2014年 第36卷 第5期
2014, 36(5): 1-7.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.001
摘要:
波浪能作为可持续利用的清洁能源，日益被人们所关注，本文基于WAVEWATCH Ⅲ全球波浪模式，建立了较高精度的中国沿岸海域波浪数学模型，重点对中国大陆沿岸-30 m等深线上的波浪能分布进行了研究，在已有研究成果的基础上进一步细化了中国沿岸海域波浪能的时空分布规律，为合理开发、利用波浪能提供了一定的数据支持。研究认为，中国沿岸波浪能储量相对较小，南北分布以长江口为界，以南海域波能整体较大，波能季节性差异明显，在开发利用时，需要对工程区域的波浪能特征充分论证，科学合理地选用波浪能转化设备，防止造成巨大经济损失。
波浪能作为可持续利用的清洁能源，日益被人们所关注，本文基于WAVEWATCH Ⅲ全球波浪模式，建立了较高精度的中国沿岸海域波浪数学模型，重点对中国大陆沿岸-30 m等深线上的波浪能分布进行了研究，在已有研究成果的基础上进一步细化了中国沿岸海域波浪能的时空分布规律，为合理开发、利用波浪能提供了一定的数据支持。研究认为，中国沿岸波浪能储量相对较小，南北分布以长江口为界，以南海域波能整体较大，波能季节性差异明显，在开发利用时，需要对工程区域的波浪能特征充分论证，科学合理地选用波浪能转化设备，防止造成巨大经济损失。
2014, 36(5): 8-17.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.002
摘要:
2012年，中国沿海海平面变化最突出的特点是海平面升高显著。海平面总体比常年高122 mm，较2011年偏高53 mm，达1980年以来最高位。本文使用中国沿海及西北太平洋区域近30 a的水位、海温、气温、气压和风等水文气象资料，详细分析了中国沿海海平面2012年异常偏高的成因。结果表明：2010-2012年中国沿海海平面处于2~3 a、8~9 a和准19 a周期震荡的高位，几个周期震荡高位叠加，对海平面上升起了明显的影响；2012年，沿海气温和海温分别较常年偏高0.4℃和0.3℃，气压较常年低1.2 hPa，气压达历史最低位；2012年，中国南海夏季风爆发时间较常年偏早，结束较常年偏晚，季风持续时间较常年偏长，导致2012年5-6月和8月，在黄海和东海海域，东北风持续偏强，南海海域南风偏强，风场的异常导致黄海、东海和南海沿海海水长时间堆积，是造成海平面升高的原因之一；2012年，热带气旋登陆时间集中，影响范围广，北上和影响东北地区的台风数量均为历史之最，特别是2012年8月，有6个热带气旋相继影响我国沿海，对当月海平面升高影响明显；另外，2012年副热带高压偏北、偏东、偏弱的特点对东海和南海的海平面上升也有一定影响。
2012年，中国沿海海平面变化最突出的特点是海平面升高显著。海平面总体比常年高122 mm，较2011年偏高53 mm，达1980年以来最高位。本文使用中国沿海及西北太平洋区域近30 a的水位、海温、气温、气压和风等水文气象资料，详细分析了中国沿海海平面2012年异常偏高的成因。结果表明：2010-2012年中国沿海海平面处于2~3 a、8~9 a和准19 a周期震荡的高位，几个周期震荡高位叠加，对海平面上升起了明显的影响；2012年，沿海气温和海温分别较常年偏高0.4℃和0.3℃，气压较常年低1.2 hPa，气压达历史最低位；2012年，中国南海夏季风爆发时间较常年偏早，结束较常年偏晚，季风持续时间较常年偏长，导致2012年5-6月和8月，在黄海和东海海域，东北风持续偏强，南海海域南风偏强，风场的异常导致黄海、东海和南海沿海海水长时间堆积，是造成海平面升高的原因之一；2012年，热带气旋登陆时间集中，影响范围广，北上和影响东北地区的台风数量均为历史之最，特别是2012年8月，有6个热带气旋相继影响我国沿海，对当月海平面升高影响明显；另外，2012年副热带高压偏北、偏东、偏弱的特点对东海和南海的海平面上升也有一定影响。
2014, 36(5): 18-29.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.003
摘要:
浅水方程被广泛应用于海啸预警报业务及研究，而针对线性浅水方程与非线性浅水方程在不同海区水深地形条件下的适用范围、计算效率问题是海啸研究人员急需了解的。本文应用基于浅水方程的海啸数值预报模型就海啸波在南海、东海传播的线性、非线性特征以及陆架对其传播之影响进行了数值分析研究。海啸波在深水的传播表征为强线性特征，此时线性系统对海啸波幅的模拟计算具有较高的精度和效率，而弱的非线性特征及弱的色散特征对海啸波幅的预报影响甚微，可以忽略不计。海啸波传播至浅水大陆架后受海底坡度变化、海底粗糙度等因素影响，波动的非线性效应迅速传播、积累，与线性浅水方程计算的海啸波相比表现出较大差异，主要表现为：在南海区，水深小于100 m时，海啸波首波以后的系列波动非线性特征比较明显，两者波幅差别较大，但首波波幅的区别不大，因此对于该区域在不考虑海啸爬高的情况下，应用线性系统计算得到的海啸波幅也可满足海啸预警报的要求；在东海区由于陆架影响，海啸波非线性特征明显增强，水深小于100 m区域，首波及其后系列波波幅均差异较大，故在该区域必须考虑海啸波非线性作用。本文就底摩擦项对海啸波首波波幅的影响进行了数值对比分析，结果表明：底摩擦作用对海啸波首波波幅影响仅作用于小于100 m水深。最后，该文通过敏感性试验，初步分析了陆架宽度及陆架边缘深度对海啸波波幅的影响，得出海啸波经陆架传播共振、变形后，海啸波幅的放大或减小与陆架的宽度及陆架边缘水深有关。
浅水方程被广泛应用于海啸预警报业务及研究，而针对线性浅水方程与非线性浅水方程在不同海区水深地形条件下的适用范围、计算效率问题是海啸研究人员急需了解的。本文应用基于浅水方程的海啸数值预报模型就海啸波在南海、东海传播的线性、非线性特征以及陆架对其传播之影响进行了数值分析研究。海啸波在深水的传播表征为强线性特征，此时线性系统对海啸波幅的模拟计算具有较高的精度和效率，而弱的非线性特征及弱的色散特征对海啸波幅的预报影响甚微，可以忽略不计。海啸波传播至浅水大陆架后受海底坡度变化、海底粗糙度等因素影响，波动的非线性效应迅速传播、积累，与线性浅水方程计算的海啸波相比表现出较大差异，主要表现为：在南海区，水深小于100 m时，海啸波首波以后的系列波动非线性特征比较明显，两者波幅差别较大，但首波波幅的区别不大，因此对于该区域在不考虑海啸爬高的情况下，应用线性系统计算得到的海啸波幅也可满足海啸预警报的要求；在东海区由于陆架影响，海啸波非线性特征明显增强，水深小于100 m区域，首波及其后系列波波幅均差异较大，故在该区域必须考虑海啸波非线性作用。本文就底摩擦项对海啸波首波波幅的影响进行了数值对比分析，结果表明：底摩擦作用对海啸波首波波幅影响仅作用于小于100 m水深。最后，该文通过敏感性试验，初步分析了陆架宽度及陆架边缘深度对海啸波波幅的影响，得出海啸波经陆架传播共振、变形后，海啸波幅的放大或减小与陆架的宽度及陆架边缘水深有关。
2014, 36(5): 30-45.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.004
摘要:
基于热带太平洋次表层海温资料，分析了热带太平洋第二类El Niño事件海温异常的分布特征及其形成机制，讨论了与经典El Niño事件、El Niño Modoki、WP（西太平洋暖池）及CT（冷舌）El Niño事件之间的关系，揭示了第二类El Niño事件对中国降水的影响，得到以下结论。（1）第二类El Niño事件为热带太平洋次表层海温异常第三模态，占总方差贡献的4.7%。在海洋表面层，第二类El Niño事件暖期赤道东太平洋为沿赤道西伸的冷舌，热带中西太平洋为环绕冷舌的马蹄型大范围暖区。该型具11 a和30~40 a年代际振荡及3~4 a年际变率，峰值多出现在春季。第二类El Niño事件是热带太平洋异常海面风应力场和赤道两侧的风应力旋度共同作用的结果，在赤道东印度洋-中西太平洋与赤道东太平洋-南美洲上空以反号垂直运动为特征的异常Walker环流。（2）El Niño Modoki与第二类El Niño事件有密切关系，它实质上是第二类El Niño事件次表层海温与近海面大气相互作用的结果，捕捉了第二类El Niño事件的主要信息。（3）第二类El Niño事件对中国春季及夏初降水有一定影响。在事件暖期，东海地区存在一个显著的异常反气旋性环流，其南侧的中国南方地区盛行异常东北气流，水汽来源减少，导致该地区少雨，其西侧的异常偏南气流北上直达华北地区，异常多水汽向北输送，并与北方的偏北流场相遇，导致该地区降水偏多。在第二类El Niño事件冷期相反。本文结果还指出，WP与CT El Niño事件是由经典El Niño事件第一模态与El Niño Modoki事件组合而成，它们不是独立的El Niño类型。此外，还讨论了夏半年El Niño事件对大气环流影响的物理过程。
基于热带太平洋次表层海温资料，分析了热带太平洋第二类El Niño事件海温异常的分布特征及其形成机制，讨论了与经典El Niño事件、El Niño Modoki、WP（西太平洋暖池）及CT（冷舌）El Niño事件之间的关系，揭示了第二类El Niño事件对中国降水的影响，得到以下结论。（1）第二类El Niño事件为热带太平洋次表层海温异常第三模态，占总方差贡献的4.7%。在海洋表面层，第二类El Niño事件暖期赤道东太平洋为沿赤道西伸的冷舌，热带中西太平洋为环绕冷舌的马蹄型大范围暖区。该型具11 a和30~40 a年代际振荡及3~4 a年际变率，峰值多出现在春季。第二类El Niño事件是热带太平洋异常海面风应力场和赤道两侧的风应力旋度共同作用的结果，在赤道东印度洋-中西太平洋与赤道东太平洋-南美洲上空以反号垂直运动为特征的异常Walker环流。（2）El Niño Modoki与第二类El Niño事件有密切关系，它实质上是第二类El Niño事件次表层海温与近海面大气相互作用的结果，捕捉了第二类El Niño事件的主要信息。（3）第二类El Niño事件对中国春季及夏初降水有一定影响。在事件暖期，东海地区存在一个显著的异常反气旋性环流，其南侧的中国南方地区盛行异常东北气流，水汽来源减少，导致该地区少雨，其西侧的异常偏南气流北上直达华北地区，异常多水汽向北输送，并与北方的偏北流场相遇，导致该地区降水偏多。在第二类El Niño事件冷期相反。本文结果还指出，WP与CT El Niño事件是由经典El Niño事件第一模态与El Niño Modoki事件组合而成，它们不是独立的El Niño类型。此外，还讨论了夏半年El Niño事件对大气环流影响的物理过程。
2014, 36(5): 46-53.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.005
摘要:
台风路径预报误差应包括距离误差和方向误差两个方面，而在以往的业务应用和科学研究中偏向于只考虑对应时刻预报和观测位置点间的距离误差。本文对评估台风路径误差的方法进行了改进，在距离误差基础上建立了一种新的表征台风路径误差的方法——多因子误差法。本文以中国气象局整编的热带气旋最佳路径数据为标准，对2008和2009年中国气象局、美国台风联合预警中心和日本气象厅预报的西北太平洋热带气旋路径，采用新的表征热带气旋路径预报误差的多因子误差法进行分析，并与普遍采用的距离误差法进行对比，结果表明：多因子误差分析方法和距离误差分析方法存在比较明显的差异，多因子误差法优势比较明显。本文是对更科学的台风路径预报误差评定方法的有益探索，有一定的参考价值。
台风路径预报误差应包括距离误差和方向误差两个方面，而在以往的业务应用和科学研究中偏向于只考虑对应时刻预报和观测位置点间的距离误差。本文对评估台风路径误差的方法进行了改进，在距离误差基础上建立了一种新的表征台风路径误差的方法——多因子误差法。本文以中国气象局整编的热带气旋最佳路径数据为标准，对2008和2009年中国气象局、美国台风联合预警中心和日本气象厅预报的西北太平洋热带气旋路径，采用新的表征热带气旋路径预报误差的多因子误差法进行分析，并与普遍采用的距离误差法进行对比，结果表明：多因子误差分析方法和距离误差分析方法存在比较明显的差异，多因子误差法优势比较明显。本文是对更科学的台风路径预报误差评定方法的有益探索，有一定的参考价值。
2014, 36(5): 54-60.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.006
摘要:
利用海洋环境噪声测量潜标系统对南海典型海域开展了为期3个月的海洋环境噪声测量，16通道海洋环境噪声测量系统每小时测量两分钟噪声信号。数据处理结果表明，800~5 000 Hz范围内，噪声谱与风速相关性最好，且风速越大相关性越好，噪声谱与风速的相关性好于与浪高的相关性。风关噪声谱级在海水中部基本不随接收深度发生变化，但由于测量水听器阵长度未能覆盖整个水深，因此未给出海面和海底处谱级变化规律。在400 Hz以上的高频段整个风速范围内噪声谱级都随风速发生变化，且噪声谱级与对数风速具有很好的线性关系。
利用海洋环境噪声测量潜标系统对南海典型海域开展了为期3个月的海洋环境噪声测量，16通道海洋环境噪声测量系统每小时测量两分钟噪声信号。数据处理结果表明，800~5 000 Hz范围内，噪声谱与风速相关性最好，且风速越大相关性越好，噪声谱与风速的相关性好于与浪高的相关性。风关噪声谱级在海水中部基本不随接收深度发生变化，但由于测量水听器阵长度未能覆盖整个水深，因此未给出海面和海底处谱级变化规律。在400 Hz以上的高频段整个风速范围内噪声谱级都随风速发生变化，且噪声谱级与对数风速具有很好的线性关系。
2014, 36(5): 61-67.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.007
摘要:
针对海上溢油SAR图像中油膜与类油膜的识别问题，提出了一种结合傅立叶分形与特征提取的检测算法。由于分形特征可以具有无穷多的细节，并在不同的研究尺度存在自仿射特性。这与油膜及类油膜表面的几何形貌特征非常吻合。该算法通过计算样本的傅立叶分形特征，组成油膜与类油膜的特征空间。然后，应用基于差分进化的特征选取方法将利于分类的重要特征值筛选出来。再利用重要特征值对原有样本进行分类。实验表明，经特征选取的分形特征向量能够以100%的准确率将两类样本区分开。该算法在选取重要特征的同时实现了对高维特征空间降维的目的，该思想可以应用于其他的基于高维特征的识别系统中，具有普遍的适用性。
针对海上溢油SAR图像中油膜与类油膜的识别问题，提出了一种结合傅立叶分形与特征提取的检测算法。由于分形特征可以具有无穷多的细节，并在不同的研究尺度存在自仿射特性。这与油膜及类油膜表面的几何形貌特征非常吻合。该算法通过计算样本的傅立叶分形特征，组成油膜与类油膜的特征空间。然后，应用基于差分进化的特征选取方法将利于分类的重要特征值筛选出来。再利用重要特征值对原有样本进行分类。实验表明，经特征选取的分形特征向量能够以100%的准确率将两类样本区分开。该算法在选取重要特征的同时实现了对高维特征空间降维的目的，该思想可以应用于其他的基于高维特征的识别系统中，具有普遍的适用性。
2014, 36(5): 68-76.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.008
摘要:
根据1959、1984、2002年测量的海图，基于二维浅水方程分别构建了3个年份的莱州湾潮流场模型，研究了最近50 a来莱州湾西—南部潮流动力演变规律，揭示黄河河口沙嘴形成演变对莱州湾西—南部潮流动力的影响。结果表明，最近50 a中在沙嘴外围一直存在弧形高流速带，在弧形高流速带外围又有潮流剪切锋，潮流剪切锋包括内涨外退式和内退外涨式两类。随着河口沙嘴的不断向海延伸，莱州湾西—南海域的等潮位线呈以沙嘴为中心的辐射式格局；弧形高流速带整体向外海移动，其范围和流速也随之不断增大；剪切锋历时变长、间隔时间变短、南北跨度变大；但弧形高流速带和潮流剪切锋始终位于青坨子以北海域。对照同期海岸地貌演变，在弧形高流速带、潮流剪切锋等共同作用下，大部分黄河入海泥沙的输运路径和沉降范围仅限于青坨子以北，导致海岸地貌以此为界呈现显著的差异性演化。
根据1959、1984、2002年测量的海图，基于二维浅水方程分别构建了3个年份的莱州湾潮流场模型，研究了最近50 a来莱州湾西—南部潮流动力演变规律，揭示黄河河口沙嘴形成演变对莱州湾西—南部潮流动力的影响。结果表明，最近50 a中在沙嘴外围一直存在弧形高流速带，在弧形高流速带外围又有潮流剪切锋，潮流剪切锋包括内涨外退式和内退外涨式两类。随着河口沙嘴的不断向海延伸，莱州湾西—南海域的等潮位线呈以沙嘴为中心的辐射式格局；弧形高流速带整体向外海移动，其范围和流速也随之不断增大；剪切锋历时变长、间隔时间变短、南北跨度变大；但弧形高流速带和潮流剪切锋始终位于青坨子以北海域。对照同期海岸地貌演变，在弧形高流速带、潮流剪切锋等共同作用下，大部分黄河入海泥沙的输运路径和沉降范围仅限于青坨子以北，导致海岸地貌以此为界呈现显著的差异性演化。
2014, 36(5): 77-89.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.009
摘要:
40 a的海洋地质、地球物理实测研究表明，九段线不仅是显示我国南海主权的历史性水域线，而且总体上也是南海与东部、南部和西部陆区及岛区的巨型地质边界线。根据实测数据，本文将从地质成因、来源、演化的角度论述此南海历史性水域线的合理性。主要结论包括：历史性水域线的东段在地形上基本与马尼拉海沟一致，海沟西侧为南海中央海盆洋壳区，东侧为菲律宾群岛。根据国际地质研究的资料，菲律宾群岛始新世以前位于较偏南的纬度，后来于中晚中新世（距今16~10 Ma）仰冲于南海中央海盆之上，因此菲律宾群岛是一个外来群岛。而黄岩岛在马尼拉海沟以西，是中央海盆洋壳区的一个岛礁，与菲律宾群岛成因不同。南海历史性水域线的南段在地形上基本与南沙海槽一致，伴随南沙地块由北部陆缘向南裂离，古南海洋壳沿此海槽以南俯冲至加里曼丹岛陆壳之下，因此南沙地块与加里曼丹陆块为两个来历不同的地块。南海历史性水域线西段的分布在地形上与越东巨型走滑断裂带基本一致，可能与西沙地块、中沙地块、南沙地块从南海北部陆缘向南滑移有关。南沙地块北缘陡直的正断层结构，突显中央海盆是拉裂形成，其基底和中新生代地层与北部珠江口盆地的地层结构可以对比，说明南沙岛礁原属我国华南大陆南缘，后因南海的形成裂离至现今的位置。
40 a的海洋地质、地球物理实测研究表明，九段线不仅是显示我国南海主权的历史性水域线，而且总体上也是南海与东部、南部和西部陆区及岛区的巨型地质边界线。根据实测数据，本文将从地质成因、来源、演化的角度论述此南海历史性水域线的合理性。主要结论包括：历史性水域线的东段在地形上基本与马尼拉海沟一致，海沟西侧为南海中央海盆洋壳区，东侧为菲律宾群岛。根据国际地质研究的资料，菲律宾群岛始新世以前位于较偏南的纬度，后来于中晚中新世（距今16~10 Ma）仰冲于南海中央海盆之上，因此菲律宾群岛是一个外来群岛。而黄岩岛在马尼拉海沟以西，是中央海盆洋壳区的一个岛礁，与菲律宾群岛成因不同。南海历史性水域线的南段在地形上基本与南沙海槽一致，伴随南沙地块由北部陆缘向南裂离，古南海洋壳沿此海槽以南俯冲至加里曼丹岛陆壳之下，因此南沙地块与加里曼丹陆块为两个来历不同的地块。南海历史性水域线西段的分布在地形上与越东巨型走滑断裂带基本一致，可能与西沙地块、中沙地块、南沙地块从南海北部陆缘向南滑移有关。南沙地块北缘陡直的正断层结构，突显中央海盆是拉裂形成，其基底和中新生代地层与北部珠江口盆地的地层结构可以对比，说明南沙岛礁原属我国华南大陆南缘，后因南海的形成裂离至现今的位置。
2014, 36(5): 90-97.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.010
摘要:
分割海底声纳探测图像，提取单元特征向量进行主成份分析，选取均值、标准差、对比度、相关系数、能量及同质性作为训练特征向量，构建小波神经网络。利用遗传算法优化小波神经网络的初始权值及小波参数，对砂、礁石、泥3种底质类型分别进行训练，并得到3种底质的测试精度都在90%以上，优于单独利用小波神经网络进行训练时的测试精度，克服了小波神经网络训练时易陷入局部极小的固有缺陷，表明基于遗传算法的小波神经网络可有效用于海底底质声纳图像的识别和分类。
分割海底声纳探测图像，提取单元特征向量进行主成份分析，选取均值、标准差、对比度、相关系数、能量及同质性作为训练特征向量，构建小波神经网络。利用遗传算法优化小波神经网络的初始权值及小波参数，对砂、礁石、泥3种底质类型分别进行训练，并得到3种底质的测试精度都在90%以上，优于单独利用小波神经网络进行训练时的测试精度，克服了小波神经网络训练时易陷入局部极小的固有缺陷，表明基于遗传算法的小波神经网络可有效用于海底底质声纳图像的识别和分类。
2014, 36(5): 98-106.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.011
摘要:
在渤海泥质沉积区采集柱状沉积物样品，分析其黑碳含量和沉积通量，结合210Pb年龄测定，探讨百年尺度黑碳沉积通量的时间序列变化对区域人类活动的响应。结果表明：（1）研究区黑碳含量和沉积通量分别为0.24~0.49 mg/g [平均为（0.32 ± 0.07）mg/g]和0.026~0.053 mg/（cm2·a）[平均为（0.040±0.008）mg/(cm2·a)]，黑碳含量与我国东海内陆架等海区相当，但远低于美国港湾和瑞典大陆架等污染较严重地区；（2）黑碳通量在20世纪50年代-70年代中期和90年代初-90年代末出现两个明显的峰值，分别对应于两个阶段的生物质燃烧量和煤炭、石油等化石燃料燃烧量的急剧增加；而20世纪70年代末-80年代末较低的黑碳通量以及21世纪初黑碳通量下降的趋势则分别与黄河改道事件、我国能源利用技术提高及污染控制减排措施逐步实施等有关；（3）通过比较本文结果以及国内外其它海域和湖泊的研究资料，证明黑碳沉积记录可以作为一个良好的地球化学指标，用于评估人类活动对生态环境的影响历史。
在渤海泥质沉积区采集柱状沉积物样品，分析其黑碳含量和沉积通量，结合210Pb年龄测定，探讨百年尺度黑碳沉积通量的时间序列变化对区域人类活动的响应。结果表明：（1）研究区黑碳含量和沉积通量分别为0.24~0.49 mg/g [平均为（0.32 ± 0.07）mg/g]和0.026~0.053 mg/（cm2·a）[平均为（0.040±0.008）mg/(cm2·a)]，黑碳含量与我国东海内陆架等海区相当，但远低于美国港湾和瑞典大陆架等污染较严重地区；（2）黑碳通量在20世纪50年代-70年代中期和90年代初-90年代末出现两个明显的峰值，分别对应于两个阶段的生物质燃烧量和煤炭、石油等化石燃料燃烧量的急剧增加；而20世纪70年代末-80年代末较低的黑碳通量以及21世纪初黑碳通量下降的趋势则分别与黄河改道事件、我国能源利用技术提高及污染控制减排措施逐步实施等有关；（3）通过比较本文结果以及国内外其它海域和湖泊的研究资料，证明黑碳沉积记录可以作为一个良好的地球化学指标，用于评估人类活动对生态环境的影响历史。
2014, 36(5): 107-123.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.012
摘要:
全球海底分布着众多的无震脊或海山链，且在太平洋、印度洋及大西洋均存在靠近俯冲带的海岭。除小安德列斯弧外的巴拉克达脊和蒂勃朗脊起源自转换断层外，一般认为它们由与板块构造动力学迥异的地幔柱动力学所形成的。在板块汇聚边缘处，与扩张脊处所形成的正常洋壳一起，无震脊或海山链俯冲于陆缘弧或洋内弧之下，其对弧及弧后地区的地质效应（构造、地貌、地震以及岩浆作用等）有别于正常洋壳俯冲。无震脊或海山链的俯冲通常造成俯冲带地区的上驮板块的局部异常抬升、俯冲剥蚀作用效应的加强、海沟的向陆迁移以及地震强度的增加。同时，无震脊或海山链俯冲时，其携带的具富集地球化学特征的物质不仅影响着地幔地球化学，也对弧及弧后火山熔岩化学产生明显影响，并对超俯冲地区的热液矿床的形成产生重要影响。最后，本文指出了我国有关无震脊或海山链俯冲的可能的研究方向包括黄岩海山链俯冲对吕宋岛弧的可能影响、印度洋无震脊俯冲对青藏高原局部地区的影响，有我国学者参与的IODP344航次的研究对象——科科斯脊俯冲对哥斯达黎加地震成因的效应以及位于西太平洋地区靠近俯冲带的一些无震脊等。
全球海底分布着众多的无震脊或海山链，且在太平洋、印度洋及大西洋均存在靠近俯冲带的海岭。除小安德列斯弧外的巴拉克达脊和蒂勃朗脊起源自转换断层外，一般认为它们由与板块构造动力学迥异的地幔柱动力学所形成的。在板块汇聚边缘处，与扩张脊处所形成的正常洋壳一起，无震脊或海山链俯冲于陆缘弧或洋内弧之下，其对弧及弧后地区的地质效应（构造、地貌、地震以及岩浆作用等）有别于正常洋壳俯冲。无震脊或海山链的俯冲通常造成俯冲带地区的上驮板块的局部异常抬升、俯冲剥蚀作用效应的加强、海沟的向陆迁移以及地震强度的增加。同时，无震脊或海山链俯冲时，其携带的具富集地球化学特征的物质不仅影响着地幔地球化学，也对弧及弧后火山熔岩化学产生明显影响，并对超俯冲地区的热液矿床的形成产生重要影响。最后，本文指出了我国有关无震脊或海山链俯冲的可能的研究方向包括黄岩海山链俯冲对吕宋岛弧的可能影响、印度洋无震脊俯冲对青藏高原局部地区的影响，有我国学者参与的IODP344航次的研究对象——科科斯脊俯冲对哥斯达黎加地震成因的效应以及位于西太平洋地区靠近俯冲带的一些无震脊等。
2014, 36(5): 124-129.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.013
摘要:
通过对我国近海灾害地质类型的分析、评价进而进行海底稳定性区划研究，旨在反映近海地质环境对人类工程活动的适宜程度。文中提出了海底稳定性评价的概念，构建了以地震动、工程地质、地貌、直接型灾害地质类型和限制型灾害地质类型为主要评价指标的海底稳定性评价指标体系，并利用层次分析法确定了各评价指标权重值；将我国近海海底划分为6’×6’的网格单元，并以近海海底灾害地质图、地震动峰值加速度区划图和地貌图等矢量化图层为数据源，建立了模糊评价模型并对近海海底稳定性进行了定量评价。在此基础上将我国近海海底区域稳定性从稳定到不稳定划分为五级。
通过对我国近海灾害地质类型的分析、评价进而进行海底稳定性区划研究，旨在反映近海地质环境对人类工程活动的适宜程度。文中提出了海底稳定性评价的概念，构建了以地震动、工程地质、地貌、直接型灾害地质类型和限制型灾害地质类型为主要评价指标的海底稳定性评价指标体系，并利用层次分析法确定了各评价指标权重值；将我国近海海底划分为6’×6’的网格单元，并以近海海底灾害地质图、地震动峰值加速度区划图和地貌图等矢量化图层为数据源，建立了模糊评价模型并对近海海底稳定性进行了定量评价。在此基础上将我国近海海底区域稳定性从稳定到不稳定划分为五级。
2014, 36(5): 130-135.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.014
摘要:
破碎波对近海海岸地形以及海岸建筑物影响强烈，通过物理模型实验对孤立波、规则波作用下破碎带的床面形态以及孔隙水压力进行分析。破碎波冲击海床，破碎处床面上形成沙坝和沙坑，与规则波相比，孤立波破碎时对床面的冲刷更加剧烈，床面形成的沙坝和沙坑尺度更大，且土体内孔隙水压力幅值也较大。同时研究了波面变化对孔隙水压力的影响，发现波面变化历时曲线与孔隙水压力历时曲线相似，与孔隙水压力梯度历时曲线更为相似，说明波面变化更能反映海床内部孔隙水压力梯度的变化。通过探讨波浪与海床之间相互耦合作用，发现破碎带地形变化使得波浪出现不同破碎类型，分析得出卷破波比崩破波作用下孔隙水压力幅值大。
破碎波对近海海岸地形以及海岸建筑物影响强烈，通过物理模型实验对孤立波、规则波作用下破碎带的床面形态以及孔隙水压力进行分析。破碎波冲击海床，破碎处床面上形成沙坝和沙坑，与规则波相比，孤立波破碎时对床面的冲刷更加剧烈，床面形成的沙坝和沙坑尺度更大，且土体内孔隙水压力幅值也较大。同时研究了波面变化对孔隙水压力的影响，发现波面变化历时曲线与孔隙水压力历时曲线相似，与孔隙水压力梯度历时曲线更为相似，说明波面变化更能反映海床内部孔隙水压力梯度的变化。通过探讨波浪与海床之间相互耦合作用，发现破碎带地形变化使得波浪出现不同破碎类型，分析得出卷破波比崩破波作用下孔隙水压力幅值大。
2014, 36(5): 136-141.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.015
摘要:
近岸海域的波浪、潮流及海流等动力因素具有周期性和时间、空间尺度差异大的特点，在综合考虑各动力因子的联合作用时具有较大的难度。本文根据平动动能叠加原理给出了一种近岸动力因子的表达形式，并提出了海洋波动有效速度的概念，结合水沙界面处泥沙通量的切应力与挟沙力关系，得到了水流挟沙力的新的计算公式。指出了水流挟沙力与水流临界速度有关，并且该水流临界速度随水深的增大及相对糙率的减小而增大。采用近岸实测数据和模拟结果，对本文的近岸水流挟沙力公式进行了验证，结果表明该公式的计算值与实测值吻合较好，可以适用于近岸海域。
近岸海域的波浪、潮流及海流等动力因素具有周期性和时间、空间尺度差异大的特点，在综合考虑各动力因子的联合作用时具有较大的难度。本文根据平动动能叠加原理给出了一种近岸动力因子的表达形式，并提出了海洋波动有效速度的概念，结合水沙界面处泥沙通量的切应力与挟沙力关系，得到了水流挟沙力的新的计算公式。指出了水流挟沙力与水流临界速度有关，并且该水流临界速度随水深的增大及相对糙率的减小而增大。采用近岸实测数据和模拟结果，对本文的近岸水流挟沙力公式进行了验证，结果表明该公式的计算值与实测值吻合较好，可以适用于近岸海域。
2014, 36(5): 142-151.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.016
摘要:
福建沿海强潮河口闽江口和九龙江口外均发育有一定规模的线状沉积沙体，通过多波束调查采集数据和浅剖、沉积物资料的分析，对此类沙体特征进行研究，初步认为其为潮流沙脊。结果表明：在平面分布上，闽江口外潮流沙脊走向近SW-NE向，沙脊局部连片；九龙江口外沙脊走向近ENE-WSW向，沙脊末端有分叉现象。分析现代海洋环境作用并结合沙脊规模、水深和河口相对关系的研究显示，沙脊主体规模基本稳定，现代水动力仅对沙脊表面有改造作用。在潮流、波浪和近岸余流的共同作用下沙脊脊顶部略显平滑，两翼坡度较缓，其沉积物组成以粒度较粗的古河口砂质浅滩砂为主，沉积主体为全新世海平面上升时期，近岸河口环境的古水下三角洲遭受潮流侵蚀而成。
福建沿海强潮河口闽江口和九龙江口外均发育有一定规模的线状沉积沙体，通过多波束调查采集数据和浅剖、沉积物资料的分析，对此类沙体特征进行研究，初步认为其为潮流沙脊。结果表明：在平面分布上，闽江口外潮流沙脊走向近SW-NE向，沙脊局部连片；九龙江口外沙脊走向近ENE-WSW向，沙脊末端有分叉现象。分析现代海洋环境作用并结合沙脊规模、水深和河口相对关系的研究显示，沙脊主体规模基本稳定，现代水动力仅对沙脊表面有改造作用。在潮流、波浪和近岸余流的共同作用下沙脊脊顶部略显平滑，两翼坡度较缓，其沉积物组成以粒度较粗的古河口砂质浅滩砂为主，沉积主体为全新世海平面上升时期，近岸河口环境的古水下三角洲遭受潮流侵蚀而成。
2014, 36(5): 152-160.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.017
摘要:
通过对南海南部海域岛礁区科学考察数据资料的分析研究，得出了岛礁区海底珊瑚砂的纵波声速随孔隙度、含水量增大而减小，以及声速随中值粒径、湿密度增大而增大的统计结果，并在Biot和Wyllie的松散饱和水沉积物声速理论公式与模型基础上，解释了物理力学因素对海底珊瑚砂声速的影响机制，阐明了固相因素和液相因素的强弱变化引起声速增大或减小的理论原因，分析了各种声速经验公式在海底珊瑚砂声速估算上的精度差异，得出了有必要建立包括海底珊瑚砂在内的单一类型声速经验公式的初步结论。
通过对南海南部海域岛礁区科学考察数据资料的分析研究，得出了岛礁区海底珊瑚砂的纵波声速随孔隙度、含水量增大而减小，以及声速随中值粒径、湿密度增大而增大的统计结果，并在Biot和Wyllie的松散饱和水沉积物声速理论公式与模型基础上，解释了物理力学因素对海底珊瑚砂声速的影响机制，阐明了固相因素和液相因素的强弱变化引起声速增大或减小的理论原因，分析了各种声速经验公式在海底珊瑚砂声速估算上的精度差异，得出了有必要建立包括海底珊瑚砂在内的单一类型声速经验公式的初步结论。
2014, 36(5): 161-169.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.018
摘要:
波浪能谱模型在岛屿岛礁海域的波浪预报研究和海洋工程中应用广泛，但存在模式计算格点无法充分体现岛屿岛礁的复杂地形特征和很难刻画波浪受到岛屿岛礁影响发生变形物理过程等两个关键问题。多重网格嵌套方案、岛屿次网格地形效应计算方案以及非结构网格、无网格、动态自适应四叉树网格等技术在体现岛屿岛礁复杂地形方面取得了较好的效果；将相位解析模型与波浪能谱模型优势互补是提高能谱模型对岛屿近岸波浪变形物理过程计算能力的一个有效方法。开展球坐标系下波作用密度谱方程的自适应四叉树网格求解方法研究，借鉴相位解析模型最新成果完善能谱模式的绕射、反射、底摩擦等物理过程，是提高岛屿岛礁海域海浪精细预报技术水平的前沿性、探索性研究方向。
波浪能谱模型在岛屿岛礁海域的波浪预报研究和海洋工程中应用广泛，但存在模式计算格点无法充分体现岛屿岛礁的复杂地形特征和很难刻画波浪受到岛屿岛礁影响发生变形物理过程等两个关键问题。多重网格嵌套方案、岛屿次网格地形效应计算方案以及非结构网格、无网格、动态自适应四叉树网格等技术在体现岛屿岛礁复杂地形方面取得了较好的效果；将相位解析模型与波浪能谱模型优势互补是提高能谱模型对岛屿近岸波浪变形物理过程计算能力的一个有效方法。开展球坐标系下波作用密度谱方程的自适应四叉树网格求解方法研究，借鉴相位解析模型最新成果完善能谱模式的绕射、反射、底摩擦等物理过程，是提高岛屿岛礁海域海浪精细预报技术水平的前沿性、探索性研究方向。
2014, 36(5): 170-176.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.019
摘要:
近岸裂流是海岸工程和海岸演变中非常重要的动力因素，对污染物排放和游泳者安全有很重要的意义。详细回顾了国内外对海岸裂流方面的研究与进展，具体包括对裂流的实验室实验和现场观测测量技术、理论分析、裂流的形成机理以及数值模拟等方面，概述了该领域的研究现状与发展趋势。总结了已有研究存在的不足，提出了需要进一步研究的课题。
近岸裂流是海岸工程和海岸演变中非常重要的动力因素，对污染物排放和游泳者安全有很重要的意义。详细回顾了国内外对海岸裂流方面的研究与进展，具体包括对裂流的实验室实验和现场观测测量技术、理论分析、裂流的形成机理以及数值模拟等方面，概述了该领域的研究现状与发展趋势。总结了已有研究存在的不足，提出了需要进一步研究的课题。
2014, 36(5): 177-185.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.020
摘要:
对鄂霍次克海东南部科学院隆起区OS03-1岩心碎屑重矿物及火山灰层进行了详细分析。岩心重矿物以紫苏辉石、绿帘石和普通角闪石为主，特征矿物为钛磁铁矿和普通辉石，矿物特征表明本岩心的物质主要来源于冰筏搬运（陆源）和火山喷发。陆源物质大部分来源于鄂霍次克海西部和北部地区，少量来自堪察加半岛冰川携带沉积物；火山物质则来源于堪察加半岛和千岛群岛的火山喷发产物。在岩心中识别出3个火山灰层，各种证据表明火山灰层1与已知的K2火山灰层相同，形成年代为26 ka BP；火山灰层3具有明显火山物质与陆源物质混合特征，而火山灰层2则只能通过碎屑矿物的含量特征来判定，外在颜色不明显，已经明显的被陆源物质所稀释。研究表明，碎屑矿物组分参数可以有效地指示物质来源，也是识别火山灰层存在（特别是被陆源物质稀释）的可靠指标。
对鄂霍次克海东南部科学院隆起区OS03-1岩心碎屑重矿物及火山灰层进行了详细分析。岩心重矿物以紫苏辉石、绿帘石和普通角闪石为主，特征矿物为钛磁铁矿和普通辉石，矿物特征表明本岩心的物质主要来源于冰筏搬运（陆源）和火山喷发。陆源物质大部分来源于鄂霍次克海西部和北部地区，少量来自堪察加半岛冰川携带沉积物；火山物质则来源于堪察加半岛和千岛群岛的火山喷发产物。在岩心中识别出3个火山灰层，各种证据表明火山灰层1与已知的K2火山灰层相同，形成年代为26 ka BP；火山灰层3具有明显火山物质与陆源物质混合特征，而火山灰层2则只能通过碎屑矿物的含量特征来判定，外在颜色不明显，已经明显的被陆源物质所稀释。研究表明，碎屑矿物组分参数可以有效地指示物质来源，也是识别火山灰层存在（特别是被陆源物质稀释）的可靠指标。
2014, 36(5): 186-189.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.05.021
摘要:
动三轴采集的试验数据点（剪应变与动剪模量和阻尼比之间）具有离散性和有限性，为方便应用需要对数据点进行拟合，但现有经验公式不一定很好吻合试验数据。为得到不同剪应变与对应的动剪模量和阻尼比之间的关系，本文利用最小二乘原理，对渤海某海洋平台地基土进行动三轴试验获得的动剪模量、阻尼比与剪切应变的数据进行了分段多项式的拟合。数据处理过程是先对剪应变值进行了压缩处理，然后再分段低次多项式拟合，得到多项式拟合参数。通过此项改进解决了正规方程解中的病态问题，且拟合效果良好。
动三轴采集的试验数据点（剪应变与动剪模量和阻尼比之间）具有离散性和有限性，为方便应用需要对数据点进行拟合，但现有经验公式不一定很好吻合试验数据。为得到不同剪应变与对应的动剪模量和阻尼比之间的关系，本文利用最小二乘原理，对渤海某海洋平台地基土进行动三轴试验获得的动剪模量、阻尼比与剪切应变的数据进行了分段多项式的拟合。数据处理过程是先对剪应变值进行了压缩处理，然后再分段低次多项式拟合，得到多项式拟合参数。通过此项改进解决了正规方程解中的病态问题，且拟合效果良好。
Email alert
RSS
