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2008年  第30卷  第2期

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论文
海冰动力学的混合拉格朗日-欧拉数值方法
李海, 季顺迎, 沈洪道, 王瑞学, 岳前进
2008, 30(2): 1-11.
摘要:
综合考虑欧拉坐标下有限差分法(FDM)在海冰动力学计算中的效率,以及拉格朗日坐标下光滑质点流体动力学方法(SPH)对海冰流变行为的精确模拟,本文发展了一种海冰动力学的混合拉格朗日-欧拉(HLE)数值方法。该方法首先在拉格朗日坐标下将海冰离散为若干个具有厚度、密集度的海冰质点,并由这些海冰质点通过Gauss函数对欧拉网格上的海冰参量进行积分插值;然后,在欧拉坐标下对海冰动量方程进行差分计算以确定各网格节点的海冰速度,并由此采用Gauss函数积分插值出拉格朗日坐标下各海冰质点的速度分布;最后,通过对海冰质点运动和分布的计算,确定出各海冰质点的位置、厚度和密集度等参量。采用该HLE方法对规则区域内的海冰堆积过程和涡动风场作用下的海冰动力演化趋势进行了数值试验;最后,采用该HLE方法对渤海海冰的动力过程进行了72h数值模拟,其计算结果与卫星遥感图像和现场观测资料吻合较好。以上计算结果均表明该HLE方法在海冰动力学数值模拟中具有较高的计算效率和模拟精度,可用于海冰动力过程的数值模拟。
热带印度洋SST海盆模态的“充电/放电”作用——对夏季南亚高压的影响
杨建玲, 刘秦玉
2008, 30(2): 12-19.
摘要:
根据观测资料和海气耦合模式初值试验结果,通过比较分析热带太平洋SST主模态(ENSO模)和热带印度洋SST主模态(海盆模)对夏季南亚高压的影响,揭示了印度洋海盆模的"充电/放电"作用:赤道中东太平洋海温异常首先对印度洋进行"充电",形成热带印度洋SST对太平洋EN-SO的响应模态——海盆模。该模态在ENSO发生翌年春季达到峰值位相,而且有很好的持续性,可以从春季持续到夏季,该暖(冷)模态可以引起大气的"Matsuno-Gillpattern"响应,并通过亚洲夏季平均西南季风的异常水汽输送等使得夏季南亚高压偏强(弱),即为"放电"过程。而赤道中东太平洋海温异常对夏季南亚高压的直接影响并不显著,并指出了夏季南亚高压和超前3~12个月Nio3指数之间高的显著正相关关系只是一个表象,并不是太平洋海温异常对南亚高压的直接影响结果,而是通过印度洋海盆模态的"充电/放电"作用引起的。
夏季副热带西北太平洋地区大气涡旋空间分布特征的初步研究
代刊, 罗哲贤, 李春虎, 余晖, 滕代高
2008, 30(2): 20-25.
摘要:
应用1985—2002年夏季欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的40a再分析资料,初步分析了副热带西北太平洋区域温带气旋、热带气旋和高空冷涡三种涡旋的三维结构及其时空分布特征。结果指出:(1)不同种类的涡旋具有不同的三维结构特征;(2)温带气旋和热带气旋主要分布在400hPa以下,涡旋分布的高值区位于近海海区,向内陆方向或向远海方向分布减少。副热带高空冷涡分布在太平洋上空的400~100hPa,呈东西向带状分布;(3)三种涡旋的个体强度有不同的年际变化特征。
珠江口外伶仃洋海底含气沉积物声波反射及衰减特征
阚光明, 刘保华, 张维冈, 李官保, 李西双
2008, 30(2): 26-32.
摘要:
高分辨率地震剖面显示,在珠江口外伶仃洋海底有大面积含气沉积物。根据含气沉积物地震反射特征将其分为声学空白、声学幕、声学扰动、不规则强反射顶部和相位下拉等类型。对含气沉积物声波衰减初步分析表明约在3.3kHz附近有一衰减峰值,将实际资料与理论模型计算进行对比,认为此峰值频率对应于等效半径约6mm的气泡的特征振荡频率,此等效半径气泡的阻尼振荡是引起声波衰减的主要原因。
基于可见光遥感测深技术的长江口南支河段河势演变规律研究
张东, 潘雪峰, 张鹰
2008, 30(2): 33-37.
摘要:
以长江口南支河段为研究区,利用LandsatETM+遥感影像反演的1999年水下地形和该河段2002年实测水深数据,结合长江口来水来沙现状和河段特征,分析了河段的冲淤变化和沙体迁移规律,提出了需采取的治理措施。研究结果表明:(1)从1999到2002年南支河段总体发生冲刷,年平均冲刷量为0.1926亿m3,河道内白茆沙、新浏河沙和新浏河沙包的沙头年平均后退467,374和421m;(2)上、下扁担沙之间由于串沟发育,两者有分离的趋势,沙体5m等深线的变动格局显示两沙体沙尾向下移动导致新桥水道上段水深加深、下段南侧水深变浅;(3)固定白茆沙和上、下扁担沙沙体,对维持南支河段航道的航运、稳定南北槽河势具有重要作用。
粤东大规模海水增养殖区柘林湾表层沉积物中的含水量、有机质、氮和磷
黄长江, 董巧香, 林俊达, 商栩, 李金
2008, 30(2): 38-50.
摘要:
柘林湾是粤东地区规模最大的海水增养殖区,近20年来水体富营养化情况日益加重,赤潮频繁发生。2002年7月至2003年7月对该湾9个站位表层沉积物中的含水量(W)、有机质(TOM)和不同形态的氮(TkN,NH4+)与磷(Ex-P,Fe-P,Au-P,De-P,OP)进行每月一次的周年调查。结果显示,表层沉积物中的含水量和有机质及不同形态的氮、磷均呈现极显著意义的正相关关系,今后可用含水量直接对这些指标进行粗略估算。有机质与氮、磷呈显著意义的正相关关系,表明有机质是影响氮、磷含量和分布的重要因素之一。凯氏氮(TkN)和总磷(TP)的总平均值分别为(1113.1±382.5)μg/g和(567.2±223.3)μg/g,显著高于国内外许多同类型的海湾。各形态氮、磷含量年均值的平面分布呈现湾内(除S1,S7站外)高于湾外、养殖区高于非养殖区、网箱渔排养殖区高于牡蛎养殖区的总体趋势,说明湾内大规模增养殖业对海湾富营养化进程起着重要的作用。各形态氮、磷含量均于盛夏至初秋的高温季节(7-9月)处于年度峰值,这与该季节养殖动物处于生长旺期与高死亡率所造成的生物碎屑增多和有机质分解加速有关。与2002年7月相比,2003年7月的TkN和TP均出现大幅升高,与水体富营养化程度不断加重的趋势相符。此外,自生磷(Au-P)年平均占TP的49.2%,是该湾沉积物中最主要的磷形态。由于水体富营养化能导致沉积物的pH降低,继而促进Au-P中的自生钙氟磷灰石和碳酸钙所结合的磷释放进入水体,因而表层沉积物中高浓度的Au-P可能成为此类海湾富营养化水平加剧和赤潮大规模暴发加剧的隐患。
东海北部外陆架EY02—1孔磁性地层研究
葛淑兰, 石学法, 吴永华, 熊应乾, 韩贻兵, 唐保根
2008, 30(2): 51-61.
摘要:
对长达70.20m的东海浅钻EY02-1进行了岩石磁学和古地磁分析,证明沉积物的载磁矿物主要为低矫顽力的磁铁矿,磁性地层揭示了发生于9.62~8.58m的磁极性事件,结合钻孔上部的AMS14C测年证明它为全新世初期的哥德堡磁极性漂移,线性外推的时间是距今12681~10206Ma,为全新世开始时地磁场是否发生过短期的磁极性漂移提供了新证据;与东海高分辨率的浅地层地震剖面以及典型钻孔(中法联合东海地震调查和DZQ4钻孔)对比还揭示,在中更新世地层中也出现过两次磁倾角变化。在钻孔中下部54.00~50.94m(2271—2151号样品)出现一段磁倾角变小甚至变成负值,但是由于该段沉积物以粗颗粒的砂为主并且负向样品并不连续,依据研究的标准不作为反磁极性事件。第二个比较连续的负向样品段出现在最底部70.20~64.31m。虽然研究区域内不乏揭示中更新统地层的地震剖面,但至今没有足够长的钻孔在时间上予以佐证。根据东海地震相对比和沉积物中海侵和海退旋回的不同特征以及布容期以来报道的反磁极性事件发生的时间来推测下部地层的时代归属。由于钻孔最底部的沉积主要是粗颗粒的粉砂质砂和细砂,同时钻孔也穿透了倒数第二冰期的杂乱地震相地层和其下的平行透明海相层,所以推测下部的倒转可能为发生在MIS8晚期的CR0反磁极性事件(距今265~255ka)。
冲绳海槽海底硫化物中微生物矿化研究
冯军, 李江海, 初凤友
2008, 30(2): 62-69.
摘要:
报道了冲绳海槽伊平屋海洼海底黑烟囱样品中保留完好的矿化微生物群,它们的形态完好。主要有四种不同类型的丝状体,这些丝状体可能是硫或者铁氧化化能自养细菌和真菌矿化而成。对这些微生物矿化过程的研究表明,它们主要经过了两个阶段的矿化:(1)生物控制矿化阶段;(2)生物诱导矿化阶段。早期以生物控制矿化为主,晚期以生物诱导矿化为主。形成的矿物与热液成分以及微生物种类有关。
南海北部陆坡的地貌形态及其控制因素
王海荣, 王英民, 邱燕, 彭学超, 刘轶瑶
2008, 30(2): 70-79.
摘要:
利用精细地貌图、高分辨率多道地震剖面等资料研究南海北部大陆边缘深水陆坡的地貌形态及控制因素。莺琼陆坡具有不同于其他部分的特殊性,红河物源是造成它的地貌形态的主控因素,南海北部陆坡的其他部分的地貌形态依然受控于古新世—渐新世的断陷期所形成的凹凸格局,其空间分布状况决定了陆坡地貌的形态和演变;物源类型和供给数量是陆坡地貌形态的次级因素,决定着陆坡地貌在总体框架下的局部特征,地震和海流等外动力因素则在一定程度上决定了陆坡沉积类型和微地貌形态。南海北部的这种特点与大西洋两岸的大部地区有显著区别,后者在晚侏罗—早第三纪的断陷期所形成的构造格局对陆坡地貌的影响已次于物源状况和向深水的物质分散体系。南海北部陆坡可自西而东依次划分为五段:莺琼陆坡段、神狐陆坡段、珠江海谷段陆坡、东沙陆坡段和台湾浅滩陆坡段;各陆坡段的地貌形态和走向上的差异全面反映了以上三个因素,尤其反映了断陷期构造格局分布状况的效应。
长江口泥质区垂向沉积结构及其环境指示意义
张瑞, 汪亚平, 高建华, 潘少明, 张志林
2008, 30(2): 80-91.
摘要:
2006年4月在长江口泥质区获取了沉积物柱状样,进行了粒度分析及粒度分形计算,并从中提取沉积物环境变化敏感的粒度组分,结果表明,柱样的垂向沉积结构可分为两个部分:上部0~12cm是动力环境改造频繁的活动层,沉积物混合程度较高;自12cm以下沉积物有粗细旋回变化的特征,可能与长江入海泥沙的季节变化有关。本区沉积物主要含两个敏感粒度组分,标准偏差峰值为6.0~7.2μm的细组分与长江来源的悬沙粒径大致相当,而标准偏差峰值为40.7~57.5μm的粗组分则可能与风暴潮、波浪和潮流输沙、长江流域及河口区的水利工程的影响有关。沉积物粒度在0.9~20.3μm标度范围内的统计自相似程度很高,具有分形特征,粒度分维数的波动与沉积物粒度参数变化相吻合,表明沉积物粒度分维数具有一定的环境指示意义。
杭州湾北部潮流深槽区细颗粒物质输运与再悬浮过程
杨旸, 高抒, 汪亚平
2008, 30(2): 92-101.
摘要:
于2005年5月大潮期间在杭州湾北部潮流深槽区的4个站位进行潮周期观测,获得了流速、悬沙等数据,并对其进行了分析,计算了水沙通量和再悬浮通量。分析结果表明,该深槽区涨潮流速大于落潮流速,涨潮历时小于落潮历时,潮差自湾口向湾内方向增大;悬沙的组分以粉砂为主,分选较差,偏态以负偏为主,这些特征与底质一致;深槽中部和东部的悬沙沿岸线向湾内方向输运;深槽西部和东部外侧的悬沙输运方向与余流方向一致,分别向湾内和南部输运;除转流和流速加速初期外,垂线流速分布符合Kûrmûn-Prandtl模型,摩阻流速与垂线平均流速变化趋势一致。计算得到的表观粗糙长度在涨落潮时段的水流加速或减速阶段都呈增大趋势,且数值较大,这难以把它简单地归结为床面形态的作用,表观粗糙长度的变化趋势可能是高悬沙浓度和浓度成层性共同作用的结果,但对这一假说的验证还有待于进一步的现场观测和机制分析。计算所得的再悬浮发生的周期性与实测悬沙浓度的周期性相符,而且最大悬沙浓度的出现滞后于最大再悬浮通量,说明再悬浮作用对水层中悬沙浓度的变化具有重要影响。
2004年夏季台湾海峡上升流海域悬浮颗粒物粒径谱分析
叶翔, 李炎, 黄邦钦, 胡毅, 陈坚
2008, 30(2): 102-110.
摘要:
利用2004年夏季台湾海峡南部海域的现场激光粒度仪剖面测量数据,运用海洋食物链的粒径谱理论,分析了悬浮颗粒物的Sheldon谱图和正态化谱图的剖面分布精细结构。横跨台湾海峡沿岸及浅滩外斜上升流的A和B两断面Sheldon粒径谱类型相近,正态化谱图的斜率r的范围从-0.79到-0.65,在明显高于寡营养海域的水平上波动。斜率r的高值带或高变幅带,在上升流系高叶绿素带及叶绿素最大层的周边或前端的呈斑状分布。海洋食物链的粒径谱分析结果支持关于台湾海峡南部上升流生态系高生产力、短食物链和高营养转换效率的宏观认识,并深化对营养转换效率分布精细结构的了解。现场激光粒度仪可发展为探索海洋食物链时空分布精细结构的常备传感器。
浮游植物多样性与表观增氧量的关系及其在赤潮预警中的应用
贺青, 许昆灿, 吴省三, 林建云, 陈宝红, 林彩, 林辉, 张元标, 陈金民, 陈维芬, 林力斌, 卢美鸾, 暨卫东
2008, 30(2): 111-116.
摘要:
近年来应用微型围隔生态实验探讨了浮游植物多样性与表观增氧量(AOI)的关系及其在赤潮预警与评价中的应用。结果显示,在赤潮发生过程中,浮游植物多样性与生物量(以AOI计)存在显著的相关关系。多样性指数H'与AOI呈密切的负相关关系,优势度D2呈密切的指数正相关关系。该研究以赤潮预警与评价的AOI参考指标为依据,利用H'和D2与AOI的相关模式,提出了赤潮预警与评价的H'和D2的指标值,赤潮预警的H'和D2指标分别为0.72和0.36,赤潮判别的H'和D2指标分别为0.66和0.51。
诱导子对海洋真菌Penicillium crustosum 2A4-Z15菌株生物碱代谢的调节作用
边猛, 田黎, 张久明, 郑立, 周俊英, 崔志松, 林文翰
2008, 30(2): 117-123.
摘要:
分别采用4种生物源诱导子和5种非生物源诱导子,对具有较强抑菌活性的海洋真菌壳青霉Penicillium crustosum2A4-Z15菌株进行诱导,考察诱导子对于菌株产生物碱的代谢调节作用。结果表明,不同来源的诱导子对菌株的生物碱产量和生物量影响不同,生物源诱导子的正向调节作用较明显,且其中以细菌源诱导子最为明显。当海洋细菌源诱导子在2A4-Z15菌株发酵对数生长期末,以10μg/cm3的浓度加入时,发酵物生物碱产量最高,较对照提高44.1%。
中国东南沿海和平水母科二新种
郭东晖, 许振祖, 黄加祺
2008, 30(2): 124-129.
摘要:
报道中国东南沿海和平水母科2新种,即八辐和平水母Eireneoctonemalis sp.nov.和黑疣真瘤水母Eutimakrampi sp.nov.。
星斑川鲽胚胎发育的形态观察
王波, 刘振华, 孙丕喜, 王宗灵, 刘萍, 滕照军
2008, 30(2): 130-136.
摘要:
为了掌握星斑川鲽早期发育的规律,2006年4月在实验室利用显微镜和显微数码摄像系统,通过电脑活体观察测量拍摄星斑川鲽受精卵胚胎发育和初孵仔鱼的形态特征,详细描述记录其发育过程和时间。星斑川鲽为游离的半浮性卵,无油球,卵径平均924μm。在水温11.0~12.6℃孵化,大约受精后1h30min胚盘形成,9h30min进入囊胚期,11h后进入原肠胚,35h左右进入胚体器官分化期,62h左右尾部游离,70h后心跳开始,胚体搐动,89h孵出。实验表明,星斑川鲽受精卵的孵化进度与水温相关。孵化时间(Ht)与水温T(℃)关系方程为Ht=1044.3T-0.9712(R2=0.9785)。
带横隔板局部开孔沉箱在斜向波作用下的受力研究
刘勇, 李玉成, 滕斌, 吴浩
2008, 30(2): 137-146.
摘要:
基于线性势流假定,对斜向波作用下带横隔板局部开孔沉箱防波堤的水平波浪力进行了理论研究。给出了开孔沉箱法向水平力和横隔板受力的理论计算方法,在极限情况下波浪力的计算结果与文献中的已有结果一致。利用数值算例分析了开孔沉箱总水平力的主要影响因素。开孔沉箱法向总水平力的减小主要集中于结构上半部分波浪影响范围以内。增加单个开孔沉箱的长度有利于减小结构所受总水平波浪力。当波浪入射角或沉箱前开孔墙孔隙影响系数幅值较大时,开孔沉箱横隔板上总水平力的最大值要超过相应的沉箱法向总水平力,此时要注意横隔板的强度问题。
近岸波浪破碎区不规则波浪的数值模拟
唐军, 沈永明, 崔雷, 邱大洪
2008, 30(2): 147-152.
摘要:
基于近岸不规则波浪传播的抛物型缓坡方程和两类波浪破碎能量损耗因子,对近岸波浪破碎区不规则波浪的波高分布进行了数值模拟,并结合实验结果对数值模拟结果进行了验证分析,结果表明采用两类波浪破碎能量损耗因子所模拟的破碎区波高与实测值均吻合良好,波浪破碎能量损耗因子及波浪破碎指标对破碎区波浪波高分布影响较明显。
研究报道
台湾海峡海表面温度的遥感反演及精度检验
张春桂, 张星, 曾银东, 潘卫华, 林晶
2008, 30(2): 153-160.
摘要:
海表面温度(SST)是海洋-大气系统中一个十分关键的物理量。SST为海洋学课题的研究提供了一种直观的指示量[1],在海洋捕捞中SST是寻找中心渔场的指标之一,可为渔业部门提供鱼类的回游路线和渔场的位置信息[2]。SST制约着海面和大气的热量、动量和水汽交换,是研究大气环流和气候变化[3]甚至台风移动路径[4]等气象学课题的一个重要因子。因此,SST在海洋学和气象学研究中占有非常重要的地位,此外SST对海洋运输、海洋污染、海上油气资源开发、海滨核电站建设等方面的影响近年来也倍受关注。
海滩冲流带高频振动及碎波带波浪作用的模态分析
李志强, 陈子燊
2008, 30(2): 161-168.
摘要:
一般来说,研究者对海滩中长尺度变化的研究比较多,通过时间间隔为数小时、1d,1周、1个月甚至1a一次的重复测量来分析海滩的变化特征,但海滩冲流带是动力和地形发生高频率变化的一个区域,每次波浪引起的上冲和回流过程均要引起滩面泥沙的运动,造成滩面的局部堆积和侵蚀,而滩面地形的改变又反过来影响到下一次的冲流过程。这些现象对研究海滩碎波带动力和滩面地形相互作用机理、认识近岸泥沙的运动规律以及探讨岸滩的长期冲淤演变是十分有意义的。
黄海西部、渤海海域盒管藻科Capsosiphonaceae(石莼目Ulvales)的分类研究
丁兰平, 栾日孝, 黄冰心, 栾淑君
2008, 30(2): 169-174.
摘要:
盒管藻科Capsosiphonaceae由Chapman[1](1952)建立,隶属于绿藻门石莼目Ulvales,目前仅包括1个海藻属即盒管藻属Capsosiphon Gobi[2](1879)。Setchelletal.[3](1920)、Chapman[4](1956)、Bliding[5](1963)、Chihara[6](1967)、Vino-gradova[7](1974)、Garbaryetal.[8](1982)报道过此属的物种。