2000年 第22卷 第4期
2000, 22(4): 1-7.
摘要:
以一维海洋水温模型为例,利用伴随法进行海洋观测数据同化试验,以便为水温的数值预报提供较准确的初始场.文中利用泛函的Gâteaux微分和Hilbert空间上伴随算子的概念讨论了连续的伴随模型的建立,并通过选择适当的差分格式离散伴随模型,使其保持连续时的伴随关系,同时给出了水温初始场最优化过程及相应的同化试验数值结果.
以一维海洋水温模型为例,利用伴随法进行海洋观测数据同化试验,以便为水温的数值预报提供较准确的初始场.文中利用泛函的Gâteaux微分和Hilbert空间上伴随算子的概念讨论了连续的伴随模型的建立,并通过选择适当的差分格式离散伴随模型,使其保持连续时的伴随关系,同时给出了水温初始场最优化过程及相应的同化试验数值结果.
2000, 22(4): 8-16.
摘要:
通过对COADS海洋气象资料的分析,得出南海表层水温(SST)年际变化的若干大尺度特征.结果表明:南海SST年际具有一定的准周期性,其显著周期为24～30个月;南海SST年际变化与年循环之间有着一种锁相关系,关键位相在于北半球冬春季节;南海典型冷暖年份合成SST距平场的时空结构十分相似;在年际时间尺度上,南海SST和南方涛动指数有反相关系,与经向风海面热收支之间有同位相关系;南海暖池面积指数的年际变化与南海SST年际变化一致.
通过对COADS海洋气象资料的分析,得出南海表层水温(SST)年际变化的若干大尺度特征.结果表明:南海SST年际具有一定的准周期性,其显著周期为24～30个月;南海SST年际变化与年循环之间有着一种锁相关系,关键位相在于北半球冬春季节;南海典型冷暖年份合成SST距平场的时空结构十分相似;在年际时间尺度上,南海SST和南方涛动指数有反相关系,与经向风海面热收支之间有同位相关系;南海暖池面积指数的年际变化与南海SST年际变化一致.
2000, 22(4): 17-23.
摘要:
根据大通水文站的流量和引水船站的盐度系列资料,应用谱分析方法研究长江口径流、盐度的变化规律及两者的相互关系.分析表明,长江口径流存在4～8a,2～3a,1.5a,1a,30～60d及20d的及化周期;盐度存在5～10a,2～3a,1.5a,1a,0.5a,40～50d,26～30d,14～15d7～8d及3.5d的变化周期.径流和盐度的谱结构在各水文年基本一致,均以1a周期变化占优势,但盐度谱结构在高频部分较径流的谱结构具有更大的振荡.盐度与流量的5～10a,2～3a,1.5a,1a的周期振动上存在高相关.径流对盐度变化的影响主要体现在低频部分.在低频变化中表现为盐度变化滞后于径流变化,在高频带呈同步变化.
根据大通水文站的流量和引水船站的盐度系列资料,应用谱分析方法研究长江口径流、盐度的变化规律及两者的相互关系.分析表明,长江口径流存在4～8a,2～3a,1.5a,1a,30～60d及20d的及化周期;盐度存在5～10a,2～3a,1.5a,1a,0.5a,40～50d,26～30d,14～15d7～8d及3.5d的变化周期.径流和盐度的谱结构在各水文年基本一致,均以1a周期变化占优势,但盐度谱结构在高频部分较径流的谱结构具有更大的振荡.盐度与流量的5～10a,2～3a,1.5a,1a的周期振动上存在高相关.径流对盐度变化的影响主要体现在低频部分.在低频变化中表现为盐度变化滞后于径流变化,在高频带呈同步变化.
2000, 22(4): 24-30.
摘要:
利用平面极坐标系下无摩擦有外源(非绝热加热)的正压无辐散方程,将热带气旋的物理量分解成环境场和扰动,进而求出了热带气旋扰动的行波解,并分析了风场(切向、径向)和重力位势扰动场的径向非均匀松紧结构.表明:这种松紧结构与热带气旋所在纬度的科氏参数(f)、热带气旋的强度(Ω)、热带气旋扰动的圆频率(ω)、热带气旋扰动在θ方向的角波数(m)有关,且不同要素的松紧结构不尽相同;同时还受非绝热加热(Q1)的影响,这种影响主要表现在使风场(切向、径向)呈内紧外松的非均匀分布.
利用平面极坐标系下无摩擦有外源(非绝热加热)的正压无辐散方程,将热带气旋的物理量分解成环境场和扰动,进而求出了热带气旋扰动的行波解,并分析了风场(切向、径向)和重力位势扰动场的径向非均匀松紧结构.表明:这种松紧结构与热带气旋所在纬度的科氏参数(f)、热带气旋的强度(Ω)、热带气旋扰动的圆频率(ω)、热带气旋扰动在θ方向的角波数(m)有关,且不同要素的松紧结构不尽相同;同时还受非绝热加热(Q1)的影响,这种影响主要表现在使风场(切向、径向)呈内紧外松的非均匀分布.
2000, 22(4): 31-40.
摘要:
新型船载气象卫星接收系统为南极考察船的航海气象保障和在南大洋冰区中航行导航专门研制.该系统能够适应高温、高湿和低温超饱和的气候环境,在12级以上大风和船在破冰时剧烈摇摆和振动以及有雷达等强磁场信号干扰的情况下,具有自我保护能力.有极轨高分辨和静止低分辨卫星的双套接收和图像处理系统.该系统的关键创新之处:(1)采用了有源陀螺仪稳定平台.利用惯性测量和三轴伺服机构控制天线和隔离船摇.解决极轨卫星低仰角和过顶轨道高仰角跟踪丢线的矛盾,解决了船在运动状态下,不断改变位置、方向以及摇摆的状态下,准确地跟踪和捕捉到卫星,接收到清晰的卫星云图.(2)图像处理系统用了最新的BORLAND-DELPHI语言编程,采用两行元素的轨道模式计算动态定位套网格系统.利用电子地图网格数据,用迭代法画出地形海岸线.计算出每一像元素的位置;能够在图上显示任意一点的经纬度,标出任意目标物.解决了在海洋中航行找不到参照物时的困惑.能够监测云和温度、林火、海洋及陆地的异常变化.能够输出24位真彩色的高清晰度的卫星云图.该系统整体结构技术先进,体积小,重量轻,适应恶劣气候和海洋环境,图像处理系统功能齐全、分辨率高,操作方便.既适用于各种船只,也适用于陆地.
新型船载气象卫星接收系统为南极考察船的航海气象保障和在南大洋冰区中航行导航专门研制.该系统能够适应高温、高湿和低温超饱和的气候环境,在12级以上大风和船在破冰时剧烈摇摆和振动以及有雷达等强磁场信号干扰的情况下,具有自我保护能力.有极轨高分辨和静止低分辨卫星的双套接收和图像处理系统.该系统的关键创新之处:(1)采用了有源陀螺仪稳定平台.利用惯性测量和三轴伺服机构控制天线和隔离船摇.解决极轨卫星低仰角和过顶轨道高仰角跟踪丢线的矛盾,解决了船在运动状态下,不断改变位置、方向以及摇摆的状态下,准确地跟踪和捕捉到卫星,接收到清晰的卫星云图.(2)图像处理系统用了最新的BORLAND-DELPHI语言编程,采用两行元素的轨道模式计算动态定位套网格系统.利用电子地图网格数据,用迭代法画出地形海岸线.计算出每一像元素的位置;能够在图上显示任意一点的经纬度,标出任意目标物.解决了在海洋中航行找不到参照物时的困惑.能够监测云和温度、林火、海洋及陆地的异常变化.能够输出24位真彩色的高清晰度的卫星云图.该系统整体结构技术先进,体积小,重量轻,适应恶劣气候和海洋环境,图像处理系统功能齐全、分辨率高,操作方便.既适用于各种船只,也适用于陆地.
2000, 22(4): 41-50.
摘要:
采用摄动法并利用已建立的纯波情况下高阶Boussinesq方程,建立了可以考虑强水流与波浪相互作用的高阶Boussinesq方程.水流速度与波浪群速具有相同量级,且随时间和空间的变化尺度远大于波浪周期和波长.方程色散性近似到[4/4]阶Pade展开,对浅水情况方程可以是完全非线性的,可适用于波流相互作用的强非线性问题.通过将水流存在时波长和波幅的结果与一阶斯托克斯波结果对比,讨论了具有不同近似程度的3种含波流相互作用的Boussinesq方程的适用性.
采用摄动法并利用已建立的纯波情况下高阶Boussinesq方程,建立了可以考虑强水流与波浪相互作用的高阶Boussinesq方程.水流速度与波浪群速具有相同量级,且随时间和空间的变化尺度远大于波浪周期和波长.方程色散性近似到[4/4]阶Pade展开,对浅水情况方程可以是完全非线性的,可适用于波流相互作用的强非线性问题.通过将水流存在时波长和波幅的结果与一阶斯托克斯波结果对比,讨论了具有不同近似程度的3种含波流相互作用的Boussinesq方程的适用性.
2000, 22(4): 51-59.
摘要:
闽南-台湾浅滩渔场上升流区研究(1987年12月至1988年11月)及台湾海峡上升流区研究(1987年7月至1988年7月)结果表明,各种形态磷含量变化对上升流生态系具有重要作用.因此,提出以涌升水体中有机、颗粒形态磷和溶解无机态磷的相对比率来表示上升流水体的老化程度,即上升流水体老化指标(AIU)为(DOP+PP)与(DIP＋DOP＋PP)之比值.研究资料表明AIU这一表达式对于上述两上升流区是合适的,海域AIU的季节性变化与其近岸上升流的消长变化规律相一致.AIU较小的区域,其水体为新涌升水,与上升流中心位置相吻合.
闽南-台湾浅滩渔场上升流区研究(1987年12月至1988年11月)及台湾海峡上升流区研究(1987年7月至1988年7月)结果表明,各种形态磷含量变化对上升流生态系具有重要作用.因此,提出以涌升水体中有机、颗粒形态磷和溶解无机态磷的相对比率来表示上升流水体的老化程度,即上升流水体老化指标(AIU)为(DOP+PP)与(DIP＋DOP＋PP)之比值.研究资料表明AIU这一表达式对于上述两上升流区是合适的,海域AIU的季节性变化与其近岸上升流的消长变化规律相一致.AIU较小的区域,其水体为新涌升水,与上升流中心位置相吻合.
2000, 22(4): 60-66.
摘要:
1998年11月在长江口及周围海域进行了一个航次的环境调查,并在室内以中肋骨条藻为实验藻种,应用营养加富生物测定法对本海域浮游植物的营养需求状况进行了研究.结果表明,可大致根据离河口的远近将此海域分为3个部分:近河口光限制区、过渡带光和磷酸盐限制区、远河口氮盐限制区.P与N分别为潜在营养限制因子的界线大致沿盐度为31的等盐线.并指出,以溶解无机氮磷比的判断标准,在悬浮物浓度较高的区域会高估磷的限制作用.
1998年11月在长江口及周围海域进行了一个航次的环境调查,并在室内以中肋骨条藻为实验藻种,应用营养加富生物测定法对本海域浮游植物的营养需求状况进行了研究.结果表明,可大致根据离河口的远近将此海域分为3个部分:近河口光限制区、过渡带光和磷酸盐限制区、远河口氮盐限制区.P与N分别为潜在营养限制因子的界线大致沿盐度为31的等盐线.并指出,以溶解无机氮磷比的判断标准,在悬浮物浓度较高的区域会高估磷的限制作用.
2000, 22(4): 67-73.
摘要:
1988年6和11月,在台湾海峡南部用改进的Manta型漂浮生物网采集漂浮植物,共鉴定漂浮植物102种及变种.漂浮植物具有明显的季节变化,6月总数量高于11月.在平面分布上,6月漂浮植物密集区出现在台湾浅滩南部.11月密集区出现在台湾浅滩西部.漂浮植物数量具有一定的昼夜变化,最高值出现午后4时,最低值在午夜前后,与漂浮动物相反.讨论了漂浮植物与环境的关系,以及漂浮植物与漂浮动物的关系.
1988年6和11月,在台湾海峡南部用改进的Manta型漂浮生物网采集漂浮植物,共鉴定漂浮植物102种及变种.漂浮植物具有明显的季节变化,6月总数量高于11月.在平面分布上,6月漂浮植物密集区出现在台湾浅滩南部.11月密集区出现在台湾浅滩西部.漂浮植物数量具有一定的昼夜变化,最高值出现午后4时,最低值在午夜前后,与漂浮动物相反.讨论了漂浮植物与环境的关系,以及漂浮植物与漂浮动物的关系.
2000, 22(4): 74-82.
摘要:
测定了冲绳海槽中部Jade热液活动区中18个热液沉积物样品的硫同位素组式,其中10个硫化物样品的δ34S值为5.2×10-3～7.2×10-3,7个硫酸盐样品的34S值为16.3×10-3～22.3×10-3,1个自然硫样品的δ34S值为8.2×10-3热液沉积物的硫主要来自中、酸性火山岩和海水,并且在流体与沉积物相互作用过程中海底沉积物也可能为热液沉积物的形成提供部分的硫.导致本区热液沉积物中硫化物与其他热液活动区的硫同位素组成不同的原因,主要是各热液活动区的硫源以及有关岩浆活动和构造演变的不同.海底热液体系中硫的演化是一个复杂的过程,涉及被加热海水的上升、流体与火山岩的相互作用、海水硫酸盐和中、酸性火山岩中流的混合作用以及流体与沉积物相互作周等一系列海底热液活动,其中海水和中、酸性火山岩的相互作用是本区硫演化的一个重要机制.
测定了冲绳海槽中部Jade热液活动区中18个热液沉积物样品的硫同位素组式,其中10个硫化物样品的δ34S值为5.2×10-3～7.2×10-3,7个硫酸盐样品的34S值为16.3×10-3～22.3×10-3,1个自然硫样品的δ34S值为8.2×10-3热液沉积物的硫主要来自中、酸性火山岩和海水,并且在流体与沉积物相互作用过程中海底沉积物也可能为热液沉积物的形成提供部分的硫.导致本区热液沉积物中硫化物与其他热液活动区的硫同位素组成不同的原因,主要是各热液活动区的硫源以及有关岩浆活动和构造演变的不同.海底热液体系中硫的演化是一个复杂的过程,涉及被加热海水的上升、流体与火山岩的相互作用、海水硫酸盐和中、酸性火山岩中流的混合作用以及流体与沉积物相互作周等一系列海底热液活动,其中海水和中、酸性火山岩的相互作用是本区硫演化的一个重要机制.
2000, 22(4): 83-89.
摘要:
在全国海湾调查的基础上,将《中国海湾志》所记载的96个海湾的基本要素进行了统计分析,选择了海湾的水域率、开敞度、形态系数、动力参数等量化指标,对中国海湾分类进行定量化划分的探索,同时对海湾的成因分类也进行了有益的探讨.
在全国海湾调查的基础上,将《中国海湾志》所记载的96个海湾的基本要素进行了统计分析,选择了海湾的水域率、开敞度、形态系数、动力参数等量化指标,对中国海湾分类进行定量化划分的探索,同时对海湾的成因分类也进行了有益的探讨.
2000, 22(4): 90-95.
摘要:
研究了我国红树林分布区内3个木榄种群的遗传变异和遗传分化.在种水平和种群水平上,期望杂合度分别为0.293和0.268,观察杂合度分别为0.2745和0.2705.种群间遗传多样性为0.0830,表明总的遗传变异中有8.3%来自种群间.基因流较为顺畅,为3.34.
研究了我国红树林分布区内3个木榄种群的遗传变异和遗传分化.在种水平和种群水平上,期望杂合度分别为0.293和0.268,观察杂合度分别为0.2745和0.2705.种群间遗传多样性为0.0830,表明总的遗传变异中有8.3%来自种群间.基因流较为顺畅,为3.34.
2000, 22(4): 96-100.
摘要:
为建立对虾无包涵体杆状病毒的快速诊断技术,应用PCR技术分别对暴发性流行病发生前、流行中和发病后的对虾样品进行了检测.根据已克隆的对虾杆状病毒部分基因组序列而设计的引物能特异性地扩增出靶DNA片段,最低可以检测1pg的病素DNA.由典型发病症状对虾的胃、腮、肝胰腺、中肠、游泳足、肌内和心脏等器官和组织中成功地检测到病毒.不同组织和器官经扩增得到的信号强弱不同:病虾的胃扩增得到的信号最强,中肠、肌肉、心脏和游泳足次之,腮和肝胰腺信号最弱,说明病毒在不同组织和器官中数量及感染程度不同.在对虾发病前及发病后,用二次PCR还能检测表面不发病呈隐性感染状态的对虾携带的病毒;而对野生健康虾的检测结果为阴性.研究表明,PCR是检测对虾暴发性流行病快速、灵敏而准确的方法,对病毒病的早期诊断、防治和高健康对虾品种的选育具有指导意义.
为建立对虾无包涵体杆状病毒的快速诊断技术,应用PCR技术分别对暴发性流行病发生前、流行中和发病后的对虾样品进行了检测.根据已克隆的对虾杆状病毒部分基因组序列而设计的引物能特异性地扩增出靶DNA片段,最低可以检测1pg的病素DNA.由典型发病症状对虾的胃、腮、肝胰腺、中肠、游泳足、肌内和心脏等器官和组织中成功地检测到病毒.不同组织和器官经扩增得到的信号强弱不同:病虾的胃扩增得到的信号最强,中肠、肌肉、心脏和游泳足次之,腮和肝胰腺信号最弱,说明病毒在不同组织和器官中数量及感染程度不同.在对虾发病前及发病后,用二次PCR还能检测表面不发病呈隐性感染状态的对虾携带的病毒;而对野生健康虾的检测结果为阴性.研究表明,PCR是检测对虾暴发性流行病快速、灵敏而准确的方法,对病毒病的早期诊断、防治和高健康对虾品种的选育具有指导意义.
2000, 22(4): 101-106.
摘要:
由于缓坡方程计算量大和其本身的缓坡假定而在实际应用中受到了限制,故对斯托克斯波在非平整海底(适用于缓坡和陡坡地形)上传播的Liu和Dingemans的三阶演化方程进行抛物逼近,得到一个新的非线性抛物型方程,它能够包含同类方程未曾考虑的二阶长波效应.通过数值计算结果与Berkhoff等人的经典实验数据的比较,证明所提出的抛物型模型理论具有较高的精度.
由于缓坡方程计算量大和其本身的缓坡假定而在实际应用中受到了限制,故对斯托克斯波在非平整海底(适用于缓坡和陡坡地形)上传播的Liu和Dingemans的三阶演化方程进行抛物逼近,得到一个新的非线性抛物型方程,它能够包含同类方程未曾考虑的二阶长波效应.通过数值计算结果与Berkhoff等人的经典实验数据的比较,证明所提出的抛物型模型理论具有较高的精度.
2000, 22(4): 107-117.
摘要:
用二阶理论在时域范围内研究二维二阶非线性水波的辐射问题,一阶、二阶问题分别满足各自的自由表面条件和物面条件,采用人工阻尼来吸收反射波.计算采用有限元法,对水平半圆柱体在水面的振荡问题进行了计算,计算了波高时间历程和水动力,计算结果与有关文献中的数据相比符合较好.
用二阶理论在时域范围内研究二维二阶非线性水波的辐射问题,一阶、二阶问题分别满足各自的自由表面条件和物面条件,采用人工阻尼来吸收反射波.计算采用有限元法,对水平半圆柱体在水面的振荡问题进行了计算,计算了波高时间历程和水动力,计算结果与有关文献中的数据相比符合较好.
2000, 22(4): 118-124.
摘要:
最早指出海洋中存在激流的是美国WoodsHole海洋研究所海洋地质学家Hollister.他早年在分析大洋海底岩芯时发现有波状结构,认为这种波状结构是由于在远古时代的高速海水流动的作用所致,于是提出了一个大胆的假说,认为大洋海底存在着海底激流(又称海底风暴),并于1963年在美国旧金山召开的IUGG会议上提出了这个假说.遗憾的是在这次会议上这个假说并未引起人们的注意,甚至被指责是“一派胡言”.
最早指出海洋中存在激流的是美国WoodsHole海洋研究所海洋地质学家Hollister.他早年在分析大洋海底岩芯时发现有波状结构,认为这种波状结构是由于在远古时代的高速海水流动的作用所致,于是提出了一个大胆的假说,认为大洋海底存在着海底激流(又称海底风暴),并于1963年在美国旧金山召开的IUGG会议上提出了这个假说.遗憾的是在这次会议上这个假说并未引起人们的注意,甚至被指责是“一派胡言”.
2000, 22(4): 125-129.
摘要:
在海洋浮游生物中,有很多单细胞微小生物,由于异常地急剧繁殖,并高度密集在一起,从而引起海水变色的现象,称谓“赤潮”.目前,普遍认为赤潮的发生与海水中磷、氮等营养盐、铁、锰等微量元素以及某些有机化合物的大量增加有关[l];另外,还与水体的停滞和气象条件密切联系[2,3].赤潮的发生意味着生态平衡的破坏.
在海洋浮游生物中,有很多单细胞微小生物,由于异常地急剧繁殖,并高度密集在一起,从而引起海水变色的现象,称谓“赤潮”.目前,普遍认为赤潮的发生与海水中磷、氮等营养盐、铁、锰等微量元素以及某些有机化合物的大量增加有关[l];另外,还与水体的停滞和气象条件密切联系[2,3].赤潮的发生意味着生态平衡的破坏.
2000, 22(4): 130-136.
摘要:
自1925年太沙基提出的“蜂窝状结构”概念以来,有关土和沉积物微结构分类研究取得了一系列重大成果[1-3].高国瑞[4]则研究分析了我国沿海海相沉积物的微结构类型和工程性质,梁元博等[5]提出典型堆垒结构和颗粒孔隙取向的海洋沉积物微结构模式,卢博等[6-7]对南海海底沉积物微结构影响物理力学性质以及提出的微结构分类研究,丰富了我国海底沉积物结构和微结构的微区分析研究.本文试图通过沉积物在应力一应变过程中的微区变化特征分析研究,为海底工程地质实践服务.
自1925年太沙基提出的“蜂窝状结构”概念以来,有关土和沉积物微结构分类研究取得了一系列重大成果[1-3].高国瑞[4]则研究分析了我国沿海海相沉积物的微结构类型和工程性质,梁元博等[5]提出典型堆垒结构和颗粒孔隙取向的海洋沉积物微结构模式,卢博等[6-7]对南海海底沉积物微结构影响物理力学性质以及提出的微结构分类研究,丰富了我国海底沉积物结构和微结构的微区分析研究.本文试图通过沉积物在应力一应变过程中的微区变化特征分析研究,为海底工程地质实践服务.
2000, 22(4): 137-146.
摘要:
对海洋结构物而言,污损生物不仅增加其水下部位表面粗糙度,显著增大波浪所引起的动力载荷效应,sup>[1],而且还能改变金属腐蚀过程,引起局部腐蚀或穿孔腐蚀,并妨碍水下检测、保养和维修等工作的进行[2,3].因此,在开发利用海洋资源时,必须预先对特定海区污损生物群落的结构特点及发展趋势有所了解,以便人们经济、有效的角度选择防污手段和制定清除保养计划.
对海洋结构物而言,污损生物不仅增加其水下部位表面粗糙度,显著增大波浪所引起的动力载荷效应,sup>[1],而且还能改变金属腐蚀过程,引起局部腐蚀或穿孔腐蚀,并妨碍水下检测、保养和维修等工作的进行[2,3].因此,在开发利用海洋资源时,必须预先对特定海区污损生物群落的结构特点及发展趋势有所了解,以便人们经济、有效的角度选择防污手段和制定清除保养计划.
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