2021年 第43卷 第3期
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2021, 43(3): 1-12.
doi: 10.12284/hyxb2021029
摘要:
基于中国第28、29和31次南极科学考察中的CTD数据，利用Thorpe尺度方法计算了普里兹湾及其附近海域湍动能耗散率，分析了其分布特征，并对当地的水团结构进行研究。结果表明，普里兹湾及其附近海域中，前两个航次观测中次表层湍动能耗散率强度在陆架坡折区域达到最大。在水团分布方面，在第28和29航次中均观测到了变性绕极深层水陆架入侵现象，水团分别向上涌升至海表以下100 m和200 m深度，向南均可达到67.5°S处。普里兹湾陆架坡折区域次表层湍动能耗散率强度分布与当地水团结构存在良好对应关系。研究认为变性绕极深层水入侵陆架，会使该深度水体变得不稳定，发生水体交换现象，最终造成该区域湍流混合强度加强。
基于中国第28、29和31次南极科学考察中的CTD数据，利用Thorpe尺度方法计算了普里兹湾及其附近海域湍动能耗散率，分析了其分布特征，并对当地的水团结构进行研究。结果表明，普里兹湾及其附近海域中，前两个航次观测中次表层湍动能耗散率强度在陆架坡折区域达到最大。在水团分布方面，在第28和29航次中均观测到了变性绕极深层水陆架入侵现象，水团分别向上涌升至海表以下100 m和200 m深度，向南均可达到67.5°S处。普里兹湾陆架坡折区域次表层湍动能耗散率强度分布与当地水团结构存在良好对应关系。研究认为变性绕极深层水入侵陆架，会使该深度水体变得不稳定，发生水体交换现象，最终造成该区域湍流混合强度加强。
2021, 43(3): 13-23.
doi: 10.12284/hyxb2021097
摘要:
为了研究浙江中部三门湾海域的波浪特征，本文基于AWAC波浪观测仪在该海域进行了连续1年的观测，对观测得到的波浪参数进行了统计分析、线性回归分析，同时研究分析了三门湾海域受台风影响时，波浪参数和波浪谱的变化情况，探讨了波浪变化的原因。研究表明，三门湾海域常浪向和强浪向均为E向，地形是主导因素；显著波高绝大部分在0.8 m以下，期间的最大波高为2.71 m；该海域的波浪特征分布是一个比较典型的瑞利分布；台风“泰利”期间波能谱以双峰为主，外海涌浪和研究海域风区内的风浪形成混合浪，其中0.08 Hz左右的低频涌浪成分占比很大，而0.25 Hz左右的高频风浪成分占比较小。本文的研究工作为沿海海洋工程结构物的设计建造以及防灾减灾提供重要参考依据。
为了研究浙江中部三门湾海域的波浪特征，本文基于AWAC波浪观测仪在该海域进行了连续1年的观测，对观测得到的波浪参数进行了统计分析、线性回归分析，同时研究分析了三门湾海域受台风影响时，波浪参数和波浪谱的变化情况，探讨了波浪变化的原因。研究表明，三门湾海域常浪向和强浪向均为E向，地形是主导因素；显著波高绝大部分在0.8 m以下，期间的最大波高为2.71 m；该海域的波浪特征分布是一个比较典型的瑞利分布；台风“泰利”期间波能谱以双峰为主，外海涌浪和研究海域风区内的风浪形成混合浪，其中0.08 Hz左右的低频涌浪成分占比很大，而0.25 Hz左右的高频风浪成分占比较小。本文的研究工作为沿海海洋工程结构物的设计建造以及防灾减灾提供重要参考依据。
2021, 43(3): 24-30.
doi: 10.12284/hyxb2021053
摘要:
本文采用圆柱体阵列来模拟珊瑚礁面的大糙率，通过波浪水槽实验研究礁面糙率对孤立波传播变形及岸滩爬高的影响。结果表明，粗糙礁面的存在显著削弱了礁坪上孤立波的首峰和礁后岸滩反射造成的次峰，同时降低了波浪在珊瑚礁面的传播速度；垂直于岸线方向沿礁相对波高随着入射波增大而减小，随着礁坪水深的增大而增大，粗糙礁面上波高沿礁的衰减更为显著；礁前斜坡的无量纲反射波高随无量纲入射波高的变化与礁坪水深有关，当入射波高足够大时其趋于常值，粗糙礁面略微增大了礁前斜坡的反射；无量纲透射波高和岸滩爬高随着无量纲入射波高的增大而减小，特别是礁坪水深较大时更为显著，粗糙礁面时的无量纲岸滩爬高相对于光滑礁面平均减小46%；通过回归分析得出了同时适合于光滑和粗糙礁面的预测孤立波岸滩爬高的经验关系式。
本文采用圆柱体阵列来模拟珊瑚礁面的大糙率，通过波浪水槽实验研究礁面糙率对孤立波传播变形及岸滩爬高的影响。结果表明，粗糙礁面的存在显著削弱了礁坪上孤立波的首峰和礁后岸滩反射造成的次峰，同时降低了波浪在珊瑚礁面的传播速度；垂直于岸线方向沿礁相对波高随着入射波增大而减小，随着礁坪水深的增大而增大，粗糙礁面上波高沿礁的衰减更为显著；礁前斜坡的无量纲反射波高随无量纲入射波高的变化与礁坪水深有关，当入射波高足够大时其趋于常值，粗糙礁面略微增大了礁前斜坡的反射；无量纲透射波高和岸滩爬高随着无量纲入射波高的增大而减小，特别是礁坪水深较大时更为显著，粗糙礁面时的无量纲岸滩爬高相对于光滑礁面平均减小46%；通过回归分析得出了同时适合于光滑和粗糙礁面的预测孤立波岸滩爬高的经验关系式。
2021, 43(3): 31-39.
doi: 10.12284/hyxb2021047
摘要:
基于最高导数为3阶的单层Boussinesq方程，建立了聚焦波的时域波浪计算模型。数值模型求解采用了预报−校正的有限差分法。对于时间差分格式，预报和校正分别采用3阶Adams-Bashforth格式和4阶Adams-Moulton格式。首先，针对不同水深条件下水槽中传播的强非线性波进行模拟，并将数值结果与流函数的数值解析解进行了比较，结果表明无论是波面位移、波面处的水平速度和垂向速度均与解析解符合较好，最大波峰面的速度分布伴随水深的增加与解析解吻合程度变差，非线性速度分布的适用范围与线性解析解适应范围kh<3.5基本一致。其次，对深水聚焦波演化进行了模拟研究，研究中聚焦波的生成采用在边界点累加不同频率线性规则波的方法。应用聚焦波物理模型实验结果验证模型，计算聚焦位置处的波面位移和沿水深的速度分布与实验结果的对比表明，波面位移吻合程度较好，垂向的水平速度分布基本吻合。最后，保持中心频率(周期)不变，数值模拟了周期范围变化下最大聚焦波峰面以及波峰面水平速度的变化趋势，结果表明波峰面值和波峰面水平速度随着周期范围缩小而增大。
基于最高导数为3阶的单层Boussinesq方程，建立了聚焦波的时域波浪计算模型。数值模型求解采用了预报−校正的有限差分法。对于时间差分格式，预报和校正分别采用3阶Adams-Bashforth格式和4阶Adams-Moulton格式。首先，针对不同水深条件下水槽中传播的强非线性波进行模拟，并将数值结果与流函数的数值解析解进行了比较，结果表明无论是波面位移、波面处的水平速度和垂向速度均与解析解符合较好，最大波峰面的速度分布伴随水深的增加与解析解吻合程度变差，非线性速度分布的适用范围与线性解析解适应范围kh<3.5基本一致。其次，对深水聚焦波演化进行了模拟研究，研究中聚焦波的生成采用在边界点累加不同频率线性规则波的方法。应用聚焦波物理模型实验结果验证模型，计算聚焦位置处的波面位移和沿水深的速度分布与实验结果的对比表明，波面位移吻合程度较好，垂向的水平速度分布基本吻合。最后，保持中心频率(周期)不变，数值模拟了周期范围变化下最大聚焦波峰面以及波峰面水平速度的变化趋势，结果表明波峰面值和波峰面水平速度随着周期范围缩小而增大。
2021, 43(3): 40-47.
doi: 10.12284/hyxb2021039
摘要:
风不仅驱动了上层海洋的环流，也是深层海洋运动的主要能量来源。本文主要研究了北太平洋北部的风能输入的季节性分布特征和年际变化趋势，包括风向表面波、表层地转流和表层非地转流的能量输入。基于SODA3数据的结果表明，风能输入门户随季节变化显著，其中黑潮延伸区是冬季门户，副极地流涡是春、秋季门户，大洋东边界则是夏季门户，能量输入强度逐次递减。21世纪以来，秋冬风能输入明显减弱，春季增加，夏季无显著变化。就变化趋势的空间分布而言，向表面波的能量输入由风场主导，而向表层地转流和非地转流的能量输入则由流场主导。这些机械能输入结果对进一步认识该海域的动力机制有重要意义。
风不仅驱动了上层海洋的环流，也是深层海洋运动的主要能量来源。本文主要研究了北太平洋北部的风能输入的季节性分布特征和年际变化趋势，包括风向表面波、表层地转流和表层非地转流的能量输入。基于SODA3数据的结果表明，风能输入门户随季节变化显著，其中黑潮延伸区是冬季门户，副极地流涡是春、秋季门户，大洋东边界则是夏季门户，能量输入强度逐次递减。21世纪以来，秋冬风能输入明显减弱，春季增加，夏季无显著变化。就变化趋势的空间分布而言，向表面波的能量输入由风场主导，而向表层地转流和非地转流的能量输入则由流场主导。这些机械能输入结果对进一步认识该海域的动力机制有重要意义。
2021, 43(3): 48-61.
doi: 10.12284/hyxb2021055
摘要:
南海北部陆缘记录了南海形成演化的历史，但是其新生代构造沉积演化特征在东段和西段的差异及其原因目前还不太清楚。本文分别在珠江口盆地和琼东南盆地的深水区选择了数口构造地理位置相似的井通过精细地层回剥分析，重建了两沉积盆地的沉积速率和沉降速率并结合前人研究成果进行了对比分析。研究结果发现，两沉积盆地在裂陷期的沉积和沉降特征基本相似，但是两者在裂后期的构造沉积演化特征差异明显。珠江口盆地深水区沉积和沉降速率都表现为幕式变化特征，其中沉积速率表现为“两快三慢”的特征而沉降速率表现为“两快一慢”的特征。琼东南盆地深水区的沉积速率表现为“地堑式”变化特征，但是沉降速率表现为“台阶式”上升的变化特征。琼东南盆地“台阶式”上升的沉降速率推测主要是受到海南地幔柱伴随红河断裂的右旋走滑而向西北漂移的影响，这也与南海西北部的岩浆活动以及周围盆地的沉降特征吻合。红河断裂在2.1 Ma BP的右旋走滑控制了琼东南盆地1.8 Ma BP以来的快速沉积和加速沉降分布。
南海北部陆缘记录了南海形成演化的历史，但是其新生代构造沉积演化特征在东段和西段的差异及其原因目前还不太清楚。本文分别在珠江口盆地和琼东南盆地的深水区选择了数口构造地理位置相似的井通过精细地层回剥分析，重建了两沉积盆地的沉积速率和沉降速率并结合前人研究成果进行了对比分析。研究结果发现，两沉积盆地在裂陷期的沉积和沉降特征基本相似，但是两者在裂后期的构造沉积演化特征差异明显。珠江口盆地深水区沉积和沉降速率都表现为幕式变化特征，其中沉积速率表现为“两快三慢”的特征而沉降速率表现为“两快一慢”的特征。琼东南盆地深水区的沉积速率表现为“地堑式”变化特征，但是沉降速率表现为“台阶式”上升的变化特征。琼东南盆地“台阶式”上升的沉降速率推测主要是受到海南地幔柱伴随红河断裂的右旋走滑而向西北漂移的影响，这也与南海西北部的岩浆活动以及周围盆地的沉降特征吻合。红河断裂在2.1 Ma BP的右旋走滑控制了琼东南盆地1.8 Ma BP以来的快速沉积和加速沉降分布。
2021, 43(3): 62-75.
doi: 10.12284/hyxb2021045
摘要:
近年来在琼东南盆地超深水区莺歌海组发现了多个深水气藏，展现了广阔的勘探前景。但随着油气勘探进一步推进，关于莺二段的储层物性问题日益凸显，严重制约了下一步的勘探进程。本文研究基于前人总结的区域地质资料，结合岩芯、测井和三维地震等资料，建立了莺二段三级层序格架，综合分析了层序格架内物源体系及其控制下的重力流沉积特征。研究表明，重力流沉积体系主要发育在莺二段下、中层序，具有南、北、轴向三大物源体系。不同物源体系控制了重力流储集体的空间展布和沉积特征：(1)南物源控制的海底峡谷充填深海泥岩，而北物源控制的海底峡谷充填的厚层浊积水道砂岩，孔渗物性好，是良好的储集层；(2)轴向物源影响的溢岸漫滩沉积，由于物性条件好，可以作为良好的油气储层；(3)南物源控制海底扇砂岩的厚度薄、粒度细、泥质含量较高，而北物源和轴向物源供应的海底峡谷和海底扇朵体的砂体面积广、厚度大、粒度粗、物性好，是深水区莺二段最重要的优质产气储层。
近年来在琼东南盆地超深水区莺歌海组发现了多个深水气藏，展现了广阔的勘探前景。但随着油气勘探进一步推进，关于莺二段的储层物性问题日益凸显，严重制约了下一步的勘探进程。本文研究基于前人总结的区域地质资料，结合岩芯、测井和三维地震等资料，建立了莺二段三级层序格架，综合分析了层序格架内物源体系及其控制下的重力流沉积特征。研究表明，重力流沉积体系主要发育在莺二段下、中层序，具有南、北、轴向三大物源体系。不同物源体系控制了重力流储集体的空间展布和沉积特征：(1)南物源控制的海底峡谷充填深海泥岩，而北物源控制的海底峡谷充填的厚层浊积水道砂岩，孔渗物性好，是良好的储集层；(2)轴向物源影响的溢岸漫滩沉积，由于物性条件好，可以作为良好的油气储层；(3)南物源控制海底扇砂岩的厚度薄、粒度细、泥质含量较高，而北物源和轴向物源供应的海底峡谷和海底扇朵体的砂体面积广、厚度大、粒度粗、物性好，是深水区莺二段最重要的优质产气储层。
2021, 43(3): 76-89.
doi: 10.12284/hyxb2021041
摘要:
本文对北极东西伯利亚陆架表层沉积物进行了粒度、黏土矿物以及常微量元素测定，阐述了粒度、黏土矿物和常微量元素的分布特征。利用因子分析与聚类分析划分了不同的沉积区，并探讨了各区沉积物的主要来源。结果表明，研究区可以划分为4个沉积区：(1)东西伯利亚海近岸河口区(Ⅰ区)，沉积物以粉砂和砂质粉砂为主，TiO2、Zr、SiO2含量较高，其他元素在该区都处于低值，La/Th与Zr/Hf比值在4个沉积区中为最大值，黏土矿物中伊利石含量占绝对优势，约为70%，该区受到河流与海岸侵蚀物质输入的强烈影响；(2)东西伯利亚海中部(Ⅱ区)，沉积物以粉砂和泥为主，MnO、Ba与Ni等元素在该区含量较高，黏土矿物组合与Ⅰ区类似，La/Th和Zr/Hf比值比Ⅰ区略低，该区沉积物以河流输入的细粒沉积物为主，受海冰等过程的影响发生了混合，随着离岸距离的增加，海洋自生组分开始增多；(3)东西伯利亚海北部深水区(Ⅲ区)，沉积物以泥为主，Al2O3、K2O、V、Li等在该区达到最大值，La/Th和Rb/Th比值与Ⅱ区极其类似，伊利石含量在该区为最低值，蒙皂石与高岭石含量在该区达到最大值(>10%)，该区细粒沉积物很可能受大西洋水体以及波弗特环流的影响；(4)楚科奇海(Ⅳ区)，该区沉积物主要由粉砂和砂质粉砂组成，CaO、P2O5等在该区含量较高，Rb/Th、La/Th与Zr/Hf均为4个沉积区的最小值，绿泥石在该区最为富集，该区沉积物受太平洋入流水的影响强烈。
本文对北极东西伯利亚陆架表层沉积物进行了粒度、黏土矿物以及常微量元素测定，阐述了粒度、黏土矿物和常微量元素的分布特征。利用因子分析与聚类分析划分了不同的沉积区，并探讨了各区沉积物的主要来源。结果表明，研究区可以划分为4个沉积区：(1)东西伯利亚海近岸河口区(Ⅰ区)，沉积物以粉砂和砂质粉砂为主，TiO2、Zr、SiO2含量较高，其他元素在该区都处于低值，La/Th与Zr/Hf比值在4个沉积区中为最大值，黏土矿物中伊利石含量占绝对优势，约为70%，该区受到河流与海岸侵蚀物质输入的强烈影响；(2)东西伯利亚海中部(Ⅱ区)，沉积物以粉砂和泥为主，MnO、Ba与Ni等元素在该区含量较高，黏土矿物组合与Ⅰ区类似，La/Th和Zr/Hf比值比Ⅰ区略低，该区沉积物以河流输入的细粒沉积物为主，受海冰等过程的影响发生了混合，随着离岸距离的增加，海洋自生组分开始增多；(3)东西伯利亚海北部深水区(Ⅲ区)，沉积物以泥为主，Al2O3、K2O、V、Li等在该区达到最大值，La/Th和Rb/Th比值与Ⅱ区极其类似，伊利石含量在该区为最低值，蒙皂石与高岭石含量在该区达到最大值(>10%)，该区细粒沉积物很可能受大西洋水体以及波弗特环流的影响；(4)楚科奇海(Ⅳ区)，该区沉积物主要由粉砂和砂质粉砂组成，CaO、P2O5等在该区含量较高，Rb/Th、La/Th与Zr/Hf均为4个沉积区的最小值，绿泥石在该区最为富集，该区沉积物受太平洋入流水的影响强烈。
2021, 43(3): 90-104.
doi: 10.12284/hyxb2021057
摘要:
本文对采自南大西洋受不同程度热液活动影响的表层沉积物样品进行了元素和矿物组成分析，并对热液沉积物的碳酸盐相、Fe-Mn氧化物相和残渣态进行了一系列顺序提取实验。选用不同浓度的盐酸羟胺(HH)和醋酸(HAc)混合溶液对样品的Fe-Mn氧化物相进行提取，通过分析不同实验条件下Fe-Mn氧化物相Ti/Nd、Ti/Pb比值和Fe-Mn氧化物相、残渣态的稀土元素(REE)标准化配分模式及Ce和Eu异常值，确定了不同类型热液沉积物样品Fe-Mn氧化物相提取的理想试剂条件均为0.5 mol/L HH和25% HAc混合溶液。研究结果表明，受热液活动影响程度越高，沉积物中Fe、Cu、Zn等元素含量越高，Ca、Sr、Ba含量呈相反趋势，Mn、Pb和REE未受到热液活动明显影响；随着受热液活动影响增强，Ca、Sr、Nd在Fe-Mn氧化物相中所占比例增加，在残渣态中降低，Mn、Co、Ni和Zn呈相反趋势，Cu在碳酸盐相所占比例增加，在残渣态中降低，Pb赋存状态不受热液活动影响，主要赋存于Fe-Mn氧化物相；REE主要赋存于残渣态，沉积物受热液活动影响越明显，残留相对REE富集能力越强，残渣态REE球粒陨石标准化配分模式表现为LREE相对富集越来越不明显的特征。本文研究为进一步了解南大西洋热液沉积物特征和热液活动对沉积物元素赋存状态影响提供了方法和地球化学数据支持。
本文对采自南大西洋受不同程度热液活动影响的表层沉积物样品进行了元素和矿物组成分析，并对热液沉积物的碳酸盐相、Fe-Mn氧化物相和残渣态进行了一系列顺序提取实验。选用不同浓度的盐酸羟胺(HH)和醋酸(HAc)混合溶液对样品的Fe-Mn氧化物相进行提取，通过分析不同实验条件下Fe-Mn氧化物相Ti/Nd、Ti/Pb比值和Fe-Mn氧化物相、残渣态的稀土元素(REE)标准化配分模式及Ce和Eu异常值，确定了不同类型热液沉积物样品Fe-Mn氧化物相提取的理想试剂条件均为0.5 mol/L HH和25% HAc混合溶液。研究结果表明，受热液活动影响程度越高，沉积物中Fe、Cu、Zn等元素含量越高，Ca、Sr、Ba含量呈相反趋势，Mn、Pb和REE未受到热液活动明显影响；随着受热液活动影响增强，Ca、Sr、Nd在Fe-Mn氧化物相中所占比例增加，在残渣态中降低，Mn、Co、Ni和Zn呈相反趋势，Cu在碳酸盐相所占比例增加，在残渣态中降低，Pb赋存状态不受热液活动影响，主要赋存于Fe-Mn氧化物相；REE主要赋存于残渣态，沉积物受热液活动影响越明显，残留相对REE富集能力越强，残渣态REE球粒陨石标准化配分模式表现为LREE相对富集越来越不明显的特征。本文研究为进一步了解南大西洋热液沉积物特征和热液活动对沉积物元素赋存状态影响提供了方法和地球化学数据支持。
2021, 43(3): 105-115.
doi: 10.12284/hyxb2021025
摘要:
自1950年以来，长江入海输沙量呈阶段性减少趋势；作为长江远端泥，长江入海输沙量的“减沙”效应在浙闽沿岸泥质区是否有相应的沉积信号？若有，该如何进行提取和解译？为探讨以上问题，在浙闽沿岸泥质区采集柱状样5根，进行了高分辨率(2 mm)的粒度测试，并通过端元分析手段分离出4个端元。结合研究区物源及水动力的空间差异，发现各端元有其特定的指示意义：EM1组分(众数粒径约为2 μm)为长江来源的极细粒物质；EM2组分(众数粒径约为10 μm)主要为长江及浙闽沿岸中小河流的细颗粒物质，但以长江为主；EM3组分(众数粒径约为80 μm)主要为台湾暖流带来的较粗粒物质；EM4组分(众数粒径约为200 μm)为长江输运的粗颗粒物质。进一步分析发现，EM1组分对长江入海输沙量的阶段性减少有较好的响应关系：由浙闽泥质区北部至南部响应强度依次降低；在响应时间上存在滞后现象，且从北到南滞后时间增加，由北部的4～6年增加至南部的10～14年。总体来看，细颗粒组分更能反映长江流域变化信息，且泥质区的不同位置对流域变化信息的响应强度差异显著。
自1950年以来，长江入海输沙量呈阶段性减少趋势；作为长江远端泥，长江入海输沙量的“减沙”效应在浙闽沿岸泥质区是否有相应的沉积信号？若有，该如何进行提取和解译？为探讨以上问题，在浙闽沿岸泥质区采集柱状样5根，进行了高分辨率(2 mm)的粒度测试，并通过端元分析手段分离出4个端元。结合研究区物源及水动力的空间差异，发现各端元有其特定的指示意义：EM1组分(众数粒径约为2 μm)为长江来源的极细粒物质；EM2组分(众数粒径约为10 μm)主要为长江及浙闽沿岸中小河流的细颗粒物质，但以长江为主；EM3组分(众数粒径约为80 μm)主要为台湾暖流带来的较粗粒物质；EM4组分(众数粒径约为200 μm)为长江输运的粗颗粒物质。进一步分析发现，EM1组分对长江入海输沙量的阶段性减少有较好的响应关系：由浙闽泥质区北部至南部响应强度依次降低；在响应时间上存在滞后现象，且从北到南滞后时间增加，由北部的4～6年增加至南部的10～14年。总体来看，细颗粒组分更能反映长江流域变化信息，且泥质区的不同位置对流域变化信息的响应强度差异显著。
2021, 43(3): 116-125.
doi: 10.12284/hyxb2021051
摘要:
本文通过对南极斯科舍海东南部DC-11岩芯生物硅、有机氮、TFe2O3与有机氮同位素的年代学分析，重建了该海区3.4万年以来古生产力与环境演变历史。研究结果表明，生物硅、有机氮含量与南极温度变化基本一致，暖期高、冷期低；有机氮同位素值与南大洋海冰变化相吻合，暖期小、冷期大，冷期硝酸盐利用率大于暖期。从末次冰期、末次冰消期至全新世，研究区古生产力与环境变化显著，南极冷倒转等千年尺度的变化明显；海冰在气候、营养盐与古生产力之间起着重要的关联作用。冰期或冷期海冰的加强导致表层水层化加强，深层水及其营养盐的上涌减弱，表层海洋硝酸盐等相对匮乏，生产力降低。研究区现代与全新世铁供应充足，在风尘盛行的末次冰期和冰消期呈过剩状态，明显不同于亚南极。
本文通过对南极斯科舍海东南部DC-11岩芯生物硅、有机氮、TFe2O3与有机氮同位素的年代学分析，重建了该海区3.4万年以来古生产力与环境演变历史。研究结果表明，生物硅、有机氮含量与南极温度变化基本一致，暖期高、冷期低；有机氮同位素值与南大洋海冰变化相吻合，暖期小、冷期大，冷期硝酸盐利用率大于暖期。从末次冰期、末次冰消期至全新世，研究区古生产力与环境变化显著，南极冷倒转等千年尺度的变化明显；海冰在气候、营养盐与古生产力之间起着重要的关联作用。冰期或冷期海冰的加强导致表层水层化加强，深层水及其营养盐的上涌减弱，表层海洋硝酸盐等相对匮乏，生产力降低。研究区现代与全新世铁供应充足，在风尘盛行的末次冰期和冰消期呈过剩状态，明显不同于亚南极。
2021, 43(3): 126-134.
doi: 10.12284/hyxb2021001
摘要:
针对内孤立波在行进过程中遇到海底斜坡会对海底产生力的作用，不同坡度斜坡对内孤立波的动力响应应该存在差异。本文通过水槽中制造内波，对不同角度的斜坡对内孤立波的动力响应过程进行了研究。结果表明，内孤立波通过陆架斜坡上方，会造成斜坡沉积物超孔隙水压力的积累；在相同振幅条件下，缓坡沉积物动力响应的幅度比陡坡沉积物大；随着振幅的增加，缓坡发生动力破坏程度大于陡坡；在斜坡沉积物稳定性受到破坏之前，超孔隙水压力的积累和释放同时存在，内孤立波振幅的增大会加剧超孔隙水压力的释放。该结果对于斜坡沉积物在内孤立波作用下失稳破坏的动力学研究和斜坡稳定性分析将起到指导作用。
针对内孤立波在行进过程中遇到海底斜坡会对海底产生力的作用，不同坡度斜坡对内孤立波的动力响应应该存在差异。本文通过水槽中制造内波，对不同角度的斜坡对内孤立波的动力响应过程进行了研究。结果表明，内孤立波通过陆架斜坡上方，会造成斜坡沉积物超孔隙水压力的积累；在相同振幅条件下，缓坡沉积物动力响应的幅度比陡坡沉积物大；随着振幅的增加，缓坡发生动力破坏程度大于陡坡；在斜坡沉积物稳定性受到破坏之前，超孔隙水压力的积累和释放同时存在，内孤立波振幅的增大会加剧超孔隙水压力的释放。该结果对于斜坡沉积物在内孤立波作用下失稳破坏的动力学研究和斜坡稳定性分析将起到指导作用。
2021, 43(3): 135-145.
doi: 10.12284/hyxb2021049
摘要:
风暴潮是一种复杂的对众多因素敏感又备受关注的海洋现象。本文基于协方差局地化的集合卡尔曼滤波方法（EnKF），选择201810号台风“安比”登陆上海的风暴潮过程，首次将海洋站和FVCOM数值模拟的不同来源、不同误差信息、不同时空分辨率的风暴潮进行数据同化融合，获得了逐72 h的上海海域风暴潮的最优解，进行了同化结果评估验证，并给出了集合样本数和Schur半径设置范围。结果表明，实测计算和数值模拟的风暴增减水之间均方根误差为0.20 m，实测和同化计算的风暴增减水之间均方根误差为0.07 m，准确度提高了65%；独立观测和同化计算的风暴增减水均方根误差为0.09 m，集合离散度与均方根误差比值为0.90，同化效果较好且可信；同化后的风暴增减水能够较好地刻画双峰增水、台风眼增水、增水锋面等特征，对于风暴潮研究、数值模拟结果订正、海洋防灾减灾等有重要意义。
风暴潮是一种复杂的对众多因素敏感又备受关注的海洋现象。本文基于协方差局地化的集合卡尔曼滤波方法（EnKF），选择201810号台风“安比”登陆上海的风暴潮过程，首次将海洋站和FVCOM数值模拟的不同来源、不同误差信息、不同时空分辨率的风暴潮进行数据同化融合，获得了逐72 h的上海海域风暴潮的最优解，进行了同化结果评估验证，并给出了集合样本数和Schur半径设置范围。结果表明，实测计算和数值模拟的风暴增减水之间均方根误差为0.20 m，实测和同化计算的风暴增减水之间均方根误差为0.07 m，准确度提高了65%；独立观测和同化计算的风暴增减水均方根误差为0.09 m，集合离散度与均方根误差比值为0.90，同化效果较好且可信；同化后的风暴增减水能够较好地刻画双峰增水、台风眼增水、增水锋面等特征，对于风暴潮研究、数值模拟结果订正、海洋防灾减灾等有重要意义。
2021, 43(3): 146-156.
doi: 10.12284/hyxb2021027
摘要:
快速获取遥感影像水边线时空变化信息具有重要意义，滩涂水边线提取一直是遥感技术应用的难点问题。水边线在遥感影像上具有独特的空间关系与光谱特征。本文综合使用颜色模型变换法、信息熵计算法、最大类间方差法及边缘检测方法。以长江口崇明东滩为研究区，研究了Landsat-5卫星影像海陆对比度增强及不同尺度下的边缘提取，重点给出了基于热红外波段的水边线空间特征与光谱特征的计算方法，在面向对象技术框架下提出了一种顾及空间关系和光谱特征的遥感影像水边线快速提取方法。实验结果表明：(1)基于最大类间方差法的局部阈值分割法能够自动提取band 6的水边线，水边线连续、完整，空间信息丰富；(2)综合使用最佳指数法、离散度方法及颜色模型变换方法，能够有效增强海陆对比度，基于最大类间方差法的局部自适应Canny算子能够自动检测出增强后遥感影像高精度边缘；(3)利用水边线的空间关系和光谱特征，能够由计算机自动实现水边线的识别与连接工作；(4)本文提出的水边线提取方法速度快、自动化程度高，分别继承了阈值分割法的连续性强的优点和Canny算子定位精度高、细节呈现能力强的优势。研究结果对于海岸带动态变化、陆海相互作用机制、海岸带资源保护与开发及近海工程管理等研究具有重要的参考价值。
快速获取遥感影像水边线时空变化信息具有重要意义，滩涂水边线提取一直是遥感技术应用的难点问题。水边线在遥感影像上具有独特的空间关系与光谱特征。本文综合使用颜色模型变换法、信息熵计算法、最大类间方差法及边缘检测方法。以长江口崇明东滩为研究区，研究了Landsat-5卫星影像海陆对比度增强及不同尺度下的边缘提取，重点给出了基于热红外波段的水边线空间特征与光谱特征的计算方法，在面向对象技术框架下提出了一种顾及空间关系和光谱特征的遥感影像水边线快速提取方法。实验结果表明：(1)基于最大类间方差法的局部阈值分割法能够自动提取band 6的水边线，水边线连续、完整，空间信息丰富；(2)综合使用最佳指数法、离散度方法及颜色模型变换方法，能够有效增强海陆对比度，基于最大类间方差法的局部自适应Canny算子能够自动检测出增强后遥感影像高精度边缘；(3)利用水边线的空间关系和光谱特征，能够由计算机自动实现水边线的识别与连接工作；(4)本文提出的水边线提取方法速度快、自动化程度高，分别继承了阈值分割法的连续性强的优点和Canny算子定位精度高、细节呈现能力强的优势。研究结果对于海岸带动态变化、陆海相互作用机制、海岸带资源保护与开发及近海工程管理等研究具有重要的参考价值。
2021, 43(3): 157-164.
doi: 10.12284/hyxb2021043
摘要:
热液区沉积物接受了大量热液物质的输入，其矿物组成及地球化学空间分布特征是多金属硫化物勘探的有效指标。由于重力作用，洋中脊区域沉积物主要分布于低洼和平坦地形区。为了探索地形因素对热液区沉积物分布的影响规律，本文通过ArcGIS提出了一种基于地形数据的海底热液区沉积物分布趋势预测方法，并对西南印度洋中脊龙角区地形数据进行了分析，包括沉积物重力搬运方向提取、沉积物汇集量估算、海底沟谷提取和沉积物源区划分。通过与研究区底质解译结果进行对比验证发现，预测结果与研究区内沉积物的实际分布范围较为吻合，表明本方法在一定程度上可以有效地指示地形影响下海底热液区沉积物的分布情况。本方法对海底硫化物矿产勘探工作具有一定指导意义，可为海底沉积物取样站位设置与海底硫化物成矿远景区圈定提供参考依据。
热液区沉积物接受了大量热液物质的输入，其矿物组成及地球化学空间分布特征是多金属硫化物勘探的有效指标。由于重力作用，洋中脊区域沉积物主要分布于低洼和平坦地形区。为了探索地形因素对热液区沉积物分布的影响规律，本文通过ArcGIS提出了一种基于地形数据的海底热液区沉积物分布趋势预测方法，并对西南印度洋中脊龙角区地形数据进行了分析，包括沉积物重力搬运方向提取、沉积物汇集量估算、海底沟谷提取和沉积物源区划分。通过与研究区底质解译结果进行对比验证发现，预测结果与研究区内沉积物的实际分布范围较为吻合，表明本方法在一定程度上可以有效地指示地形影响下海底热液区沉积物的分布情况。本方法对海底硫化物矿产勘探工作具有一定指导意义，可为海底沉积物取样站位设置与海底硫化物成矿远景区圈定提供参考依据。
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