋生物是固碳与储碳的天然碳汇。（2）D5-6柱样的有机质高富集，主要受海洋上层水体较高初级生产力、高沉积速率（平均为0.19 cm/a）、水深较浅（385 m）和还原性沉积环境（Pr/Ph值平均为0.95）这些均有利于颗粒有机碳（POC）通过BP过程从海洋表面输送到深海，快速埋藏和储存；而D1-7柱样因水深大（1 100 m）和沉积速率低（0.07 cm/a），含碳化合物沉降过程中发生降解，又被环境氧化降解（Pr/Ph值平均为1.22），二者均不利于沉积物储碳，但相比之下控制沉积物碳保存重要的因素可能是沉积速率。（3）近百年来南极半岛附近海域和南奥克尼群岛浮游动物总量、浮游植物初级生产力、硅藻和甲藻生物量趋于上升，而颗石藻生物量和所占比例呈减少趋势（南极半岛附近海域更明显），说明钙质生物泵作用在逐年下降，而硅藻主导的硅质泵作用在不断加强，这两个过程的相对强度在很大程度上决定了由生物泵结构（硅质泵/钙质泵）和效率、及其向海洋沉积物输送有机碳和无机碳的比例大小。（4）2个柱样的分子生物标志物变化趋势在整体上具有一定的可比性，均有明显的阶段性，在年代际突变后（1972年），受到显著影响的是南奥克尼群岛海域浮游动物总量从（5～6 cm）1982年开始发生明显增加，特别在1997年和2012年期间浮游动物总量开始剧增，意味着在全球变暖背景下浮游生物群落结构发生快速变化，浮游植物初级生产的降低和浮游动物总量的剧增，二者变异使得生物泵强度（增强/削弱）变化存在很大的不确定性。（5）相比之下，近百年来南极半岛附近海域浮游植物生产力/硅藻甲藻生物量逐渐提高，而微生物生产力/古菌生物量逐渐降低，意味着微生物固碳强度减弱，即MCP储碳效率在降低,揭示了全球变暖对海域浮游生物生产力/生物量的增减起到关键作用，而浮游生物群落生物量和组成特征直接影响南极海洋BP中上层水体有机碳的流动和MCP水柱固碳效率的强弱，作为全球海洋最大碳汇的南极，其储碳能力可能正在降低。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2024064
摘要:
红树林是海岸带的重要生态屏障，也是气候变化和人类活动的敏感区；底栖动物是对环境变化最直接的响应群体。基于2021年4月在潮汕海岸带红树林分布区7个站位的现场观测和样品采集，对沉积物环境、小型底栖动物的群落特征、空间分布及生态环境质量进行了分析。研究区共发现15个小型底栖动物类群，自由生活海洋线虫占丰度上的绝对优势（90.32%）；多毛类在生物量上居首（58.44%）。小型底栖动物平均丰度较其他红树林略高，其丰度分布和海洋线虫丰度，叶绿素a、脱镁叶绿酸、有机碳和重金属（Cd、Zn、Cu、Cr和Hg）含量具有相似的空间格局：中部区域莲阳河北岸最高，向南向北均降低。不同斑块间的动物群落相似性较高（70%），解释其群落结构差异分布的最佳环境组合是重金属Pb。海洋线虫与桡足类的丰度比（N/C）、潜在生态风险指数和沉积物质量分级结果均表明研究区环境质量整体较差。
红树林是海岸带的重要生态屏障，也是气候变化和人类活动的敏感区；底栖动物是对环境变化最直接的响应群体。基于2021年4月在潮汕海岸带红树林分布区7个站位的现场观测和样品采集，对沉积物环境、小型底栖动物的群落特征、空间分布及生态环境质量进行了分析。研究区共发现15个小型底栖动物类群，自由生活海洋线虫占丰度上的绝对优势（90.32%）；多毛类在生物量上居首（58.44%）。小型底栖动物平均丰度较其他红树林略高，其丰度分布和海洋线虫丰度，叶绿素a、脱镁叶绿酸、有机碳和重金属（Cd、Zn、Cu、Cr和Hg）含量具有相似的空间格局：中部区域莲阳河北岸最高，向南向北均降低。不同斑块间的动物群落相似性较高（70%），解释其群落结构差异分布的最佳环境组合是重金属Pb。海洋线虫与桡足类的丰度比（N/C）、潜在生态风险指数和沉积物质量分级结果均表明研究区环境质量整体较差。
, 最新更新时间 , 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 < 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 < 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。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2024031
摘要:
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。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2024066
摘要:
石油污染以及塑料垃圾对海洋生态安全具有严重威胁，甚至在南大洋的罗斯海地区也发现石油污染和微塑料的存在。本研究为了获得该地区的低温烷烃降解菌和塑料降解菌，通过采集自南大洋罗斯海地区的12个沉积物样品用于富集分离南大洋低温烷烃降解菌株，结果表明十四烷富集菌群优势属主要包括假单胞菌属（Pseudomonas）、食烷菌属（Alcanivorax）、海单胞菌属（Marinomonas）、假交替单胞菌属（Pseudoalteromonas）等。进一步利用分离获得的烃类富集菌对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚乙烯（PE）进行降解验证，扫描电子显微镜（SEM）以及傅里叶变换红外光谱技术（ATR-FTIR）证明了Pseudomonas pelagia R1-05-CR3、Pseudomonas taeanensis A11-04-CA4、Halomonas titanicae A11-02-7C2和Rhodococcus cerastii R1-05-7C3这4株细菌对PE可进行有效降解。高效液相色谱质谱技术（UPLC-MS）和SEM结果表明R. cerastii R1-05-7C3，Microbacterium maritypicum RA1-00-CA1，H. titanicae A11-02-7C2对PET塑料具有降解能力。研究结果表明南大洋罗斯海近海沉积物中存在多样性的低温烃类及塑料降解菌，在原位环境污染中发挥自净作用，同时也为低温下烃与塑料污染生物降解提供了菌种资源。
石油污染以及塑料垃圾对海洋生态安全具有严重威胁，甚至在南大洋的罗斯海地区也发现石油污染和微塑料的存在。本研究为了获得该地区的低温烷烃降解菌和塑料降解菌，通过采集自南大洋罗斯海地区的12个沉积物样品用于富集分离南大洋低温烷烃降解菌株，结果表明十四烷富集菌群优势属主要包括假单胞菌属（Pseudomonas）、食烷菌属（Alcanivorax）、海单胞菌属（Marinomonas）、假交替单胞菌属（Pseudoalteromonas）等。进一步利用分离获得的烃类富集菌对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚乙烯（PE）进行降解验证，扫描电子显微镜（SEM）以及傅里叶变换红外光谱技术（ATR-FTIR）证明了Pseudomonas pelagia R1-05-CR3、Pseudomonas taeanensis A11-04-CA4、Halomonas titanicae A11-02-7C2和Rhodococcus cerastii R1-05-7C3这4株细菌对PE可进行有效降解。高效液相色谱质谱技术（UPLC-MS）和SEM结果表明R. cerastii R1-05-7C3，Microbacterium maritypicum RA1-00-CA1，H. titanicae A11-02-7C2对PET塑料具有降解能力。研究结果表明南大洋罗斯海近海沉积物中存在多样性的低温烃类及塑料降解菌，在原位环境污染中发挥自净作用，同时也为低温下烃与塑料污染生物降解提供了菌种资源。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2024074
摘要:
沉积物耗氧（SOC）是海洋沉积物重要参数，是海底沉积物有机质矿化速率的重要表征参数，开展沉积物耗氧的研究有助于了解整个海洋的碳循环过程。陆架边缘海作为有机质矿化和埋藏最重要和最活跃的场所之一，在全世界已经受到广泛关注与研究，但是对于具有海洋环境典型季节变化的中国边缘海区域，尤其是黄渤海仍然缺乏相应的关注。本文使用整柱培养法，分别于2022年4月、7月和10月对黄渤海沉积物耗氧进行研究，结果表明黄渤海沉积物耗氧速率为7.11～17.33 mmol/(m2·d)。黄海春季沉积物耗氧速率与渤海无显著差异（ANOVA，p > 0.05），夏季（ANOVA，p < 0.01）和秋季（ANOVA，p < 0.01）黄海沉积物耗氧速率低于渤海；黄海春季沉积物耗氧速率最高，秋季次之，夏季最小，渤海夏季和秋季接近，显著高于春季（ANOVA，p < 0.05），温度和沉积物Chl a浓度是主要影响因素。同时，用沉积物耗氧速率来评估海底有机质矿化速率，并与初级生产力相比较，结果表明渤海海底有机质矿化与初级生产力的占比范围为42.8%～74.5%，是渤海碳循环的关键环节之一，黄海海底沉积物有机质矿化在黄海碳循环中作用不如渤海显著。本文系统研究了黄渤海沉积物耗氧速率及其时空分布特征，探究了黄渤海地区有机质矿化对初级生产力的贡献，为理解黄渤海区域有机质矿化和埋藏提供理论支持。
沉积物耗氧（SOC）是海洋沉积物重要参数，是海底沉积物有机质矿化速率的重要表征参数，开展沉积物耗氧的研究有助于了解整个海洋的碳循环过程。陆架边缘海作为有机质矿化和埋藏最重要和最活跃的场所之一，在全世界已经受到广泛关注与研究，但是对于具有海洋环境典型季节变化的中国边缘海区域，尤其是黄渤海仍然缺乏相应的关注。本文使用整柱培养法，分别于2022年4月、7月和10月对黄渤海沉积物耗氧进行研究，结果表明黄渤海沉积物耗氧速率为7.11～17.33 mmol/(m2·d)。黄海春季沉积物耗氧速率与渤海无显著差异（ANOVA，p > 0.05），夏季（ANOVA，p < 0.01）和秋季（ANOVA，p < 0.01）黄海沉积物耗氧速率低于渤海；黄海春季沉积物耗氧速率最高，秋季次之，夏季最小，渤海夏季和秋季接近，显著高于春季（ANOVA，p < 0.05），温度和沉积物Chl a浓度是主要影响因素。同时，用沉积物耗氧速率来评估海底有机质矿化速率，并与初级生产力相比较，结果表明渤海海底有机质矿化与初级生产力的占比范围为42.8%～74.5%，是渤海碳循环的关键环节之一，黄海海底沉积物有机质矿化在黄海碳循环中作用不如渤海显著。本文系统研究了黄渤海沉积物耗氧速率及其时空分布特征，探究了黄渤海地区有机质矿化对初级生产力的贡献，为理解黄渤海区域有机质矿化和埋藏提供理论支持。
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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。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2024028
摘要:
大西洋水是北冰洋内部最重要的储热层，而西北冰洋楚科奇边陲区域是大西洋水进入加拿大海盆的关键海域，研究大西洋水在楚科奇边陲区域的变化能深入揭示大西洋水对北冰洋的影响。本文收集整理并校正1999−2021年的大量历史水文数据，探讨了近年来在波弗特流涡加强和摆动背景下，大西洋水、太平洋冬季水和双扩散阶梯结构在西北冰洋楚科奇边陲区域的时空变化。结果表明，在研究时段内楚科奇边陲区域出现了3次大西洋水暖异常信号，出现时间分别在2000年、2012年和2018年，异常暖水核心处的位温均超过1℃。太平洋冬季水核心和大西洋水核心间垂向平均热含量在楚科奇边陲区域中部和东部显著升高，主要归因于太平洋冬季水核心位温的增加。太平洋冬季水核心深度对波弗特流涡变化的响应相比大西洋水更显著。太平洋冬季水核心位温与大西洋水核心位温的联动变化调制着双扩散阶梯结构的变化。加拿大海盆内的双扩散阶梯结构呈现出从大阶梯结构向小阶梯结构过渡、直至大范围消亡的演变。该过程的主要调控机制为大西洋水核心位温的降低以及其上界面层化的增强抑制了垂向混合。
大西洋水是北冰洋内部最重要的储热层，而西北冰洋楚科奇边陲区域是大西洋水进入加拿大海盆的关键海域，研究大西洋水在楚科奇边陲区域的变化能深入揭示大西洋水对北冰洋的影响。本文收集整理并校正1999−2021年的大量历史水文数据，探讨了近年来在波弗特流涡加强和摆动背景下，大西洋水、太平洋冬季水和双扩散阶梯结构在西北冰洋楚科奇边陲区域的时空变化。结果表明，在研究时段内楚科奇边陲区域出现了3次大西洋水暖异常信号，出现时间分别在2000年、2012年和2018年，异常暖水核心处的位温均超过1℃。太平洋冬季水核心和大西洋水核心间垂向平均热含量在楚科奇边陲区域中部和东部显著升高，主要归因于太平洋冬季水核心位温的增加。太平洋冬季水核心深度对波弗特流涡变化的响应相比大西洋水更显著。太平洋冬季水核心位温与大西洋水核心位温的联动变化调制着双扩散阶梯结构的变化。加拿大海盆内的双扩散阶梯结构呈现出从大阶梯结构向小阶梯结构过渡、直至大范围消亡的演变。该过程的主要调控机制为大西洋水核心位温的降低以及其上界面层化的增强抑制了垂向混合。
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摘要:
针对北极融冰期的海冰密集度反演，并改善全球导航卫星系统反射测量（GNSS-R）对海水的海冰密集度高估问题，本文提出一种利用机器学习算法生成高时空分辨率的融冰期海冰密集度估算方法，提取GNSS-R时延多普勒图（DDM）的特征参数，并结合海表温度数据建立LightGBM模型，将反演结果与参考海冰密集度值进行相关性分析和评估。本文的模型结果与OSI SAF的海冰密集度产品显示出较好的一致性，相关系数、平均绝对误差和均方根误差分别为0.965、0.061和0.090，该方法能够实现对北极海冰边缘区的海冰密集度高精度估计。
针对北极融冰期的海冰密集度反演，并改善全球导航卫星系统反射测量（GNSS-R）对海水的海冰密集度高估问题，本文提出一种利用机器学习算法生成高时空分辨率的融冰期海冰密集度估算方法，提取GNSS-R时延多普勒图（DDM）的特征参数，并结合海表温度数据建立LightGBM模型，将反演结果与参考海冰密集度值进行相关性分析和评估。本文的模型结果与OSI SAF的海冰密集度产品显示出较好的一致性，相关系数、平均绝对误差和均方根误差分别为0.965、0.061和0.090，该方法能够实现对北极海冰边缘区的海冰密集度高精度估计。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2024048
摘要:
“精灵圈”是海岸带盐沼植被生态系统中的一种“空间自组织”结构，对盐沼湿地的生产力、稳定性和恢复力有重要影响。无人机影像是实现“精灵圈”空间位置高精度识别及解译其时空演化趋势与规律的重要数据源，但“精灵圈”像素与背景像素在色彩信息和外形特征上差异较小，如何从二维影像中智能精准地识别“精灵圈”像素并对识别的单个像素形成个体“精灵圈”是目前的技术难点。本文提出了一种结合分割万物模型（Segment Anything Model，SAM）视觉分割模型与随机森林机器学习的无人机影像“精灵圈”分割及分类方法，实现了单个“精灵圈”的识别和提取。首先，通过构建索伦森-骰子系数（Sørensen-Dice coefficient，Dice）和交并比（Intersection over Union，IOU）评价指标，从SAM中筛选预训练模型并对其参数进行优化，实现全自动影像分割，得到无属性信息的分割掩码/分割类；然后，利用红、绿、蓝（RGB）三通道信息及空间二维坐标将分割掩码与原图像进行信息匹配，构造分割掩码的特征指标，并根据袋外数据（Out of Bag，OOB）误差减少及特征分布规律对特征进行分析和筛选；最后，利用筛选的特征对随机森林模型进行训练，实现“精灵圈”植被、普通植被和光滩的自动识别与分类。实验结果表明：本文方法“精灵圈”平均正确提取率96.1%，平均错误提取率为9.5%，为精准刻画“精灵圈”时空格局及海岸带无人机遥感图像处理提供了方法和技术支撑。
“精灵圈”是海岸带盐沼植被生态系统中的一种“空间自组织”结构，对盐沼湿地的生产力、稳定性和恢复力有重要影响。无人机影像是实现“精灵圈”空间位置高精度识别及解译其时空演化趋势与规律的重要数据源，但“精灵圈”像素与背景像素在色彩信息和外形特征上差异较小，如何从二维影像中智能精准地识别“精灵圈”像素并对识别的单个像素形成个体“精灵圈”是目前的技术难点。本文提出了一种结合分割万物模型（Segment Anything Model，SAM）视觉分割模型与随机森林机器学习的无人机影像“精灵圈”分割及分类方法，实现了单个“精灵圈”的识别和提取。首先，通过构建索伦森-骰子系数（Sørensen-Dice coefficient，Dice）和交并比（Intersection over Union，IOU）评价指标，从SAM中筛选预训练模型并对其参数进行优化，实现全自动影像分割，得到无属性信息的分割掩码/分割类；然后，利用红、绿、蓝（RGB）三通道信息及空间二维坐标将分割掩码与原图像进行信息匹配，构造分割掩码的特征指标，并根据袋外数据（Out of Bag，OOB）误差减少及特征分布规律对特征进行分析和筛选；最后，利用筛选的特征对随机森林模型进行训练，实现“精灵圈”植被、普通植被和光滩的自动识别与分类。实验结果表明：本文方法“精灵圈”平均正确提取率96.1%，平均错误提取率为9.5%，为精准刻画“精灵圈”时空格局及海岸带无人机遥感图像处理提供了方法和技术支撑。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2024056
摘要:
为明确烟台长岛海洋牧场大型底栖动物群落组成及其分布特征，评估海洋牧场对大型底栖动物的影响，2022年10月在该海域牧场内外设置采样站位，开展大型底栖动物调查，并进行大型底栖动物群落特征分析。本航次共采集和鉴定了88种大型底栖动物，牧场内和对照区物种数量相近，但优势类群不同。在牧场内共鉴定出了70种，以软体动物为优势类群，对照区有69种，以环节动物为优势类群。共发现8种优势种，其中牧场内3种软体动物，对照区有6种，包括软体动物2种、棘皮动物1种和环节动物3种。大型底栖动物的平均丰度和生物量牧场内均显著高于对照区，但Margalef物种丰富度指数（d）、Pielou均匀度指数（J'）和Shannon-Wiener多样性指数（H'）在牧场内外相差较小。聚类分析（CLUSTER）和非度量多维标度排序分析（NMDS）结果表明，海洋牧场内外各站位相似性程度较低。AMBI和m-AMBI分析显示，研究海域总体受污染扰动较小，表明底栖生态健康较好。结合历史资料发现，调查区域大型底栖动物群落物种丰度和生物量均有较大增加，表明海洋牧场的发展对大型底栖动物群落的生长发育有一定程度的影响。
为明确烟台长岛海洋牧场大型底栖动物群落组成及其分布特征，评估海洋牧场对大型底栖动物的影响，2022年10月在该海域牧场内外设置采样站位，开展大型底栖动物调查，并进行大型底栖动物群落特征分析。本航次共采集和鉴定了88种大型底栖动物，牧场内和对照区物种数量相近，但优势类群不同。在牧场内共鉴定出了70种，以软体动物为优势类群，对照区有69种，以环节动物为优势类群。共发现8种优势种，其中牧场内3种软体动物，对照区有6种，包括软体动物2种、棘皮动物1种和环节动物3种。大型底栖动物的平均丰度和生物量牧场内均显著高于对照区，但Margalef物种丰富度指数（d）、Pielou均匀度指数（J'）和Shannon-Wiener多样性指数（H'）在牧场内外相差较小。聚类分析（CLUSTER）和非度量多维标度排序分析（NMDS）结果表明，海洋牧场内外各站位相似性程度较低。AMBI和m-AMBI分析显示，研究海域总体受污染扰动较小，表明底栖生态健康较好。结合历史资料发现，调查区域大型底栖动物群落物种丰度和生物量均有较大增加，表明海洋牧场的发展对大型底栖动物群落的生长发育有一定程度的影响。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2024030
摘要:
滨海湿地具有重要的经济价值与生态价值，快速准确地监测其现状对滨海湿地资源的保护和管理具有重要意义。由于潮汐动态变化、植被光谱相似性以及云覆盖等因素的影响，滨海湿地的遥感监测具有较大挑战。本文提出了一个综合考虑潮位变化及植被物候特征的滨海湿地遥感分类方法，基于GEE（Google Earth Engine）平台，首先引入Fmask（Function of mask）算法进行云检测与去云处理，然后利用S-G（Savitzky-Golay）滤波算法重构NDVI时间序列数据，提取植被物候特征参数，采用随机森林算法实现互花米草（Spartina alterniflora）、芦苇（Phragmites australis）、碱蓬（Suaeda salsa）与茅草（Imperata cylindrica）4种湿地植被类型的提取；最后利用最大光谱指数合成算法 (Maximum Spectral Index Composite, MSIC) 生成最高与最低潮位合成影像，结合大津算法（Otsu）提取光滩与海水，实现滨海湿地的精细化遥感分类。研究结果表明，生长季开始时间、生长季结束时间、生长季时长、基准值、振幅、小季节积分是区分滨海湿地植被的重要植被物候特征参数。利用本方法对盐城滨海湿地进行分类，湿地总体分类精度达96.50%，Kappa系数为0.957 1，湿地植被中互花米草的使用者精度最高，为96.59%；其次是芦苇与碱蓬；茅草最低，为93.55%。与面向对象分类相比，本方法不仅能够提取完整的光滩范围，而且将总体精度提高10.25%，体现出植被物候特征在滨海湿地动态变化遥感监测中的应用潜力。
滨海湿地具有重要的经济价值与生态价值，快速准确地监测其现状对滨海湿地资源的保护和管理具有重要意义。由于潮汐动态变化、植被光谱相似性以及云覆盖等因素的影响，滨海湿地的遥感监测具有较大挑战。本文提出了一个综合考虑潮位变化及植被物候特征的滨海湿地遥感分类方法，基于GEE（Google Earth Engine）平台，首先引入Fmask（Function of mask）算法进行云检测与去云处理，然后利用S-G（Savitzky-Golay）滤波算法重构NDVI时间序列数据，提取植被物候特征参数，采用随机森林算法实现互花米草（Spartina alterniflora）、芦苇（Phragmites australis）、碱蓬（Suaeda salsa）与茅草（Imperata cylindrica）4种湿地植被类型的提取；最后利用最大光谱指数合成算法 (Maximum Spectral Index Composite, MSIC) 生成最高与最低潮位合成影像，结合大津算法（Otsu）提取光滩与海水，实现滨海湿地的精细化遥感分类。研究结果表明，生长季开始时间、生长季结束时间、生长季时长、基准值、振幅、小季节积分是区分滨海湿地植被的重要植被物候特征参数。利用本方法对盐城滨海湿地进行分类，湿地总体分类精度达96.50%，Kappa系数为0.957 1，湿地植被中互花米草的使用者精度最高，为96.59%；其次是芦苇与碱蓬；茅草最低，为93.55%。与面向对象分类相比，本方法不仅能够提取完整的光滩范围，而且将总体精度提高10.25%，体现出植被物候特征在滨海湿地动态变化遥感监测中的应用潜力。
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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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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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