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, 最新更新时间 , 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，反气旋涡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，反气旋涡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。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023043
摘要:
沉降速度是珊瑚砂的一个重要物理参数。由于柱状珊瑚砂与其他形状的珊瑚砂有着明显的差异，套用现有珊瑚砂的沉速公式进行计算并不合适。本文选取柱状珊瑚砂进行单颗粒沉降试验，研究静水中柱状珊瑚砂沉降速度及其影响因素，通过讨论分析不同的等效粒径和形状系数对柱状珊瑚砂沉降速度的影响，发现柱状珊瑚砂的沉降速度与等容粒径和Corey形状系数密切相关，基于本文试验数据推求了适用于计算柱状珊瑚砂沉降速度的经验公式，丰富了海岸泥沙理论。
沉降速度是珊瑚砂的一个重要物理参数。由于柱状珊瑚砂与其他形状的珊瑚砂有着明显的差异，套用现有珊瑚砂的沉速公式进行计算并不合适。本文选取柱状珊瑚砂进行单颗粒沉降试验，研究静水中柱状珊瑚砂沉降速度及其影响因素，通过讨论分析不同的等效粒径和形状系数对柱状珊瑚砂沉降速度的影响，发现柱状珊瑚砂的沉降速度与等容粒径和Corey形状系数密切相关，基于本文试验数据推求了适用于计算柱状珊瑚砂沉降速度的经验公式，丰富了海岸泥沙理论。
, 最新更新时间 , 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。结合政府间气候变化专门委员会对海平面上升的预测，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。结合政府间气候变化专门委员会对海平面上升的预测，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。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023063
摘要:
实验室一般采用波浪聚焦方法生成深水破碎波，通过各组分波浪的波幅叠加生成一个波高显著增大的大波，使其波陡超过极限波陡发生破碎。利用该方法生成深水破碎波浪的破碎次数通常并不唯一，导致波浪破碎后的流场特征不明显；造波参数不易于选取导致研究工况的设置难度大，直接影响深水破碎精细化实验的效果和效率。本文采用聚焦波理论计算波面，并利用上跨零点法定义的波高和波长计算理论波陡，结合物理模型实验统计波浪沿程破碎次数与剧烈程度，研究以JONSWAP谱为造波输入谱型时，聚焦波幅、谱峰频率、频宽等造波输入参数对于波浪破碎情况的影响，从而建立深水波浪破碎次数与造波输入参数之间的近似定量关系，为实验造波参数的选取提供参考，提高实验效率。
实验室一般采用波浪聚焦方法生成深水破碎波，通过各组分波浪的波幅叠加生成一个波高显著增大的大波，使其波陡超过极限波陡发生破碎。利用该方法生成深水破碎波浪的破碎次数通常并不唯一，导致波浪破碎后的流场特征不明显；造波参数不易于选取导致研究工况的设置难度大，直接影响深水破碎精细化实验的效果和效率。本文采用聚焦波理论计算波面，并利用上跨零点法定义的波高和波长计算理论波陡，结合物理模型实验统计波浪沿程破碎次数与剧烈程度，研究以JONSWAP谱为造波输入谱型时，聚焦波幅、谱峰频率、频宽等造波输入参数对于波浪破碎情况的影响，从而建立深水波浪破碎次数与造波输入参数之间的近似定量关系，为实验造波参数的选取提供参考，提高实验效率。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023037
摘要:
河口湾常由滩、槽地貌系统组合而成，其滩槽结构演变及动态平衡既是河口海岸研究的重要科学问题，又是河口规划治理与港口航道建设的理论基石。本文以黄茅海河口湾为研究靶区，采用“动力−沉积−地貌”的研究思路，基于不同历史年代的海图资料，运用地貌信息熵等分析方法，研究黄茅海河口湾滩槽结构的系统演变特征及动态平衡机制，主要发现包括：（1）黄茅海河口湾半个多世纪以来的地貌演变，大致以2007年为转折点，经历由淤积到冲刷的状态转换，其在1940–2007年呈淤积状态，年均淤积率为1.4 cm/a，在2007–2015年呈冲刷状态，年均冲刷率为1.2 cm/a。（2）黄茅海河口湾的滩槽结构发生转换，在2003–2007年之间由“三滩两槽”的结构转换为“两滩一槽”的结构，受围垦和疏浚工程影响，滩槽分异趋于加强，呈现浅滩淤浅、深槽刷深的演变特征。（3）黄茅海河口湾地貌信息熵熵值先减后增，从缓慢淤积相对稳定的有序状态向人为干预下冲淤格局变化及滩槽演变的不确定性增加转换；滩槽结构的稳态存在差异，浅滩相对于深槽显示出更高的不确定性。（4）人类活动将滩槽结构的原有稳态打破，疏浚工程使得东槽的活力提升，促进深槽自适应重构平衡向有序方向发展。西滩和东滩经历围垦等人类活动干扰平衡，浅滩失稳呈无序演变。
河口湾常由滩、槽地貌系统组合而成，其滩槽结构演变及动态平衡既是河口海岸研究的重要科学问题，又是河口规划治理与港口航道建设的理论基石。本文以黄茅海河口湾为研究靶区，采用“动力−沉积−地貌”的研究思路，基于不同历史年代的海图资料，运用地貌信息熵等分析方法，研究黄茅海河口湾滩槽结构的系统演变特征及动态平衡机制，主要发现包括：（1）黄茅海河口湾半个多世纪以来的地貌演变，大致以2007年为转折点，经历由淤积到冲刷的状态转换，其在1940–2007年呈淤积状态，年均淤积率为1.4 cm/a，在2007–2015年呈冲刷状态，年均冲刷率为1.2 cm/a。（2）黄茅海河口湾的滩槽结构发生转换，在2003–2007年之间由“三滩两槽”的结构转换为“两滩一槽”的结构，受围垦和疏浚工程影响，滩槽分异趋于加强，呈现浅滩淤浅、深槽刷深的演变特征。（3）黄茅海河口湾地貌信息熵熵值先减后增，从缓慢淤积相对稳定的有序状态向人为干预下冲淤格局变化及滩槽演变的不确定性增加转换；滩槽结构的稳态存在差异，浅滩相对于深槽显示出更高的不确定性。（4）人类活动将滩槽结构的原有稳态打破，疏浚工程使得东槽的活力提升，促进深槽自适应重构平衡向有序方向发展。西滩和东滩经历围垦等人类活动干扰平衡，浅滩失稳呈无序演变。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023073
摘要:
潮滩前缘盐沼植被簇团可以通过改变水动力及泥沙运动等过程影响潮沟系统的地形地貌，而潮沟系统的地形特征也会影响盐沼簇团的生长、扩张与侵蚀，但对盐沼簇团与潮沟系统地貌演变的相互作用机制尚缺乏认识。针对这一问题，本文构建了考虑盐沼植被动态演变的潮滩生物动力地貌耦合模型，模拟了盐沼植被簇团生长扩张与潮沟系统地貌演变过程，分析了不同初始数量的盐沼植被簇团与潮沟系统的空间格局及形态参数间的双向反馈。结果表明，潮沟先迅速向海陆两侧延伸，后发育出大量分汊；盐沼簇团向周边扩张后未被潮沟切割区域逐渐连成片。少量盐沼簇团能够增加潮沟密度，促进边缘冲刷式潮沟系统的发育。潮沟的走向受盐沼簇团分布位置及数量的影响，多个盐沼植被簇团间的水流集中比单个簇团的边缘水流冲刷更易形成潮沟。在盐沼植被簇团与潮沟系统共同发育初期，潮沟系统发育受盐沼植被簇团的促进作用较大，后期潮沟内比簇团边缘更易形成水流汇聚，盐沼簇团的影响逐渐由促进作用转为稳定作用。此外，潮沟的存在限制了盐沼植被的横向扩散，切割了盐沼植被簇团，影响盐沼植被的空间分布格局。本研究揭示了盐沼植被簇团与潮沟系统地貌耦合演化机制，可为盐沼潮滩生态系统保护修复提供科学依据。
潮滩前缘盐沼植被簇团可以通过改变水动力及泥沙运动等过程影响潮沟系统的地形地貌，而潮沟系统的地形特征也会影响盐沼簇团的生长、扩张与侵蚀，但对盐沼簇团与潮沟系统地貌演变的相互作用机制尚缺乏认识。针对这一问题，本文构建了考虑盐沼植被动态演变的潮滩生物动力地貌耦合模型，模拟了盐沼植被簇团生长扩张与潮沟系统地貌演变过程，分析了不同初始数量的盐沼植被簇团与潮沟系统的空间格局及形态参数间的双向反馈。结果表明，潮沟先迅速向海陆两侧延伸，后发育出大量分汊；盐沼簇团向周边扩张后未被潮沟切割区域逐渐连成片。少量盐沼簇团能够增加潮沟密度，促进边缘冲刷式潮沟系统的发育。潮沟的走向受盐沼簇团分布位置及数量的影响，多个盐沼植被簇团间的水流集中比单个簇团的边缘水流冲刷更易形成潮沟。在盐沼植被簇团与潮沟系统共同发育初期，潮沟系统发育受盐沼植被簇团的促进作用较大，后期潮沟内比簇团边缘更易形成水流汇聚，盐沼簇团的影响逐渐由促进作用转为稳定作用。此外，潮沟的存在限制了盐沼植被的横向扩散，切割了盐沼植被簇团，影响盐沼植被的空间分布格局。本研究揭示了盐沼植被簇团与潮沟系统地貌耦合演化机制，可为盐沼潮滩生态系统保护修复提供科学依据。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023019
摘要:
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潮流砂脊和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)之间，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，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潮流砂脊和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)之间，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，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。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023041
摘要:
光释光测年作为一种沉积物绝对测年方法已在第四纪地质研究中得到了广泛应用，提高光释光测年精度和准确度一直是学术界关注的热点，但长期以来人们对等效剂量测量程序和计算方法的研究十分丰富，而环境剂量率的研究则相对较少。本文以琼西南海域ZBW钻孔岩心样品为例，利用电感耦合等离子质谱/发射光谱法（ICP-MS/OES）、中子活化分析（NAA）、γ谱仪法对海洋沉积物环境剂量率进行了对比测量。结果表明在部分层段3种方法测量的结果存在差异，其原因为：（1）ICP-MS/OES前处理过程中重矿物中的U不完全溶解；（2）ICP-MS/OES测量结果为U、Th、K元素含量，包含了部分非放射性核素含量；（3）NAA测量用的样品量小，存在偶然性误差，样品中非放射性物质的稀释作用影响测量结果；（4）样品中存在铀系不平衡现象，结合研究区沉积环境和高纯锗γ谱仪测量结果进行对比分析表明，铀系不平衡主要来源于自生铀吸收，对环境剂量率的影响约为11%。
光释光测年作为一种沉积物绝对测年方法已在第四纪地质研究中得到了广泛应用，提高光释光测年精度和准确度一直是学术界关注的热点，但长期以来人们对等效剂量测量程序和计算方法的研究十分丰富，而环境剂量率的研究则相对较少。本文以琼西南海域ZBW钻孔岩心样品为例，利用电感耦合等离子质谱/发射光谱法（ICP-MS/OES）、中子活化分析（NAA）、γ谱仪法对海洋沉积物环境剂量率进行了对比测量。结果表明在部分层段3种方法测量的结果存在差异，其原因为：（1）ICP-MS/OES前处理过程中重矿物中的U不完全溶解；（2）ICP-MS/OES测量结果为U、Th、K元素含量，包含了部分非放射性核素含量；（3）NAA测量用的样品量小，存在偶然性误差，样品中非放射性物质的稀释作用影响测量结果；（4）样品中存在铀系不平衡现象，结合研究区沉积环境和高纯锗γ谱仪测量结果进行对比分析表明，铀系不平衡主要来源于自生铀吸收，对环境剂量率的影响约为11%。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023039
摘要:
为探讨富钴结壳铂族元素的来源，以西太平洋采薇海山群富钴结壳样品为研究对象，利用X射线衍射法、等离子体发射光谱法和质谱法，对富钴结壳样品进行了矿物组成、主量元素和铂族元素含量分析。研究表明，富钴结壳的主要结晶矿物为水羟锰矿，次要矿物有石英、斜长石、钾长石和碳氟磷灰石，同时含有大量非晶态铁氧/氢氧化物。富钴结壳中Mn和Fe含量最高，且明显富集铂族元素，铂族总量为142～1 352 ng/g，其中Pt为114～1 268 ng/g，占铂族总量的80%以上。老壳层的铂族元素含量高于新壳层，老壳层发生了磷酸盐化作用。富钴结壳的铂族元素之间发生了分异作用，PPGE含量高于IPGE。铂族元素配分模式显示Pt正异常和Pd负异常，具有Pt富集而Pd亏损特征，推测富钴结壳的铂族元素来源于洋壳蚀变过程中海山玄武岩和海水之间的水−岩反应。富钴结壳的铂族元素与CaO、P2O5、Ba和Cu正相关，推测铂族元素赋存于磷酸盐矿物相中。富钴结壳生长剖面从上到下，由新到老，铂族元素含量呈逐渐增加趋势，海水氧化性环境和高海洋生产力可增进磷酸盐化作用，从而进一步促进了铂族元素的富集。该研究对于揭示富钴结壳铂族元素的来源具有一定的参考价值。
为探讨富钴结壳铂族元素的来源，以西太平洋采薇海山群富钴结壳样品为研究对象，利用X射线衍射法、等离子体发射光谱法和质谱法，对富钴结壳样品进行了矿物组成、主量元素和铂族元素含量分析。研究表明，富钴结壳的主要结晶矿物为水羟锰矿，次要矿物有石英、斜长石、钾长石和碳氟磷灰石，同时含有大量非晶态铁氧/氢氧化物。富钴结壳中Mn和Fe含量最高，且明显富集铂族元素，铂族总量为142～1 352 ng/g，其中Pt为114～1 268 ng/g，占铂族总量的80%以上。老壳层的铂族元素含量高于新壳层，老壳层发生了磷酸盐化作用。富钴结壳的铂族元素之间发生了分异作用，PPGE含量高于IPGE。铂族元素配分模式显示Pt正异常和Pd负异常，具有Pt富集而Pd亏损特征，推测富钴结壳的铂族元素来源于洋壳蚀变过程中海山玄武岩和海水之间的水−岩反应。富钴结壳的铂族元素与CaO、P2O5、Ba和Cu正相关，推测铂族元素赋存于磷酸盐矿物相中。富钴结壳生长剖面从上到下，由新到老，铂族元素含量呈逐渐增加趋势，海水氧化性环境和高海洋生产力可增进磷酸盐化作用，从而进一步促进了铂族元素的富集。该研究对于揭示富钴结壳铂族元素的来源具有一定的参考价值。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023062
摘要:
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。
, 最新更新时间
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。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023049
摘要:
珊瑚礁底质分类对海洋资源开发和海洋生态环境保护起到至关重要的作用。目前，深度学习语义分割方法在遥感图像分类领域应用广泛，但在底质分类方面的研究较少。由于基于全监督深度学习的方法中逐像素标注标签的成本较高，不适用于大规模、高频次的底质分类工作，基于半监督的深度学习方法能够有效利用已标注标签为无标签数据产生伪标签，从而有效降低人工成本，然而现有半监督方法的性能易受伪标签噪声的干扰。针对以上问题，本文提出了一种基于软硬协作决策的半监督底质分类方法，首先，利用多模型联合决策生成高质量的伪标签；然后，提出了一种能够顾及伪标签像素置信度的损失函数（Collaboration Choice of decision Confidence Loss function，3CLoss）来指导模型进行训练；最后，采用软硬协作的决策方式得到精确的底质分类结果。在美属维尔京群岛圣克罗伊岛北部的巴克岛礁和夏威夷群岛的中途岛东南约400 km处的珍珠与爱马仕环礁的浅层底栖生物栖息地地图数据集上评估了本文方法的精度，实验结果表明，本文提出的方法与全监督学习方法精度相当，比主流的语义分割方法精度平均高3.08%，能够有效服务于珊瑚礁底质调查工作。
珊瑚礁底质分类对海洋资源开发和海洋生态环境保护起到至关重要的作用。目前，深度学习语义分割方法在遥感图像分类领域应用广泛，但在底质分类方面的研究较少。由于基于全监督深度学习的方法中逐像素标注标签的成本较高，不适用于大规模、高频次的底质分类工作，基于半监督的深度学习方法能够有效利用已标注标签为无标签数据产生伪标签，从而有效降低人工成本，然而现有半监督方法的性能易受伪标签噪声的干扰。针对以上问题，本文提出了一种基于软硬协作决策的半监督底质分类方法，首先，利用多模型联合决策生成高质量的伪标签；然后，提出了一种能够顾及伪标签像素置信度的损失函数（Collaboration Choice of decision Confidence Loss function，3CLoss）来指导模型进行训练；最后，采用软硬协作的决策方式得到精确的底质分类结果。在美属维尔京群岛圣克罗伊岛北部的巴克岛礁和夏威夷群岛的中途岛东南约400 km处的珍珠与爱马仕环礁的浅层底栖生物栖息地地图数据集上评估了本文方法的精度，实验结果表明，本文提出的方法与全监督学习方法精度相当，比主流的语义分割方法精度平均高3.08%，能够有效服务于珊瑚礁底质调查工作。
, 最新更新时间 , 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，通过使用经验正交函数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，黄海的海表温度经验正交函数（EOF）分解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EOF第一模态时间序列与黄海暖流强度指标的相关性良好，且受低频率厄尔尼诺‒南方涛动信号调控。在天气尺度，对卷积神经网络−长短时记忆网络(CNN-LSTM)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，通过使用经验正交函数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，黄海的海表温度经验正交函数（EOF）分解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EOF第一模态时间序列与黄海暖流强度指标的相关性良好，且受低频率厄尔尼诺‒南方涛动信号调控。在天气尺度，对卷积神经网络−长短时记忆网络(CNN-LSTM)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。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023047
摘要:
自由投放式声学多普勒海流剖面（FADCP）观测以“自由落体”方式进行采样，其不依赖于测船钢缆牵引即可对全深度海流进行观测，观测稳定性较LADCP大幅提升，有效减少了观测值之中的不规则运动。2021年4月与9月在南海西沙海域开展的FADCP观测实验获得了两个断面包含16个站的海流及CTD资料。基于静置期间的真实底流观测，各站全深度的海流剖面采用剪切法获得，潜标附近站位剖面与潜标观测剖面相比的平均偏差为3 cm/s。观测断面捕捉到了西沙海域两个时期的气旋涡，其垂直结构比HYCOM模拟更精细，表层流与绝对地转流契合。研究表明，FADCP对测船要求低、数据质量高，其后处理简便且结果良好，但无法对特定水层实施补充观测。
自由投放式声学多普勒海流剖面（FADCP）观测以“自由落体”方式进行采样，其不依赖于测船钢缆牵引即可对全深度海流进行观测，观测稳定性较LADCP大幅提升，有效减少了观测值之中的不规则运动。2021年4月与9月在南海西沙海域开展的FADCP观测实验获得了两个断面包含16个站的海流及CTD资料。基于静置期间的真实底流观测，各站全深度的海流剖面采用剪切法获得，潜标附近站位剖面与潜标观测剖面相比的平均偏差为3 cm/s。观测断面捕捉到了西沙海域两个时期的气旋涡，其垂直结构比HYCOM模拟更精细，表层流与绝对地转流契合。研究表明，FADCP对测船要求低、数据质量高，其后处理简便且结果良好，但无法对特定水层实施补充观测。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023031
摘要:
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。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023127
摘要:
边缘海沉积物中的早期成岩作用是影响碳循环和埋藏的重要过程，目前对早期成岩过程及其影响因素的了解还不够深入。于2018年8月在长江口−东海内陆架采集了短柱状沉积物，对间隙水中溶解无机碳、溶解无机氮、二价铁锰和硫酸根离子等参数进行了分析，并结合表层沉积物中粒度、比表面积、有机碳及稳定碳同位素组成和底层水环境参数，研究了不同沉积环境下沉积物中的早期成岩过程及其影响因素。结果表明，长江口−东海内陆架泥质区沉积物间隙水中DIC和\begin{document}${{\rm {NH}}_4^+} $\end{document} ![]()
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边缘海沉积物中的早期成岩作用是影响碳循环和埋藏的重要过程，目前对早期成岩过程及其影响因素的了解还不够深入。于2018年8月在长江口−东海内陆架采集了短柱状沉积物，对间隙水中溶解无机碳、溶解无机氮、二价铁锰和硫酸根离子等参数进行了分析，并结合表层沉积物中粒度、比表面积、有机碳及稳定碳同位素组成和底层水环境参数，研究了不同沉积环境下沉积物中的早期成岩过程及其影响因素。结果表明，长江口−东海内陆架泥质区沉积物间隙水中DIC和
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023095
摘要:
越洋海啸能够被大洋海脊引导并沿其传播至远场地区，其携带较大的能量但传播速度较慢，对远场地区造成灾害影响，研究对于提高海啸传播特性本质认识具有重要意义。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。本文的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其传播至远场地区，其携带较大的能量但传播速度较慢，对远场地区造成灾害影响，研究对于提高海啸传播特性本质认识具有重要意义。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。本文的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。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023147
摘要:
准确提取海水筏式养殖区信息对于海洋资源管理和环境监测具有重要意义，但是筏式养殖区常因淹没于水中出现数据弱信号区域的现象，导致仅凭光学影像提取精度较低。因此，本文以威海荣成湾为研究区域，通过添加通道注意力机制改进U-Net神经网络以结合高分2号光学影像光谱信息以及高分3号雷达影像纹理信息，尝试提高筏式养殖区提取精度。结果表明：（1）无论是对于单一的光学影像还是光学和雷达影像融合影像，添加通道注意力机制的U-Net神经网络预测结果总体精度都会提高，提高幅度在2.21%～4.12%之间。（2）利用改进后的U-Net神经网络处理融合数据总体精度达到95.75%，相对于仅用高分2号影像高4.3%；（3）对于弱信号区域，利用改进网络以及融合数据提取的总体精度和Kappa系数分别为91.61%和0.83。该方法可以对海洋筏式养殖区弱信号区域进行有效提取，能够为海洋养殖面积统计以及海洋环境检测提供技术支持。
准确提取海水筏式养殖区信息对于海洋资源管理和环境监测具有重要意义，但是筏式养殖区常因淹没于水中出现数据弱信号区域的现象，导致仅凭光学影像提取精度较低。因此，本文以威海荣成湾为研究区域，通过添加通道注意力机制改进U-Net神经网络以结合高分2号光学影像光谱信息以及高分3号雷达影像纹理信息，尝试提高筏式养殖区提取精度。结果表明：（1）无论是对于单一的光学影像还是光学和雷达影像融合影像，添加通道注意力机制的U-Net神经网络预测结果总体精度都会提高，提高幅度在2.21%～4.12%之间。（2）利用改进后的U-Net神经网络处理融合数据总体精度达到95.75%，相对于仅用高分2号影像高4.3%；（3）对于弱信号区域，利用改进网络以及融合数据提取的总体精度和Kappa系数分别为91.61%和0.83。该方法可以对海洋筏式养殖区弱信号区域进行有效提取，能够为海洋养殖面积统计以及海洋环境检测提供技术支持。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023027
摘要:
水温预测是保障近海渔业生产和环境安全的关键技术。现有的数值模型开发成本大，业务化应用不足。本文提出了一种集成差分回归（differential regression, DR）和可迁移长短期记忆网络（transferable long short-term memory, TLSTM）的水温预测方法。以厦门湾（源域，数据多）和三沙湾（目标域，数据少）水温为研究对象，根据三沙湾在线监测水温和预报气温数据建立了DR模型，根据厦门湾长时间监测水温数据建立了TLSTM模型，采用变权算法将纯差分回归模型、混差分回归模型和TLSTM模型集成为三沙湾DR-TLSTM模型，对模型性能进行了评估，并与仅根据三沙湾少量监测数据建立的LSTM模型效果进行了对比。结果表明：（1） TLSTM模型的预测精度优于基于目标域少量数据建立的LSTM模型；（2） DR-TLSTM集成模型具有较高的预测精度，未来1～7 d预测的均方根误差为0.13～0.77℃，未来1～3 d预测的均方根误差小于0.4℃；（3） DR-TLSTM集成模型可有效预测水温骤升或骤降趋势，对水温突变点的预测均方根误差为0.29～1.09℃。基于本文建立的DR-TLSTM集成模型，实现了三沙湾渔业水域的水温预警预报业务化信息服务。
水温预测是保障近海渔业生产和环境安全的关键技术。现有的数值模型开发成本大，业务化应用不足。本文提出了一种集成差分回归（differential regression, DR）和可迁移长短期记忆网络（transferable long short-term memory, TLSTM）的水温预测方法。以厦门湾（源域，数据多）和三沙湾（目标域，数据少）水温为研究对象，根据三沙湾在线监测水温和预报气温数据建立了DR模型，根据厦门湾长时间监测水温数据建立了TLSTM模型，采用变权算法将纯差分回归模型、混差分回归模型和TLSTM模型集成为三沙湾DR-TLSTM模型，对模型性能进行了评估，并与仅根据三沙湾少量监测数据建立的LSTM模型效果进行了对比。结果表明：（1） TLSTM模型的预测精度优于基于目标域少量数据建立的LSTM模型；（2） DR-TLSTM集成模型具有较高的预测精度，未来1～7 d预测的均方根误差为0.13～0.77℃，未来1～3 d预测的均方根误差小于0.4℃；（3） DR-TLSTM集成模型可有效预测水温骤升或骤降趋势，对水温突变点的预测均方根误差为0.29～1.09℃。基于本文建立的DR-TLSTM集成模型，实现了三沙湾渔业水域的水温预警预报业务化信息服务。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023059
摘要:
中国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，红树林带约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有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。
中国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，红树林带约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有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。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb2023099
摘要:
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。
, 最新更新时间 , doi: 10.12284/hyxb070
摘要:
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。
, 最新更新时间
摘要:
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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摘要:
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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摘要:
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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摘要:
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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摘要:
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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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。
, 最新更新时间 , 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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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:
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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