2012年 第34卷 第4期
2012, 34(4): 1-11.
摘要:
目前,溶解有机碳(DOC)遥感反演研究主要集中在河口及陆源影响较大的边缘海区,大多数是利用DOC与有色溶解有机物(CDOM)或DOC与盐度的经验关系获取。为了较好的理解DOC的遥感反演机理,收集了全球主要大河(流量排名前25中16条)及边缘海DOC与CDOM浓度与保守性分布状况,发现大多数河口CDOM呈现保守性分布,DOC呈现非保守性分布。基于DOC与CDOM保守性行为的主要影响因素分析以及研究海区的生物地球化学特征,论述了DOC遥感反演算法的研究进展,提出了DOC遥感反演需要考虑DOC受不同主要控制因素(如保守混合与生物作用等)的影响,并对这些控制因素进行量化。
目前,溶解有机碳(DOC)遥感反演研究主要集中在河口及陆源影响较大的边缘海区,大多数是利用DOC与有色溶解有机物(CDOM)或DOC与盐度的经验关系获取。为了较好的理解DOC的遥感反演机理,收集了全球主要大河(流量排名前25中16条)及边缘海DOC与CDOM浓度与保守性分布状况,发现大多数河口CDOM呈现保守性分布,DOC呈现非保守性分布。基于DOC与CDOM保守性行为的主要影响因素分析以及研究海区的生物地球化学特征,论述了DOC遥感反演算法的研究进展,提出了DOC遥感反演需要考虑DOC受不同主要控制因素(如保守混合与生物作用等)的影响,并对这些控制因素进行量化。
2012, 34(4): 12-20.
摘要:
使用全球版本的迈阿密等密度海洋环流模式对2011年3月日本福岛核电站泄漏在海洋中的传输以及扩散进行了数值模拟。数值模式中核废料(示踪物)排放情景采取等通量连续排放,排放时间从3月25日开始,分别持续20 d以及1 a,两种情形分别积分20 a。为了减少海洋环流年际变化带来的数值模拟的的不确定性,20 a的模式积分分别用2010年、1991-2011年、1971-1991年以及1951-1971年4个不同时段的NCEP/NCAR逐日再分析资料作为大气强迫场,因此每种排放情形包含4个数值试验。模拟结果的分析表明,不同核废料排放情景及其在不同时段大气资料对海洋模式的驱动下,模拟的示踪物总体的传输扩散路径(包括表层以及次表层)、传输速率以及垂直扩展的范围没有显著的差异。集合平均数值模拟的结果显示:在两种排放情景下,日本福岛核泄漏在海洋的传输路径受北太平洋副热带涡旋洋流系统主导,其传输路径首先主要向东,到达东太平洋后,再向南向西扩散至西太平洋,可能在10~15 a左右影响到我国东部沿海海域,且海洋次表层的传输信号比表层信号早5 a左右。通过进一步分析模式积分过程中最大示踪物浓度随时间变化发现,在积分第20 a(2031年3月),海洋表层和次表层浓度的最高值分别只有模式积分第一年浓度的0.1%和1%。在积分的20 a里,排放的核废料主要滞留在北太平洋海域(超过86%±1.5%的核废料在积分结束时,滞留在北太平洋),而在积分的前10 a(2021年之前),几乎所有的核废料滞留在北太平洋;在核废料的垂直分布上,主要集中在海洋表层至600 m的深度,在积分的20 a时间里,没有核废料信号扩散至1 000 m以下的深度。数值模拟的结果也表明核废料浓度减弱的强度以及演变的时间特征主要受洋流系统的影响,与排放源的排放时间长短关系不大。值得指出的是,更加准确地评估一个真实的核泄漏事故对海洋环境所造成的可能影响,还需要考虑大气中的放射性物质的沉降以及海洋生态对核物质的响应。
使用全球版本的迈阿密等密度海洋环流模式对2011年3月日本福岛核电站泄漏在海洋中的传输以及扩散进行了数值模拟。数值模式中核废料(示踪物)排放情景采取等通量连续排放,排放时间从3月25日开始,分别持续20 d以及1 a,两种情形分别积分20 a。为了减少海洋环流年际变化带来的数值模拟的的不确定性,20 a的模式积分分别用2010年、1991-2011年、1971-1991年以及1951-1971年4个不同时段的NCEP/NCAR逐日再分析资料作为大气强迫场,因此每种排放情形包含4个数值试验。模拟结果的分析表明,不同核废料排放情景及其在不同时段大气资料对海洋模式的驱动下,模拟的示踪物总体的传输扩散路径(包括表层以及次表层)、传输速率以及垂直扩展的范围没有显著的差异。集合平均数值模拟的结果显示:在两种排放情景下,日本福岛核泄漏在海洋的传输路径受北太平洋副热带涡旋洋流系统主导,其传输路径首先主要向东,到达东太平洋后,再向南向西扩散至西太平洋,可能在10~15 a左右影响到我国东部沿海海域,且海洋次表层的传输信号比表层信号早5 a左右。通过进一步分析模式积分过程中最大示踪物浓度随时间变化发现,在积分第20 a(2031年3月),海洋表层和次表层浓度的最高值分别只有模式积分第一年浓度的0.1%和1%。在积分的20 a里,排放的核废料主要滞留在北太平洋海域(超过86%±1.5%的核废料在积分结束时,滞留在北太平洋),而在积分的前10 a(2021年之前),几乎所有的核废料滞留在北太平洋;在核废料的垂直分布上,主要集中在海洋表层至600 m的深度,在积分的20 a时间里,没有核废料信号扩散至1 000 m以下的深度。数值模拟的结果也表明核废料浓度减弱的强度以及演变的时间特征主要受洋流系统的影响,与排放源的排放时间长短关系不大。值得指出的是,更加准确地评估一个真实的核泄漏事故对海洋环境所造成的可能影响,还需要考虑大气中的放射性物质的沉降以及海洋生态对核物质的响应。
2012, 34(4): 21-26.
摘要:
根据夏季琼州海峡新海附近15 m处地层潮流谱分析结果可得,无论是f>0 或f<0,全日潮谱峰都高于半日潮谱峰。其中,半日潮周期,约为12 h,12.4 h,日潮存在两个,一个在23.9 h,另一个在25.8 h前后;在半日潮和全日潮分量中,反时针分量是主要的、顺时针的日潮能谱只有反时针的84%;顺时针的半日潮能谱只有反时针的63%;浅水分潮8.3 h,6.2 h和超过24 h的4.2 d,3 d等也很明显,但是未通过显著性检验; 大多数余流流速在5~10 cm/s之间,个别情况超过40 cm/s。受反时针运动涡旋影响,余流主要向偏东北、北、西北方向运动。在这个区间内的流向,占总观测数68%以上;风对余流也有重要影响:东北风将使余流方向偏向西北,偏北向风将使余流方向偏南。
根据夏季琼州海峡新海附近15 m处地层潮流谱分析结果可得,无论是f>0 或f<0,全日潮谱峰都高于半日潮谱峰。其中,半日潮周期,约为12 h,12.4 h,日潮存在两个,一个在23.9 h,另一个在25.8 h前后;在半日潮和全日潮分量中,反时针分量是主要的、顺时针的日潮能谱只有反时针的84%;顺时针的半日潮能谱只有反时针的63%;浅水分潮8.3 h,6.2 h和超过24 h的4.2 d,3 d等也很明显,但是未通过显著性检验; 大多数余流流速在5~10 cm/s之间,个别情况超过40 cm/s。受反时针运动涡旋影响,余流主要向偏东北、北、西北方向运动。在这个区间内的流向,占总观测数68%以上;风对余流也有重要影响:东北风将使余流方向偏向西北,偏北向风将使余流方向偏南。
2012, 34(4): 27-34.
摘要:
根据一套客观分析潜热通量、基于绕岛理论诊断的南海贯穿流(LST)、南海热含量等月平均资料,分析南海表层潜热通量的年际和年代际变化特征。南海地区的潜热通量冬季强,春季的潜热通量弱;在秋冬季节,南海北部的潜热通量远大于南部;夏季南海潜热通量南部高于北部;从20世纪80年代初潜热通量逐渐增加。使用EOF经验正交分解,M-K检验方法分析南海潜热通量的多时间尺度变化,前3个模态的方差贡献率分别为:53.01%(主要为长期趋势)、17.4%(年代际变化)、6.71%(年际变化)。分析表明在年际尺度上南海贯穿流(LST)减少导致南海海表温度(SST)增温幅度上升,海气温差比湿差减小,从而导致潜热释放减少,潜热通量呈负异常;反之LST进入南海增多,海气温差比湿差变大,导致南海潜热损失减少,潜热通量呈正异常。
根据一套客观分析潜热通量、基于绕岛理论诊断的南海贯穿流(LST)、南海热含量等月平均资料,分析南海表层潜热通量的年际和年代际变化特征。南海地区的潜热通量冬季强,春季的潜热通量弱;在秋冬季节,南海北部的潜热通量远大于南部;夏季南海潜热通量南部高于北部;从20世纪80年代初潜热通量逐渐增加。使用EOF经验正交分解,M-K检验方法分析南海潜热通量的多时间尺度变化,前3个模态的方差贡献率分别为:53.01%(主要为长期趋势)、17.4%(年代际变化)、6.71%(年际变化)。分析表明在年际尺度上南海贯穿流(LST)减少导致南海海表温度(SST)增温幅度上升,海气温差比湿差减小,从而导致潜热释放减少,潜热通量呈负异常;反之LST进入南海增多,海气温差比湿差变大,导致南海潜热损失减少,潜热通量呈正异常。
2012, 34(4): 35-40.
摘要:
依据山东跋山水库的观测数据,采用MY2.5参数化方案和κ-ε参数化方案在不同的表面边界条件下模拟观测的温度剖面演化过程。模拟结果显示,在风应力强迫的表面边界条件下,采用这两种参数化方案的模拟结果差别不大;当考虑Mellor和Blumberg的波浪破碎表面边界条件时,采用MY2.5参数化方案的模拟结果没有明显的改善,但采用κ-ε参数化方案的模拟结果有明显的改善,得到与观测相符的模拟结果。
依据山东跋山水库的观测数据,采用MY2.5参数化方案和κ-ε参数化方案在不同的表面边界条件下模拟观测的温度剖面演化过程。模拟结果显示,在风应力强迫的表面边界条件下,采用这两种参数化方案的模拟结果差别不大;当考虑Mellor和Blumberg的波浪破碎表面边界条件时,采用MY2.5参数化方案的模拟结果没有明显的改善,但采用κ-ε参数化方案的模拟结果有明显的改善,得到与观测相符的模拟结果。
2012, 34(4): 41-52.
摘要:
基于中尺度大气模式WRF(Weather Research and Forecasting Model),首先对2007年3次船舶辐射通量观测进行模拟,以检验WRF对长波和短波辐射通量的模拟能力,结果表明使用中国近海海洋环境数值预报系统环流模式POM(Princeton Ocean Model)模拟的高时空分辨率的海洋表层温度能够显著改进短波辐射通量的模拟,而对长波辐射通量模拟的改进不明显。然后,将业务化运行的中国近海海洋环境数值预报系统后报的逐时海洋表面温度(SST)作为WRF底边界条件,对2008年15号强台风"蔷薇"(Jangmi)过程进行了数值后报试验。结果表明,与使用NCEP/NCAR的SST试验后报的台风中心位置偏差相比,使用高时空分辨率的SST能够较为显著地改善"蔷薇"的路径模拟,台风中心位置模拟偏差减少11%,尤其在台风减弱阶段,台风中心位置模拟偏差减少37%。台风强度在台风发展的不同阶段对下垫面SST的变化敏感性不同。台风路径附近的海表面温度下降会导致海洋向大气输送的热量减少从而减弱台风强度。
基于中尺度大气模式WRF(Weather Research and Forecasting Model),首先对2007年3次船舶辐射通量观测进行模拟,以检验WRF对长波和短波辐射通量的模拟能力,结果表明使用中国近海海洋环境数值预报系统环流模式POM(Princeton Ocean Model)模拟的高时空分辨率的海洋表层温度能够显著改进短波辐射通量的模拟,而对长波辐射通量模拟的改进不明显。然后,将业务化运行的中国近海海洋环境数值预报系统后报的逐时海洋表面温度(SST)作为WRF底边界条件,对2008年15号强台风"蔷薇"(Jangmi)过程进行了数值后报试验。结果表明,与使用NCEP/NCAR的SST试验后报的台风中心位置偏差相比,使用高时空分辨率的SST能够较为显著地改善"蔷薇"的路径模拟,台风中心位置模拟偏差减少11%,尤其在台风减弱阶段,台风中心位置模拟偏差减少37%。台风强度在台风发展的不同阶段对下垫面SST的变化敏感性不同。台风路径附近的海表面温度下降会导致海洋向大气输送的热量减少从而减弱台风强度。
2012, 34(4): 53-60.
摘要:
潮流是水下地形SAR成像的决定性因素之一,潮流的周期性变化使水下地形SAR成像与潮流场有密切的关系,同一水下地形不同时刻SAR影像不同。以台湾浅滩为例,基于5景不同时相的ERS-2 SAR影像和台湾浅滩实测水深数据,开展了水下地形SAR成像与潮流场的相关性分析。为了排除SAR影像自身成像质量对研究的影响,首先对5景SAR影像的成像质量进行评价,然后通过潮汐潮流数值计算确定SAR成像时刻的潮流场以及基于QuikScat散射计数据确定SAR成像时刻的海面风向。在上述基础上开展了SAR影像后向散射系数与实测水深的相关性分析,总结出水下地形SAR成像与潮流场的关系,结果表明,潮流场与水下地形SAR成像密切相关,当潮流流向与水下地形梯度方向一致或接近时,水下地形SAR成像效果最佳;对于同一水下地形,流向相反的两种潮流对应的SAR影像后向散射系数恰好相反,即SAR影像中的明暗条纹不同。相对于潮流流向的顺流与逆流风向的不同对水下地形SAR成像无影响。
潮流是水下地形SAR成像的决定性因素之一,潮流的周期性变化使水下地形SAR成像与潮流场有密切的关系,同一水下地形不同时刻SAR影像不同。以台湾浅滩为例,基于5景不同时相的ERS-2 SAR影像和台湾浅滩实测水深数据,开展了水下地形SAR成像与潮流场的相关性分析。为了排除SAR影像自身成像质量对研究的影响,首先对5景SAR影像的成像质量进行评价,然后通过潮汐潮流数值计算确定SAR成像时刻的潮流场以及基于QuikScat散射计数据确定SAR成像时刻的海面风向。在上述基础上开展了SAR影像后向散射系数与实测水深的相关性分析,总结出水下地形SAR成像与潮流场的关系,结果表明,潮流场与水下地形SAR成像密切相关,当潮流流向与水下地形梯度方向一致或接近时,水下地形SAR成像效果最佳;对于同一水下地形,流向相反的两种潮流对应的SAR影像后向散射系数恰好相反,即SAR影像中的明暗条纹不同。相对于潮流流向的顺流与逆流风向的不同对水下地形SAR成像无影响。
2012, 34(4): 61-66.
摘要:
参考目前国际上被广泛应用的第2代富营养化评价方法体系,结合我国近岸海域生态环境特点和监测资料现状,建立了一种以压力-状态-响应模式为基本框架、以富营养化症状为主的第2代近岸海域富营养化评价体系。实际应用结果表明,应用本方法得出的长江口海域富营养化状况评价结论,与目前国外主流评价方法的评价结论一致,而且本方法具有评价指标代表性强、数据资料易得、评价标准有据、方法简便易行等优点。
参考目前国际上被广泛应用的第2代富营养化评价方法体系,结合我国近岸海域生态环境特点和监测资料现状,建立了一种以压力-状态-响应模式为基本框架、以富营养化症状为主的第2代近岸海域富营养化评价体系。实际应用结果表明,应用本方法得出的长江口海域富营养化状况评价结论,与目前国外主流评价方法的评价结论一致,而且本方法具有评价指标代表性强、数据资料易得、评价标准有据、方法简便易行等优点。
2012, 34(4): 67-76.
摘要:
运用还原性溶解动力学实验和活性连续体(reactive continuum)模型表征了东海表层和柱状沉积物中铁(Ⅲ)氧化物的还原活性及反应进程中的动力学行为,通过动力学数据拟合得到了活性铁氧化物理论含量m0、表观速率常数k'和活性非均匀度γ。结果表明,表层沉积物中铁氧化物的m0在26.14~60.51 μmol/g之间,变化较小;表征高活性铁氧化物还原动力学行为的标准化初始还原速率(J/m0=k')变化也较小,最大相差仅7.25倍;但不同站位沉积物中铁氧化物活性的非均匀度变化较大,当铁氧化物溶解达到90%时,其速率与初始速率相差2~4个数量级。表层沉积物中铁氧化物的m0,k'和γ 3个动力学参数之间不存在相关性;柱状沉积物中m0,k'和γ 3个动力学参数都随深度的增加呈总体减小的趋势,且三者之间存在良好的线性关系,这是沉积物早期成岩作用中铁成岩循环的结果。与传统的化学提取相比,活性连续体模型得到3个动力学参数(m0,k'和γ)能从多个角度表征铁氧化物还原活性和动力学行为的细微差别。
运用还原性溶解动力学实验和活性连续体(reactive continuum)模型表征了东海表层和柱状沉积物中铁(Ⅲ)氧化物的还原活性及反应进程中的动力学行为,通过动力学数据拟合得到了活性铁氧化物理论含量m0、表观速率常数k'和活性非均匀度γ。结果表明,表层沉积物中铁氧化物的m0在26.14~60.51 μmol/g之间,变化较小;表征高活性铁氧化物还原动力学行为的标准化初始还原速率(J/m0=k')变化也较小,最大相差仅7.25倍;但不同站位沉积物中铁氧化物活性的非均匀度变化较大,当铁氧化物溶解达到90%时,其速率与初始速率相差2~4个数量级。表层沉积物中铁氧化物的m0,k'和γ 3个动力学参数之间不存在相关性;柱状沉积物中m0,k'和γ 3个动力学参数都随深度的增加呈总体减小的趋势,且三者之间存在良好的线性关系,这是沉积物早期成岩作用中铁成岩循环的结果。与传统的化学提取相比,活性连续体模型得到3个动力学参数(m0,k'和γ)能从多个角度表征铁氧化物还原活性和动力学行为的细微差别。
2012, 34(4): 77-83.
摘要:
海水中的一氧化碳(CO)主要由溶解有色有机物(CDOM)光降解产生,且CO的光致生成量受到环境因素的影响。采集了胶州湾及其河口表层水样,通过实验室模拟实验开展了不同的环境条件(辐射强度、光照时间、温度、pH和盐度)以及水体中CDOM的来源对CO光致生成的影响研究。结果表明胶州湾海水中CO的光致生成速率随辐射强度的增强、水温的升高和水体pH的增大而增大;随着光照时间的延长、水体盐度的增大而逐渐减小;不同来源的CDOM对水体中CO的光致生成速率产生了不同的影响。
海水中的一氧化碳(CO)主要由溶解有色有机物(CDOM)光降解产生,且CO的光致生成量受到环境因素的影响。采集了胶州湾及其河口表层水样,通过实验室模拟实验开展了不同的环境条件(辐射强度、光照时间、温度、pH和盐度)以及水体中CDOM的来源对CO光致生成的影响研究。结果表明胶州湾海水中CO的光致生成速率随辐射强度的增强、水温的升高和水体pH的增大而增大;随着光照时间的延长、水体盐度的增大而逐渐减小;不同来源的CDOM对水体中CO的光致生成速率产生了不同的影响。
2012, 34(4): 84-90.
摘要:
在海底沉积物声速预测中,把不同海域的物理性质完全不同的沉积物试验数据拟合出一个统一的方程存在不足,不但数据过于离散,而且方程中参量的物理意义不明确。借鉴Wyllie等建立的时间平均方程的思路,基于声传播过程中路程、时间和声速之间的基本关系,引入了表征固液双相之间的堆垒方式和耦合状态对声传播路径影响的耦合系数,建立了沉积物声速预测模型。将鹿回头外海、南海南部和北部的沉积物测量数据进行线性回归分析,分别得出适用于不同海域的沉积物声速预测模型,拟合的复相关系数较大,偏差较小,证明该模型能够反映声速随孔隙度的变化规律,且各参数物理意义明确,具有一定的研究和理论探索意义。
在海底沉积物声速预测中,把不同海域的物理性质完全不同的沉积物试验数据拟合出一个统一的方程存在不足,不但数据过于离散,而且方程中参量的物理意义不明确。借鉴Wyllie等建立的时间平均方程的思路,基于声传播过程中路程、时间和声速之间的基本关系,引入了表征固液双相之间的堆垒方式和耦合状态对声传播路径影响的耦合系数,建立了沉积物声速预测模型。将鹿回头外海、南海南部和北部的沉积物测量数据进行线性回归分析,分别得出适用于不同海域的沉积物声速预测模型,拟合的复相关系数较大,偏差较小,证明该模型能够反映声速随孔隙度的变化规律,且各参数物理意义明确,具有一定的研究和理论探索意义。
2012, 34(4): 91-98.
摘要:
因受海面大风浪与涌浪等影响,海上单道地震与浅地层剖面数据反射同相轴常出现波浪状起伏,造成剖面反射层位错乱,分辨率与信噪比降低。根据海浪噪声与海底反射地层在横向上的相关性与变化频率等特性,以及综合前人的研究成果,采用陆上地震数据剩余静校正处理中的统计模型道互相关方法来实现对剖面反射同相轴的海浪改正处理;为减少强能量噪声对相关运算的影响,采用中值滤波、光滑滤波技术对反射同相轴曲线进行滤波处理,以进一步减少残留海浪的影响及相关运算改正误差。将这些方法综合运用于海上实际调查资料处理后,大风浪与涌浪影响下的波浪状反射同相轴变得连续、光滑,海底下混乱模糊的反射层位变得清晰、连续,剖面信噪比与分辨率得到了极大的提高。
因受海面大风浪与涌浪等影响,海上单道地震与浅地层剖面数据反射同相轴常出现波浪状起伏,造成剖面反射层位错乱,分辨率与信噪比降低。根据海浪噪声与海底反射地层在横向上的相关性与变化频率等特性,以及综合前人的研究成果,采用陆上地震数据剩余静校正处理中的统计模型道互相关方法来实现对剖面反射同相轴的海浪改正处理;为减少强能量噪声对相关运算的影响,采用中值滤波、光滑滤波技术对反射同相轴曲线进行滤波处理,以进一步减少残留海浪的影响及相关运算改正误差。将这些方法综合运用于海上实际调查资料处理后,大风浪与涌浪影响下的波浪状反射同相轴变得连续、光滑,海底下混乱模糊的反射层位变得清晰、连续,剖面信噪比与分辨率得到了极大的提高。
2012, 34(4): 99-108.
摘要:
对采自Faulty Towers(47°57.447'N,129°6.568'W)硫化物烟囱群一个不再活动的烟囱体硫化物开展了详细的矿物学和地球化学研究。样品从外壁往内壁方向可划分为4个矿物组合带,分别为重晶石-无定形硅-铁氧羟化物带;白铁矿-黄铁矿-无定形硅-重晶石带;白铁矿-黄铁矿-闪锌矿-纤锌矿带;纤锌矿-黄铜矿-白铁矿带。从底部到顶部,样品通道形态主要有3种:不规则、不连续的多通道;椭圆形单通道;封闭的通道。矿物学研究证实,烟囱体以低温矿物组合白铁矿、纤锌矿为主,高温矿物黄铜矿少见,仅局限分布在流体通道附近。210Pb定年结果表明,烟囱壁形成经历较短时间(约3 a),而通道的闭合则经历了相对长的过程(约17 a)。结合矿物学研究,最终恢复了整个尖塔结构的生长历史。
对采自Faulty Towers(47°57.447'N,129°6.568'W)硫化物烟囱群一个不再活动的烟囱体硫化物开展了详细的矿物学和地球化学研究。样品从外壁往内壁方向可划分为4个矿物组合带,分别为重晶石-无定形硅-铁氧羟化物带;白铁矿-黄铁矿-无定形硅-重晶石带;白铁矿-黄铁矿-闪锌矿-纤锌矿带;纤锌矿-黄铜矿-白铁矿带。从底部到顶部,样品通道形态主要有3种:不规则、不连续的多通道;椭圆形单通道;封闭的通道。矿物学研究证实,烟囱体以低温矿物组合白铁矿、纤锌矿为主,高温矿物黄铜矿少见,仅局限分布在流体通道附近。210Pb定年结果表明,烟囱壁形成经历较短时间(约3 a),而通道的闭合则经历了相对长的过程(约17 a)。结合矿物学研究,最终恢复了整个尖塔结构的生长历史。
2012, 34(4): 109-120.
摘要:
利用1个海洋沉积动力过程原位监测系统在北部湾南部浅海陆架海域采集了18个潮周期的波浪、潮流、悬浮沉积物浓度、底床变化数据,分析了悬沙浓度变化特征,计算了近底悬沙通量并分析了潮流和波浪对底床演变的影响,结果表明:观测期间近底悬沙浓度的变化主要受水位波动、潮流的共同影响,波浪作用较弱;悬沙浓度的异常高值可能是上游沙波表面的泥沙滑落沉降所致;观测期间悬沙通量的波动规律与近底潮流速度变化一致,潮周期和涨落潮之间的悬沙通量有显著差别;在潮流作用下观测期间悬沙向西的净输运量约为15 158 kg/m,向北净悬沙通量为2 934 kg/m,东西向净通量远大于南北向净通量;近东西向波谷地形对南北向悬沙输运的限制作用可能导致了输运通量的显著差异;底床高程的变化在潮周期之间有差异,变化值在0.8~16.7 cm之间波动,厘米级底床高程的快速变化主要是由潮流流速的大小及往复潮流的不对称性造成的。这种变化可能与沙纹的运移有关,沉积物向下游方向的运移以及沙纹剖面形态的改变可以较合理地解释底床高程的变化特点。
利用1个海洋沉积动力过程原位监测系统在北部湾南部浅海陆架海域采集了18个潮周期的波浪、潮流、悬浮沉积物浓度、底床变化数据,分析了悬沙浓度变化特征,计算了近底悬沙通量并分析了潮流和波浪对底床演变的影响,结果表明:观测期间近底悬沙浓度的变化主要受水位波动、潮流的共同影响,波浪作用较弱;悬沙浓度的异常高值可能是上游沙波表面的泥沙滑落沉降所致;观测期间悬沙通量的波动规律与近底潮流速度变化一致,潮周期和涨落潮之间的悬沙通量有显著差别;在潮流作用下观测期间悬沙向西的净输运量约为15 158 kg/m,向北净悬沙通量为2 934 kg/m,东西向净通量远大于南北向净通量;近东西向波谷地形对南北向悬沙输运的限制作用可能导致了输运通量的显著差异;底床高程的变化在潮周期之间有差异,变化值在0.8~16.7 cm之间波动,厘米级底床高程的快速变化主要是由潮流流速的大小及往复潮流的不对称性造成的。这种变化可能与沙纹的运移有关,沉积物向下游方向的运移以及沙纹剖面形态的改变可以较合理地解释底床高程的变化特点。
2012, 34(4): 121-134.
摘要:
水下沙丘在海洋、湖泊、河流等浅水砂质沉积区广泛分布。基于过程的数值实验方法探讨了沙丘形态演化问题,试图解释在沙丘形成过程中各因素的作用及它们之间的关系。模拟中考虑了以下的变量:水深、沉积物粒度、沉积层厚度以及台风作用。模拟结果显示,沙丘的空间分布控制了空间流场的参数k2,沙丘波高受水深、沉积物粒度以及沉积层厚度等因素的影响,沉积层厚度决定了沙丘的形态是否饱满。在台风作用中,沙丘波峰的沉积物被侵蚀,高程降低,波高渐小;台风作用后,沉积物被重新输运至波峰,沙丘高度逐渐恢复。因此,沙丘的高度取决于台风作用的时间以及2次台风作用之间的间隔。沙丘形态和尺度在台风作用前后变化较小,但沙丘演化的速度却有所提高。根据台湾浅滩和北海南部地貌系统数据的验证,模拟具有较好的效果。
水下沙丘在海洋、湖泊、河流等浅水砂质沉积区广泛分布。基于过程的数值实验方法探讨了沙丘形态演化问题,试图解释在沙丘形成过程中各因素的作用及它们之间的关系。模拟中考虑了以下的变量:水深、沉积物粒度、沉积层厚度以及台风作用。模拟结果显示,沙丘的空间分布控制了空间流场的参数k2,沙丘波高受水深、沉积物粒度以及沉积层厚度等因素的影响,沉积层厚度决定了沙丘的形态是否饱满。在台风作用中,沙丘波峰的沉积物被侵蚀,高程降低,波高渐小;台风作用后,沉积物被重新输运至波峰,沙丘高度逐渐恢复。因此,沙丘的高度取决于台风作用的时间以及2次台风作用之间的间隔。沙丘形态和尺度在台风作用前后变化较小,但沙丘演化的速度却有所提高。根据台湾浅滩和北海南部地貌系统数据的验证,模拟具有较好的效果。
2012, 34(4): 135-146.
摘要:
在人类活动的参与下磨刀门河口演变已不再是纯粹的自然过程,而是自然和人类活动共同塑造的过程。建立了一个以过程模拟为主的10~100 a尺度的长周期动力形态模型(PRD-LTMM-10)用于模拟磨刀门河口在人类活动作用下的演变过程。 该模型建立在水体运动方程和沉积物输运方程的基础上,应用约简技术对模型输入和计算进行处理,并包含了用于评价和量化人类活动的抛石促淤模块和航道疏浚模块。应用该模型较真实地模拟了磨刀门河口在1977-1988 年的动力地形演变过程,并且通过模拟结果和情景分析,合理地分离了人类各种工程活动的长期影响和自然因素在河口演变中的作用。研究表明,治理工程对河口自然发展趋势造成了较大的改造,淤积强度表现为西侧大于东侧。抛石和围垦工程使横洲水道主槽逐年冲刷,深槽外移,而龙屎窟深槽上端则表现为严重淤积,深槽不断缩窄。
在人类活动的参与下磨刀门河口演变已不再是纯粹的自然过程,而是自然和人类活动共同塑造的过程。建立了一个以过程模拟为主的10~100 a尺度的长周期动力形态模型(PRD-LTMM-10)用于模拟磨刀门河口在人类活动作用下的演变过程。 该模型建立在水体运动方程和沉积物输运方程的基础上,应用约简技术对模型输入和计算进行处理,并包含了用于评价和量化人类活动的抛石促淤模块和航道疏浚模块。应用该模型较真实地模拟了磨刀门河口在1977-1988 年的动力地形演变过程,并且通过模拟结果和情景分析,合理地分离了人类各种工程活动的长期影响和自然因素在河口演变中的作用。研究表明,治理工程对河口自然发展趋势造成了较大的改造,淤积强度表现为西侧大于东侧。抛石和围垦工程使横洲水道主槽逐年冲刷,深槽外移,而龙屎窟深槽上端则表现为严重淤积,深槽不断缩窄。
2012, 34(4): 147-154.
摘要:
基于2011年3至5月对南黄海及长江口附近海域的水体与沉积物样品采集及实验室萌发培养实验,分析了绿潮暴发前期该海域微观繁殖体的时空分布特征。结果表明,在调查期间,南黄海水体中微观繁殖体空间分布趋势表现为近岸高远岸低,高值区主要集中在紫菜筏架养殖区附近海域,在122°30'E以东区域未发现有微观繁殖体存在。3,4,5月份该区域海水中平均微观繁殖体数分别为144 ,164和140株/dm3,最大值分别为278,426,和537株/dm3;南黄海沉积物中微观繁殖体数量分布范围介于19~127株/层,表层微观繁殖体数高于底层。长江口以北靠近江苏近岸区域有微观繁殖体存在,数量介于1~10株/dm3,31°N以南区域和河口内未发现有繁殖体分布,由此可排除黄海浒苔等绿藻微观繁殖体由长江水携带入海或来源于长江口南部海域。在春季绿潮暴发前开展该海域微观繁殖体的研究,可为查明绿潮发源地及早期发生发展过程提供基础资料,为预测和预警绿潮发生提供科技支撑。
基于2011年3至5月对南黄海及长江口附近海域的水体与沉积物样品采集及实验室萌发培养实验,分析了绿潮暴发前期该海域微观繁殖体的时空分布特征。结果表明,在调查期间,南黄海水体中微观繁殖体空间分布趋势表现为近岸高远岸低,高值区主要集中在紫菜筏架养殖区附近海域,在122°30'E以东区域未发现有微观繁殖体存在。3,4,5月份该区域海水中平均微观繁殖体数分别为144 ,164和140株/dm3,最大值分别为278,426,和537株/dm3;南黄海沉积物中微观繁殖体数量分布范围介于19~127株/层,表层微观繁殖体数高于底层。长江口以北靠近江苏近岸区域有微观繁殖体存在,数量介于1~10株/dm3,31°N以南区域和河口内未发现有繁殖体分布,由此可排除黄海浒苔等绿藻微观繁殖体由长江水携带入海或来源于长江口南部海域。在春季绿潮暴发前开展该海域微观繁殖体的研究,可为查明绿潮发源地及早期发生发展过程提供基础资料,为预测和预警绿潮发生提供科技支撑。
2012, 34(4): 155-162.
摘要:
报道了首次分离于东海海域的三叶原甲藻(Prorocentrum triestinum Schiller)藻株号(LAMB100721),通过利用光学显微镜、荧光显微镜、扫描电镜及分子生物学方法,对其形态特征、显微结构和分子系统进化进行了详尽描述和鉴定。细胞长卵形或披针形,后端细长且尖,前端圆,最宽部位于细胞中央。顶刺长而显,三角状。壳面光滑,无刺或突起物。刺丝胞孔稀疏而不规则地分布于壳面边缘。叶绿体无具体形状,分布于整个细胞中,细胞核球形,位于中下部。老化的细胞可见细胞边缘的间接带,且间接带表面光滑。细胞长为19~25 μm,平均值为(22.6±0.9)μm;宽为11~16 μm,平均值为(13.2±1.1) μm。所测目标藻株的rDNA ITS序列长度为569 bp,其中GC含量为47.6%。三叶原甲藻系赤潮种,为东海原甲藻春季大规模赤潮的伴随种。加强有害赤潮的预防和监测工作是减少危害的有效途径,而对赤潮原因种的准确识别和鉴定则是基础和关键。
报道了首次分离于东海海域的三叶原甲藻(Prorocentrum triestinum Schiller)藻株号(LAMB100721),通过利用光学显微镜、荧光显微镜、扫描电镜及分子生物学方法,对其形态特征、显微结构和分子系统进化进行了详尽描述和鉴定。细胞长卵形或披针形,后端细长且尖,前端圆,最宽部位于细胞中央。顶刺长而显,三角状。壳面光滑,无刺或突起物。刺丝胞孔稀疏而不规则地分布于壳面边缘。叶绿体无具体形状,分布于整个细胞中,细胞核球形,位于中下部。老化的细胞可见细胞边缘的间接带,且间接带表面光滑。细胞长为19~25 μm,平均值为(22.6±0.9)μm;宽为11~16 μm,平均值为(13.2±1.1) μm。所测目标藻株的rDNA ITS序列长度为569 bp,其中GC含量为47.6%。三叶原甲藻系赤潮种,为东海原甲藻春季大规模赤潮的伴随种。加强有害赤潮的预防和监测工作是减少危害的有效途径,而对赤潮原因种的准确识别和鉴定则是基础和关键。
2012, 34(4): 163-171.
摘要:
采用慢性实验方法,研究在不同水温条件下饲养性腺发生前的文昌鱼(Branchiostoma belcheri)对其性腺分化和发育的影响。另外,在繁殖季节研究在低温16℃、中温22℃和高温28℃下饲养性成熟的文昌鱼对其产卵和排精的影响。同时,采用免疫组织化学方法对几种生殖相关激素在不同发育期文昌鱼的生殖调控轴(脑-哈氏窝-性腺)中的分布进行免疫识别,并用磁酶免定量测定方法检测睾酮和17 β-雌二醇在文昌鱼性腺中的含量,以分析和探讨水温影响文昌鱼生殖活动的内分泌机制。结果表明:低温有利于文昌鱼性腺向雌性分化,雌雄比例为4.2:1,中温和高温组则不受影响,雌雄数量大致相等。高水温则有利于文昌鱼的精巢发育和生精活动。28℃海水适于文昌鱼的产卵和排精。根据免疫组织化学和磁酶免定量测定的结果分析提示,温度影响文昌鱼性别分化和发育以及繁殖活动的内分泌机制是:首先水温经皮肤或哈氏窝化学感受器,刺激神经系统(脑泡)释放GnRH。然后GnRH促进哈氏窝分泌LH,从而可能刺激性腺产生和分泌性类固醇激素,始动文昌鱼性腺的发育至成熟及其生殖活动。此外,脑中芳香化酶可能介导文昌鱼性别分化。
采用慢性实验方法,研究在不同水温条件下饲养性腺发生前的文昌鱼(Branchiostoma belcheri)对其性腺分化和发育的影响。另外,在繁殖季节研究在低温16℃、中温22℃和高温28℃下饲养性成熟的文昌鱼对其产卵和排精的影响。同时,采用免疫组织化学方法对几种生殖相关激素在不同发育期文昌鱼的生殖调控轴(脑-哈氏窝-性腺)中的分布进行免疫识别,并用磁酶免定量测定方法检测睾酮和17 β-雌二醇在文昌鱼性腺中的含量,以分析和探讨水温影响文昌鱼生殖活动的内分泌机制。结果表明:低温有利于文昌鱼性腺向雌性分化,雌雄比例为4.2:1,中温和高温组则不受影响,雌雄数量大致相等。高水温则有利于文昌鱼的精巢发育和生精活动。28℃海水适于文昌鱼的产卵和排精。根据免疫组织化学和磁酶免定量测定的结果分析提示,温度影响文昌鱼性别分化和发育以及繁殖活动的内分泌机制是:首先水温经皮肤或哈氏窝化学感受器,刺激神经系统(脑泡)释放GnRH。然后GnRH促进哈氏窝分泌LH,从而可能刺激性腺产生和分泌性类固醇激素,始动文昌鱼性腺的发育至成熟及其生殖活动。此外,脑中芳香化酶可能介导文昌鱼性别分化。
2012, 34(4): 172-180.
摘要:
通过物理模型试验研究海底子母管线分别在规则波加流和不规则波加流作用下的水动力特性。基于Morison方程,采用"等效直径法"分析得到子母管线拖曳力系数CD,惯性力系数CM和升力系数CL(CD+,CL-)。试验分别考察了流速比Uc/Uw,母管与海床间隙比e/D及子母管间的相对缝隙G/D对海底子母管线水动力系数的影响。结果表明水动力系数随Uc/Uw的增大而减小;当e/D<0.5时,海床对子母管线受力的影响比较明显,CD,CM及CL+均随e/D增大而减小,|CL-|随e/D增大而增大;对子母管间的相互影响也不可忽略,CD,CM和|CL-|均随G/D增大而减小,CL+值随G/D增大而增大。
通过物理模型试验研究海底子母管线分别在规则波加流和不规则波加流作用下的水动力特性。基于Morison方程,采用"等效直径法"分析得到子母管线拖曳力系数CD,惯性力系数CM和升力系数CL(CD+,CL-)。试验分别考察了流速比Uc/Uw,母管与海床间隙比e/D及子母管间的相对缝隙G/D对海底子母管线水动力系数的影响。结果表明水动力系数随Uc/Uw的增大而减小;当e/D<0.5时,海床对子母管线受力的影响比较明显,CD,CM及CL+均随e/D增大而减小,|CL-|随e/D增大而增大;对子母管间的相互影响也不可忽略,CD,CM和|CL-|均随G/D增大而减小,CL+值随G/D增大而增大。
Email alert
RSS
