2017年 第39卷 第3期
2017, 39(3): 1-13.
摘要:
基于Okada有限断层模型和非线性浅水波方程，结合高精度嵌套网格建立了越洋（中国近海）-局部-近岸岛礁的海啸生成与传播的数值模型。以三亚凤凰岛为例，首先针对2011日本地震海啸，模拟分析了海啸波沿中国沿海大陆架的传播特征及对凤凰岛的影响规律。在取得验证结果的基础上，进一步讨论了中国近海的马尼拉海沟和琉球海沟的潜在海啸源，以及环太平洋的21个潜在特大越洋海啸对凤凰岛的影响特征。依据海啸波在抵达凤凰岛的波浪特征，结合傅里叶频谱分析方法，探索了近岸岛礁对海啸波的放大效应。结果表明，中国近海一般震级的海啸和特大越洋海啸对凤凰岛存在一定影响，最大波幅接近1 m，传播时间从3 h到27 h不等。受三亚东南半岛的影响，琉球海沟激发的海啸和越洋海啸在凤凰岛的放大效应相对于马尼拉海沟较小，其频率集中在0.8×10-4~2×10-4 Hz。马尼拉海沟产生的海啸波在凤凰岛产生了较为显著的放大效应，对于凤凰岛是值得关注的高风险海啸源。
基于Okada有限断层模型和非线性浅水波方程，结合高精度嵌套网格建立了越洋（中国近海）-局部-近岸岛礁的海啸生成与传播的数值模型。以三亚凤凰岛为例，首先针对2011日本地震海啸，模拟分析了海啸波沿中国沿海大陆架的传播特征及对凤凰岛的影响规律。在取得验证结果的基础上，进一步讨论了中国近海的马尼拉海沟和琉球海沟的潜在海啸源，以及环太平洋的21个潜在特大越洋海啸对凤凰岛的影响特征。依据海啸波在抵达凤凰岛的波浪特征，结合傅里叶频谱分析方法，探索了近岸岛礁对海啸波的放大效应。结果表明，中国近海一般震级的海啸和特大越洋海啸对凤凰岛存在一定影响，最大波幅接近1 m，传播时间从3 h到27 h不等。受三亚东南半岛的影响，琉球海沟激发的海啸和越洋海啸在凤凰岛的放大效应相对于马尼拉海沟较小，其频率集中在0.8×10-4~2×10-4 Hz。马尼拉海沟产生的海啸波在凤凰岛产生了较为显著的放大效应，对于凤凰岛是值得关注的高风险海啸源。
2017, 39(3): 14-23.
摘要:
基于普林斯顿海洋模式（Princeton Ocean Model，POM），以M2、S2、K1、O1、M4和MS4 6个分潮为驱动，建立了包含漫滩处理的高分辨率钦州湾水动力模式。与现场观测的数据对比表明，该模式能较好地刻画钦州湾的水动力特征。在此基础上建立了水质模型，模拟钦州湾的水交换过程。模拟结果表明：钦州湾水交换能力整体上较强，整个湾平均的水体半交换时间约为18 d，水体平均存留时间为45 d。空间分布上，钦州保税港区以南海域水交换能力最强，半交换时间小于1 d；沿着水道向北，水交换能力逐渐减弱；茅尾海中部半交换时间为26~28 d；茅尾海的东、西、北3个部分存在水交换滞缓区，半交换时间超过50 d。数值实验表明，采用漫滩技术对准确模拟钦州湾潮流速度和水交换能力非常重要，不考虑漫滩过程会低估钦州湾的潮流速度和水体交换能力。水平扩散系数对流速及交换时间都有影响，但影响有限。
基于普林斯顿海洋模式（Princeton Ocean Model，POM），以M2、S2、K1、O1、M4和MS4 6个分潮为驱动，建立了包含漫滩处理的高分辨率钦州湾水动力模式。与现场观测的数据对比表明，该模式能较好地刻画钦州湾的水动力特征。在此基础上建立了水质模型，模拟钦州湾的水交换过程。模拟结果表明：钦州湾水交换能力整体上较强，整个湾平均的水体半交换时间约为18 d，水体平均存留时间为45 d。空间分布上，钦州保税港区以南海域水交换能力最强，半交换时间小于1 d；沿着水道向北，水交换能力逐渐减弱；茅尾海中部半交换时间为26~28 d；茅尾海的东、西、北3个部分存在水交换滞缓区，半交换时间超过50 d。数值实验表明，采用漫滩技术对准确模拟钦州湾潮流速度和水交换能力非常重要，不考虑漫滩过程会低估钦州湾的潮流速度和水体交换能力。水平扩散系数对流速及交换时间都有影响，但影响有限。
2017, 39(3): 24-43.
摘要:
本文利用WRF模式对2014年5月25日发生在海南的一次海风过程进行了数值模拟，通过地形敏感性试验，探讨了海南岛地形对局地海风环流结构的影响。结果表明：控制试验（CNTL）海风于15时左右达到强盛。无地形试验（FLAT）中，水平方向上，海风持续时间缩短，南、北、西向海风向内陆传播距离变短1~5 km，海风强度减弱1 m/s左右，海风动能及辐合强度在沿海地区及西南山区存在大值衰减区；垂直方向上，海风碰撞位置向西、北方向移动，高空回流高度降低，海风厚度减小，垂直环流强度减弱2~6 m2/s2，海风锋附近的垂直速度减小10 cm/s以上。谷风对海风同相叠加作用的消失也使得海风强度减弱。其主要影响机制为：在动力方面，由山脉屏障作用引起的海风强迫抬升、绕流等增强作用消失；在热力方面，地表吸收净辐射减少，导致其向大气中释放的感热、潜热通量等各项均减少约9%，这种改变造成了海陆之间温度、气压差的减小，最终造成了海风的减弱。此外，通过两组削山试验，发现海拔高度降低区辐合范围、强度及动能均减小，同时海风垂直环流结构也相应发生改变，其中移去黎母山脉（RMLM）对海风环流结构的影响大于移去五指山脉（RMWZ）。
本文利用WRF模式对2014年5月25日发生在海南的一次海风过程进行了数值模拟，通过地形敏感性试验，探讨了海南岛地形对局地海风环流结构的影响。结果表明：控制试验（CNTL）海风于15时左右达到强盛。无地形试验（FLAT）中，水平方向上，海风持续时间缩短，南、北、西向海风向内陆传播距离变短1~5 km，海风强度减弱1 m/s左右，海风动能及辐合强度在沿海地区及西南山区存在大值衰减区；垂直方向上，海风碰撞位置向西、北方向移动，高空回流高度降低，海风厚度减小，垂直环流强度减弱2~6 m2/s2，海风锋附近的垂直速度减小10 cm/s以上。谷风对海风同相叠加作用的消失也使得海风强度减弱。其主要影响机制为：在动力方面，由山脉屏障作用引起的海风强迫抬升、绕流等增强作用消失；在热力方面，地表吸收净辐射减少，导致其向大气中释放的感热、潜热通量等各项均减少约9%，这种改变造成了海陆之间温度、气压差的减小，最终造成了海风的减弱。此外，通过两组削山试验，发现海拔高度降低区辐合范围、强度及动能均减小，同时海风垂直环流结构也相应发生改变，其中移去黎母山脉（RMLM）对海风环流结构的影响大于移去五指山脉（RMWZ）。
2017, 39(3): 44-54.
摘要:
基于2015年3月珠江磨刀门河口表层沉积物磁学和粒度测量结果，研究磨刀门河口磁性特征空间分布规律，分析磁性参数与沉积物粒度的关系，并探讨其对沉积动力环境的响应。磁性参数磁化率（χ）和饱和等温剩磁（SIRM）均在拦门沙处出现低值区，并在10 m等深线外呈现向海递减趋势；频率磁化率（χfd%）、非磁滞剩磁磁化率（χARM）以及比值参数χARM/SIRM和χARM/χ在拦门沙处出现低值区，而在拦门沙外呈现高值：表明研究区域磁性特征由亚铁磁性矿物主导，而拦门沙区域存在一定量的不完全反铁磁性矿物。粒度是影响沉积物磁性特征的重要因素，SIRM/χ等参数与粗颗粒组分（大于63 μm）呈显著正相关，χfd%等参数与小于16 μm粒级组分高度相关，结果显示χfd%、χARM、χARM/SIRM以及χARM/χ等参数可作为本区域沉积物细颗粒组分（小于16 μm）的代用指标，而SIRM/χ则可作为粗颗粒组分（大于63 μm）的代用指标。基于沉积物类型、动力环境等综合考虑，选取SIRM、S-300、SIRM/χ参数聚类分析，可将磨刀门河口动力沉积环境分为4个区，结果与该区域动力环境及动力地貌格局具有一致性。本研究不仅对了解新动力格局下磨刀门河口演变模式具有重要意义，还可以丰富河口沉积动力学研究方法。
基于2015年3月珠江磨刀门河口表层沉积物磁学和粒度测量结果，研究磨刀门河口磁性特征空间分布规律，分析磁性参数与沉积物粒度的关系，并探讨其对沉积动力环境的响应。磁性参数磁化率（χ）和饱和等温剩磁（SIRM）均在拦门沙处出现低值区，并在10 m等深线外呈现向海递减趋势；频率磁化率（χfd%）、非磁滞剩磁磁化率（χARM）以及比值参数χARM/SIRM和χARM/χ在拦门沙处出现低值区，而在拦门沙外呈现高值：表明研究区域磁性特征由亚铁磁性矿物主导，而拦门沙区域存在一定量的不完全反铁磁性矿物。粒度是影响沉积物磁性特征的重要因素，SIRM/χ等参数与粗颗粒组分（大于63 μm）呈显著正相关，χfd%等参数与小于16 μm粒级组分高度相关，结果显示χfd%、χARM、χARM/SIRM以及χARM/χ等参数可作为本区域沉积物细颗粒组分（小于16 μm）的代用指标，而SIRM/χ则可作为粗颗粒组分（大于63 μm）的代用指标。基于沉积物类型、动力环境等综合考虑，选取SIRM、S-300、SIRM/χ参数聚类分析，可将磨刀门河口动力沉积环境分为4个区，结果与该区域动力环境及动力地貌格局具有一致性。本研究不仅对了解新动力格局下磨刀门河口演变模式具有重要意义，还可以丰富河口沉积动力学研究方法。
2017, 39(3): 55-67.
摘要:
泥沙絮凝对河口细颗粒泥沙运动过程起着极其重要的作用。本文通过LISST-100激光粒度仪等仪器实测伶仃洋河口2013年洪季悬浮泥沙絮凝体现场粒径及水动力、泥沙条件，结合实验室悬沙粒径分析，研究大小潮期间伶仃洋河口泥沙絮凝特征，探讨紊动剪切强度、含沙量、盐度分层及波浪等因素对伶仃洋河口泥沙絮凝的影响。结果表明：伶仃洋河口水体中现场粒径平均值为148.53 μm，大于实验室悬沙分散粒径36.74 μm，河口絮凝现象明显；沉速与有效密度、粒径呈正相关，絮团平均有效密度为153.49 kg/m3，平均沉速达1.13 mm/s；小潮时絮团平均粒径大于大潮，垂向上表底层絮团粒径小、中层大，中底层絮团沉速大于表层。伶仃洋河口水动力、泥沙条件是影响其泥沙絮凝的重要因素，低剪切强度（小于5 s-1）、低含沙量（小于50 mg/L）及高体积浓度有利于细颗粒泥沙之间的相互碰撞，促进絮凝作用；当剪切强度与颗粒间碰撞强度高于絮团所能承受的强度时，絮团易破碎分解成小絮团或更细的泥沙颗粒；伶仃洋河口盐度层化引起的泥沙捕获现象增大中层泥沙体积浓度，有利于中层絮凝体的发育；观测期相对较大的波浪增强水体紊动，增大了水体细颗粒泥沙的碰撞几率，表层絮团粒径随波高峰值的出现而增大。
泥沙絮凝对河口细颗粒泥沙运动过程起着极其重要的作用。本文通过LISST-100激光粒度仪等仪器实测伶仃洋河口2013年洪季悬浮泥沙絮凝体现场粒径及水动力、泥沙条件，结合实验室悬沙粒径分析，研究大小潮期间伶仃洋河口泥沙絮凝特征，探讨紊动剪切强度、含沙量、盐度分层及波浪等因素对伶仃洋河口泥沙絮凝的影响。结果表明：伶仃洋河口水体中现场粒径平均值为148.53 μm，大于实验室悬沙分散粒径36.74 μm，河口絮凝现象明显；沉速与有效密度、粒径呈正相关，絮团平均有效密度为153.49 kg/m3，平均沉速达1.13 mm/s；小潮时絮团平均粒径大于大潮，垂向上表底层絮团粒径小、中层大，中底层絮团沉速大于表层。伶仃洋河口水动力、泥沙条件是影响其泥沙絮凝的重要因素，低剪切强度（小于5 s-1）、低含沙量（小于50 mg/L）及高体积浓度有利于细颗粒泥沙之间的相互碰撞，促进絮凝作用；当剪切强度与颗粒间碰撞强度高于絮团所能承受的强度时，絮团易破碎分解成小絮团或更细的泥沙颗粒；伶仃洋河口盐度层化引起的泥沙捕获现象增大中层泥沙体积浓度，有利于中层絮凝体的发育；观测期相对较大的波浪增强水体紊动，增大了水体细颗粒泥沙的碰撞几率，表层絮团粒径随波高峰值的出现而增大。
2017, 39(3): 68-75.
摘要:
海底丘状体在天然气水合物发育区是一种常见的微地貌，对丘状体的研究有助于理解海底流体渗漏模式以及水合物的赋存规律。本文研究南海北部陆坡东沙海域天然气水合物发育区海底丘状体的特征及其与水合物的关系。研究所用的数据包括准三维多道地震数据、多波束数据以及浅地层剖面数据。在多波束海底地形图上，丘状体表现为局部的正地形，直径大约为300 m，高出周围海底约50 m。浅地层剖面上存在明显的声空白以及同相轴下拉现象，指示了海底丘状体气体的分布以及流体运移的路径。丘状体周围明显的BSR表明局部区域可能发育有水合物，水合物钻探结果也证实了这一推测。三维多道地震剖面上，丘状体正下方存在空白反射区域，这与泥火山的地震反射特征类似。但空白反射区域内存在强振幅能量，而且丘状体正下方存在连续的反射层，这表明该丘状体并非泥火山成因。综合钻探结果以及三维地震成像结果，认为水合物形成过程引起的沉积物膨胀以及海底碳酸盐岩的沉淀是形成该丘状体的主要原因。
海底丘状体在天然气水合物发育区是一种常见的微地貌，对丘状体的研究有助于理解海底流体渗漏模式以及水合物的赋存规律。本文研究南海北部陆坡东沙海域天然气水合物发育区海底丘状体的特征及其与水合物的关系。研究所用的数据包括准三维多道地震数据、多波束数据以及浅地层剖面数据。在多波束海底地形图上，丘状体表现为局部的正地形，直径大约为300 m，高出周围海底约50 m。浅地层剖面上存在明显的声空白以及同相轴下拉现象，指示了海底丘状体气体的分布以及流体运移的路径。丘状体周围明显的BSR表明局部区域可能发育有水合物，水合物钻探结果也证实了这一推测。三维多道地震剖面上，丘状体正下方存在空白反射区域，这与泥火山的地震反射特征类似。但空白反射区域内存在强振幅能量，而且丘状体正下方存在连续的反射层，这表明该丘状体并非泥火山成因。综合钻探结果以及三维地震成像结果，认为水合物形成过程引起的沉积物膨胀以及海底碳酸盐岩的沉淀是形成该丘状体的主要原因。
2017, 39(3): 76-84.
摘要:
针对重点的特殊深海研究区（如热液冷泉、洋中脊区域），在船载多波束数据获得研究区大面积地形资料的基础上，有必要选取典型深海小靶区进行高分辨率地形测量为进一步深入研究提供保障。根据船载多波束实测数据选取PACMANUS热液区作为靶区，基于长基线定位，利用“发现”ROV搭载多波束系统进行近海底全覆盖地形测量。结果表明，依托于船动力定位系统及差分GPS，长基线为ROV提供了可靠的高精度定位，使得近海底测量的地形数据分辨率数倍优于船载多波束测得的地形数据的分辨率。高分辨率地形清晰的显示了PACMANUS热液区锥形丘体等特殊微地形，与已发现的热液点和火山区有很好的对应。进一步分析发现，该区域活动的热液区主要发育于坡度大于30°斜坡上的地形突变区，其成因仍需深入研究。利用ROV搭载多波束近底测量是获取深海小靶区高分辨率地形的可靠途径和方法，有利于提高深海海底研究的针对性，将促进我国深海科学研究的发展。
针对重点的特殊深海研究区（如热液冷泉、洋中脊区域），在船载多波束数据获得研究区大面积地形资料的基础上，有必要选取典型深海小靶区进行高分辨率地形测量为进一步深入研究提供保障。根据船载多波束实测数据选取PACMANUS热液区作为靶区，基于长基线定位，利用“发现”ROV搭载多波束系统进行近海底全覆盖地形测量。结果表明，依托于船动力定位系统及差分GPS，长基线为ROV提供了可靠的高精度定位，使得近海底测量的地形数据分辨率数倍优于船载多波束测得的地形数据的分辨率。高分辨率地形清晰的显示了PACMANUS热液区锥形丘体等特殊微地形，与已发现的热液点和火山区有很好的对应。进一步分析发现，该区域活动的热液区主要发育于坡度大于30°斜坡上的地形突变区，其成因仍需深入研究。利用ROV搭载多波束近底测量是获取深海小靶区高分辨率地形的可靠途径和方法，有利于提高深海海底研究的针对性，将促进我国深海科学研究的发展。
2017, 39(3): 85-95.
摘要:
潮区界河段河势演变对三峡工程的响应是长江经济带建设中的重要问题。然而受观测手段所限，对三峡截流以来潮区界变动范围及其地貌演变的客观认识亟待探讨。对大通站洪季水位资料进行频谱分析，初步判断了近期长江洪季潮区界位置；对比1998年和2013年水下地形资料，分析了三峡大坝截流以来该河段河槽的冲淤演变特征；利用多波束测深系统对冲刷明显河段的微地貌进行了高分辨率观测。结果显示：（1）1998-2013年潮区界变动河段河槽整体冲刷5 649.7万m3。其中，上段全面冲刷，太白、太阳两洲并岸，铜陵沙被冲开，主槽刷深达5.6 m；中段主泓摆动，天然洲南冲北淤，黑沙洲中水道淤死，南水道左岸最大冲深达8.9 m；下段近岸冲刷强烈，北岸最大冲深达15.4 m；（2）该河段近期处于剧烈的冲刷环境，左岸冲刷尤为显著；（3）冲刷深槽分布在顺直河段，深达5.4~12.6 m；冲刷坑分布在分汊河段平面形态突变处，最大冲深达28.1~30.5 m；水下侵蚀陡坡分布在近岸侵蚀严重的顺直河段，坡度为0.59~0.62。
潮区界河段河势演变对三峡工程的响应是长江经济带建设中的重要问题。然而受观测手段所限，对三峡截流以来潮区界变动范围及其地貌演变的客观认识亟待探讨。对大通站洪季水位资料进行频谱分析，初步判断了近期长江洪季潮区界位置；对比1998年和2013年水下地形资料，分析了三峡大坝截流以来该河段河槽的冲淤演变特征；利用多波束测深系统对冲刷明显河段的微地貌进行了高分辨率观测。结果显示：（1）1998-2013年潮区界变动河段河槽整体冲刷5 649.7万m3。其中，上段全面冲刷，太白、太阳两洲并岸，铜陵沙被冲开，主槽刷深达5.6 m；中段主泓摆动，天然洲南冲北淤，黑沙洲中水道淤死，南水道左岸最大冲深达8.9 m；下段近岸冲刷强烈，北岸最大冲深达15.4 m；（2）该河段近期处于剧烈的冲刷环境，左岸冲刷尤为显著；（3）冲刷深槽分布在顺直河段，深达5.4~12.6 m；冲刷坑分布在分汊河段平面形态突变处，最大冲深达28.1~30.5 m；水下侵蚀陡坡分布在近岸侵蚀严重的顺直河段，坡度为0.59~0.62。
2017, 39(3): 96-105.
摘要:
基于2014年夏季浙江沿岸陆架区的水文、泥沙、底质沉积物等实测资料，运用物质通量分析方法和Gao-Collins粒径趋势分析法，探讨了泥沙的输运通量、输运方向、动力机制及净输运趋势。夏季，近岸含沙量规律性较强，由西至东逐渐降低，由南至北逐渐升高，且与潮流有非常好的对应关系，呈现出明显的潮周期变化特征。研究区净悬沙通量自岸向外海迅速变小，悬沙输运中平流输运占主导地位，其次是垂向净环流对悬沙输运的影响，近岸海域表现为向海输沙，30 m以深海域表现为东北向输沙，同时台湾暖流的屏障作用也影响了悬沙向海扩散。粒径趋势分析显示浙江沿岸陆架表层沉积物的长期输运机制为由东北向西南输运，在流系以及海底地形的影响下，中部海域出现粒径趋势较弱的沉积中心。而在夏季，悬浮泥沙主要为平行岸线向东北输运，估算每天进入研究海域的净悬浮泥沙约为1.9×106 t。
基于2014年夏季浙江沿岸陆架区的水文、泥沙、底质沉积物等实测资料，运用物质通量分析方法和Gao-Collins粒径趋势分析法，探讨了泥沙的输运通量、输运方向、动力机制及净输运趋势。夏季，近岸含沙量规律性较强，由西至东逐渐降低，由南至北逐渐升高，且与潮流有非常好的对应关系，呈现出明显的潮周期变化特征。研究区净悬沙通量自岸向外海迅速变小，悬沙输运中平流输运占主导地位，其次是垂向净环流对悬沙输运的影响，近岸海域表现为向海输沙，30 m以深海域表现为东北向输沙，同时台湾暖流的屏障作用也影响了悬沙向海扩散。粒径趋势分析显示浙江沿岸陆架表层沉积物的长期输运机制为由东北向西南输运，在流系以及海底地形的影响下，中部海域出现粒径趋势较弱的沉积中心。而在夏季，悬浮泥沙主要为平行岸线向东北输运，估算每天进入研究海域的净悬浮泥沙约为1.9×106 t。
2017, 39(3): 106-114.
摘要:
通过黄河三角洲埕北海域表层沉积物的粒度资料、实测潮流数据以及50 a一遇的波浪要素，分析了埕北海域表层沉积物的分布类型以及粒度参数特征，并计算了表层沉积物的临界起动应力、日平均单宽输沙通量以及波流共同作用下的单宽推移质输沙率。结果表明：研究区表层沉积物主要是粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂和泥四种，分选中等偏差，近对称到正偏，中等尖锐到尖锐峰态；对大潮期间埕北海域潮流底应力和表层沉积物的临界起动应力的计算说明潮流在大部分区域具有起动和输运泥沙的作用；秋季潮流作用下的日平均单宽输沙通量均值为372.32 kg/（m·d），方向为涨潮流向。利用贝克尔（Bijker）和经典的Van Rijn公式计算出的50 a一遇的波流共同作用下单宽推移质日平均净输沙率结果近似相等。
通过黄河三角洲埕北海域表层沉积物的粒度资料、实测潮流数据以及50 a一遇的波浪要素，分析了埕北海域表层沉积物的分布类型以及粒度参数特征，并计算了表层沉积物的临界起动应力、日平均单宽输沙通量以及波流共同作用下的单宽推移质输沙率。结果表明：研究区表层沉积物主要是粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂和泥四种，分选中等偏差，近对称到正偏，中等尖锐到尖锐峰态；对大潮期间埕北海域潮流底应力和表层沉积物的临界起动应力的计算说明潮流在大部分区域具有起动和输运泥沙的作用；秋季潮流作用下的日平均单宽输沙通量均值为372.32 kg/（m·d），方向为涨潮流向。利用贝克尔（Bijker）和经典的Van Rijn公式计算出的50 a一遇的波流共同作用下单宽推移质日平均净输沙率结果近似相等。
2017, 39(3): 115-121.
摘要:
基于流体力学中的Stokes黏滞阻力理论，以振动台试验为基础，开发了一套测量液化过程中粉土流变特性的拖球试验装置。在铺有粉土海床的模型箱内埋设光滑小球，通过测量小球水平运动过程中所受阻力值的大小，计算粉土液化的表观动力黏度，分析粉土液化过程中的表观动力黏度与超孔压比之间的关系，以及液化后表观黏度与应变率的变化规律。试验结果表明，振动台试验下，孔隙压力表现为迅速上升，粉土迅速达到液化状态；振动过程对海床固结影响较大；粉土海床在未达到完全液化状态时（ru<1），表观黏度随超孔压比增大而减小，在液化状态下（ru=1），剪应力随应变率增大而减小，粉土呈现出剪切稀化的特点，为典型的非牛顿流体特征。
基于流体力学中的Stokes黏滞阻力理论，以振动台试验为基础，开发了一套测量液化过程中粉土流变特性的拖球试验装置。在铺有粉土海床的模型箱内埋设光滑小球，通过测量小球水平运动过程中所受阻力值的大小，计算粉土液化的表观动力黏度，分析粉土液化过程中的表观动力黏度与超孔压比之间的关系，以及液化后表观黏度与应变率的变化规律。试验结果表明，振动台试验下，孔隙压力表现为迅速上升，粉土迅速达到液化状态；振动过程对海床固结影响较大；粉土海床在未达到完全液化状态时（ru<1），表观黏度随超孔压比增大而减小，在液化状态下（ru=1），剪应力随应变率增大而减小，粉土呈现出剪切稀化的特点，为典型的非牛顿流体特征。
2017, 39(3): 122-134.
摘要:
海洋颗粒有机碳（POC）是海洋固碳的一个关键参数。为了研究南海北部陆架及海盆表层POC浓度的时空分布特征以及变化趋势，本文利用2009-2011年4个季节的实测数据，对NASA发布的MODIS/AQUA卫星月平均POC遥感产品，进行了验证和校正；并利用校正后的遥感数据分析了2003-2014年POC的时空分布特征和变化趋势。发现POC遥感产品与南海北部实测数据具有较好的线性关系（R2=0.72），但存在系统性偏高，需利用实测数据对遥感数据进行区域性校正。分析校正后的遥感数据发现，南海北部陆架POC浓度较高，平均为（33.34±8.02）mg/m3；吕宋海峡西南海域浓度较低，平均为（29.25±6.20）mg/m3；中央海盆区浓度最低，平均为（27.02±4.84）mg/m3。春夏季POC浓度较低，最低值一般出现在5月，冬季（12月至翌年1月）POC浓度达到最高。利用2003-2014年的长时间序列遥感叶绿素（Chl a）和海表温度（SST）、混合层深度（MLD）模式数据，以及实测数据对南海北部POC浓度的影响机制进行了分析。发现POC与Chl a在秋冬呈现较好的相关关系（R2=0.51），但在春夏季较离散，表明秋冬季生物作用对POC影响较大。2003-2014年期间，POC与Chl a、MLD及SST存在明显的年际变化，但并没有显著的上升或下降趋势。
海洋颗粒有机碳（POC）是海洋固碳的一个关键参数。为了研究南海北部陆架及海盆表层POC浓度的时空分布特征以及变化趋势，本文利用2009-2011年4个季节的实测数据，对NASA发布的MODIS/AQUA卫星月平均POC遥感产品，进行了验证和校正；并利用校正后的遥感数据分析了2003-2014年POC的时空分布特征和变化趋势。发现POC遥感产品与南海北部实测数据具有较好的线性关系（R2=0.72），但存在系统性偏高，需利用实测数据对遥感数据进行区域性校正。分析校正后的遥感数据发现，南海北部陆架POC浓度较高，平均为（33.34±8.02）mg/m3；吕宋海峡西南海域浓度较低，平均为（29.25±6.20）mg/m3；中央海盆区浓度最低，平均为（27.02±4.84）mg/m3。春夏季POC浓度较低，最低值一般出现在5月，冬季（12月至翌年1月）POC浓度达到最高。利用2003-2014年的长时间序列遥感叶绿素（Chl a）和海表温度（SST）、混合层深度（MLD）模式数据，以及实测数据对南海北部POC浓度的影响机制进行了分析。发现POC与Chl a在秋冬呈现较好的相关关系（R2=0.51），但在春夏季较离散，表明秋冬季生物作用对POC影响较大。2003-2014年期间，POC与Chl a、MLD及SST存在明显的年际变化，但并没有显著的上升或下降趋势。
2017, 39(3): 135-144.
摘要:
近30年来，北极海冰正发生着剧烈的变化。海冰体积是量化海冰变化的重要指标之一。本文以2015年CryoSat-2卫星测高数据和OSI SAF海冰类型产品为基础。提取了浮冰出水高度、积雪深度、海冰密集度、海冰类型等属性信息，通过数据内插、投影变换、栅格转换、空间重采样等工作将海冰属性信息统一为25 km×25 km分辨率的栅格数据集。根据流体静力学平衡原理，逐个估算栅格像元对应的海冰厚度值，将其与对应的海冰面积相乘，估算了北极海冰密集度大于75%海域的海冰体积，并分析了海冰厚度和体积的月变化和季节变化特征。用NASA IceBridge海冰厚度产品对反演的海冰厚度进行验证。结果表明二者相关系数为0.72，有较高的一致性。北极海冰平均厚度春季最大，夏季最小，分别约为2.99 m和1.77 m，最厚的海冰集中在格陵兰沿岸北部和埃尔斯米尔半岛以北海域。多年冰平均厚度大于一年冰。冬季海冰体积最大，约为23.30×103 km3，经过夏季的融化，减少了近70%。一年冰体积季节波动较大，而多年冰体积相对稳定，季节变化不明显。
近30年来，北极海冰正发生着剧烈的变化。海冰体积是量化海冰变化的重要指标之一。本文以2015年CryoSat-2卫星测高数据和OSI SAF海冰类型产品为基础。提取了浮冰出水高度、积雪深度、海冰密集度、海冰类型等属性信息，通过数据内插、投影变换、栅格转换、空间重采样等工作将海冰属性信息统一为25 km×25 km分辨率的栅格数据集。根据流体静力学平衡原理，逐个估算栅格像元对应的海冰厚度值，将其与对应的海冰面积相乘，估算了北极海冰密集度大于75%海域的海冰体积，并分析了海冰厚度和体积的月变化和季节变化特征。用NASA IceBridge海冰厚度产品对反演的海冰厚度进行验证。结果表明二者相关系数为0.72，有较高的一致性。北极海冰平均厚度春季最大，夏季最小，分别约为2.99 m和1.77 m，最厚的海冰集中在格陵兰沿岸北部和埃尔斯米尔半岛以北海域。多年冰平均厚度大于一年冰。冬季海冰体积最大，约为23.30×103 km3，经过夏季的融化，减少了近70%。一年冰体积季节波动较大，而多年冰体积相对稳定，季节变化不明显。
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