摘要: 利用WRF3.9.1模式对台风"安比"于2018年7月23日至24日北上至37°N以北造成的河北东北部、天津等地的大暴雨过程进行模拟,并对比了不同云微物理方案模拟的台风路径、结构、降雨分布,分析了云内水成物混合比差异与垂直运动的关系.结果表明:①各方案均能较好模拟出台风北上时的结构和强度,其中Morrsion2-moment方案对强降雨的时段、区域、中心雨量把握最准确.②台风主雨区云体内的云水粒子分布于0～8 km,0℃高度在4～5km,说明云体内存在大量过冷水.③强降雨时段,各方案模拟的垂直上升速度与小时雨强有较好的对应关系.同时雨区云顶高达10～15km,配合云团内的强上升运动,云中出现大量过冷水及固态水成物.④Thompson方案与Morrsion 2-moment方案的云霰混合比明显大于其他方案,并且云霰粒子、云水粒子在0℃以上有大量重合,二者是云中贝吉龙过程的关键因素,对降雨量有着直接影响.⑤各微物理方案模拟的云体内部垂直上升运动区强弱与小时雨强大小相关性较好.本研究可以为改进适用于台风的云微物理方案提供方向,还加深了云微物理过程对台风降雨的认识.

摘要: 海潮负荷形变是我国沿海GNSS实时观测的重要误差源之一,分析和确定最优海潮模型进行负荷改正,有助于提高GNSS解算精度和可靠性.利用沿海33个验潮站连续3a的实测潮位资料,以8个主要分潮(M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1和Q1)的潮高和方根(Root Sum Squares,RSS)为评价指标,对最新全球海潮模型FES2014、EOT20和TPXO9在中国沿海的模型精度进行评估.结果表明:3种最新海潮模型相比其前期版本(FES2004、EOT11a和TPXO7.2),在中国沿海的模型精度整体改进幅度分别为72.39％、67.73％和31.37％;3种最新海潮模型中,FES2014在中国沿海的RSS均值和标准差分别为7.91和7.75cm,模型精度相对最高,EOT20的模型精度略低于FES2014,二者精度均显著优于模型NAO.99jb和NAO.99b(后两处模型在先前研究中被认为在中国沿海精度较优),TPXO9的模型精度则相对较差,仅略优于NAO.99b.同时,分析结果也显示FES2014、EOT20和TPXO9等模型均有其最佳适用区域或地点,在中国沿海GNSS数据精细批处理中,可根据需求选用合适的海潮模型.

摘要: 为了更好地研究厄尔尼诺事件对南海(South China Sea,SCS)温跃层深度(Thermocline Depth,TD)的影响,基于再分析资料,本文分析了 1958-2010年南海温跃层深度对厄尔尼诺事件响应的空间特征.分析表明,在厄尔尼诺事件期间,南海温跃层深度异常存在空间分布不对称性,这种不对称性主要表现为南北不对称性.与中部型厄尔尼诺事件相比,南海温跃层深度对东部型厄尔尼诺事件的响应要更强.西北太平洋异常反气旋(WesternNorth Pacific Anomalous Anticyclone,WNPAC)是连接厄尔尼诺现象和南海风场异常的重要桥梁.厄尔尼诺事件通过WNPAC使得南海风场异常具有南北不对称性,再进一步导致温跃层深度异常的南北不对称性;WNPAC的差异以及WNPAC导致的南海风场的差异是南海温跃层深度在不同厄尔尼诺事件中存在差异的关键原因.

摘要: 巴伦支海和喀拉海区域是北极海冰变化最显著的地区之一,由于该区域海冰厚度和海冰流速观测数据的不完整,对于巴伦支海和喀拉海区域海冰体积时空变化特征的认识还不够完善,对引起该区域海冰变化的关键过程及海冰对热力学因素的响应理解也不够清晰.本研究综合利用1991-2019年海冰流速和海冰厚度再分析数据与海冰流速模式数据,定量分析了巴伦支海和喀拉海区域海冰变化的主要贡献来源.结果表明,相较于外部的海冰输运变化,局地海冰变化贡献是该区域海冰总体积变化的关键过程.外部海冰的贡献主要由斯瓦尔巴群岛与北地群岛之间的海冰向外输出增加和内向输入减少共同作用引起.在局地海冰变化中,海冰体积减小主要由喀拉海和巴伦支海北部以及喀拉海南部海冰厚度减小所致.区域内海冰分别和海表温度以及地表气温呈现较为显著的负相关性变化.海冰与海表温度高相关性区域的分布与海表温度增暖较快的区域相一致,春、夏季主要位于巴伦支海,秋、冬季扩大至巴伦支海和喀拉海大部分区域.海冰与地表气温之间的平均相关系数高于与海表温度的相关系数,高相关性区域的分布与海冰厚度减小明显的区域分布相似.

摘要: 热带气旋的精准预报具有重要的社会、经济效益,是科学家研究与关注的重要问题.为了更充分、更全面地认识热带气旋变化规律,及时发现处于发生、发展期的热带气旋,实现更精准的预报,热带气旋的海上观测是必不可少的.对热带气旋的观测伴随技术的进步,表现出从点到面、从面到综合观测的趋势.本文从星基观测、空基观测、移动观测、锚系观测以及综合观测试验等方面,简述了热带气旋海上观测方面取得的应用进展.上述不同观测平台和手段,在实际应用中表现出了不同的价值与能力,且均有其优缺点.研究需求及综合观测试验结果证明将陆基、海基、空基和星基平台和设备进行全方位立体组网观测,以发挥各自的优势是热带气旋海上观测未来的发展趋势.

摘要: 2015年至今,秦皇岛近岸海域连年发生绿潮灾害,造成严重社会影响和经济损失.微观繁殖体作为绿潮藻的种源,在绿潮的发生过程中起着十分重要的作用.为此,于2020年5月至9月对秦皇岛绿潮暴发较为严重的金梦海湾海域(119°32 ′54″～119°33′00″E,39°52′45″～39°53 ′30″N)进行采样调查,分析了绿潮暴发区水体和沉积物中微观繁殖体的时空特征、种类组成及主要影响因素.结果 表明:秦皇岛绿潮暴发区和邻近海域水体,以及沉积物中绿藻微观繁殖体丰度均在6月较高,在7月和8月较低;绿潮影响区微观繁殖体丰度高于非影响区;0～5 cm表层沉积物的微观繁殖体丰度远高于5 cm及以深的沉积物;水体与沉积物中的微观繁殖体分布特征与海域海藻生物量和环境因子密切相关,两者丰度与绿潮发生区悬浮海藻和海藻场定生海藻的生物量呈显著的正相关关系;微观繁殖体丰度与温度、盐度呈负相关关系,与可溶性无机氮呈正相关关系.该研究将为进一步阐明秦皇岛绿潮发生的关键过程及防灾减灾提供支撑.

摘要: 卷积神经网络是当前应用最广泛的图像识别算法,利用大量数据对网络进行训练,即可达到快速、高效地对图像进行识别的目的 .由于卷积神经网络结构众多,且同一数据在不同网络表现也不尽相同,为了选择适用于分析沉船声呐数据的网络,使用Python搭建LeNet 5、AlexNet、VGG、GoogLeNet、ResNet系列(ResNet50、Res Net101、ResNet152)、DenseNet系列(DenSeNet121、DenSeNet169、DenSeNet201、DenSeNet264)六种共11个卷积神经网络结构,以侧扫声呐沉船影像为数据集进行实验.结果 表明,DenSeNet121是6种网络中最适合用于水下沉船图像识别的网络结构.

摘要: 利用遥感大数据平台GEE(Google Earth Engine)和GIS (Geographic Information System)技术,结合19842018年水文和气象等资料,对黄河三角洲地区岸线变迁的时间序列变化进行趋势分析,并研究河口岸段面积与年输沙量、年径流量、黄河三角洲年降水量的关系.分析结果表明,19842018年黄河三角洲总面积呈先增长后逐渐减少的趋势,转折点发生在1998年;莱州湾岸段和人工岸段面积因固岸工程的建设基本维持稳定;刁口河岸段面积呈下降趋势,主要由于黄河改道后失去水沙补给,同时受到海水动力作用侵蚀显著;河口岸段面积受输沙量、径流量和降水量影响,存在"后效"影响,面积呈增长趋势,但随着水沙补给的减少增长速度逐渐变缓.总体来说,入海泥沙量、径流量和降水量是影响黄河三角洲面积的重要因素,但随着人工海岸的增多以及源头水沙量减少等因素,黄河三角洲面积受非自然因素的影响越来越大.

摘要: 受大深度水体的影响,传统的海面拖曳式多道地震技术在进行深水地层探测时,目标地层深度处的菲涅耳半径非常大,水平分辨率低,难以满足海域天然气水合物高精度探测需求.针对海面拖曳式地震探测技术存在的上述问题,设计了一套可以在2000 m水深近海底作业的地震探测系统.应用耐压透声发射阵技术,克服了20 MPa外压环境和瞬时内压冲击对等离子体震源子波幅频特性的不利影响,研制的深拖等离子体震源的声源级达到214 dB,主频低于1000 Hz;水下控制中心采用集成SoC片上系统设计,可以对震源进行定距激发控制,进行近海底多道地震数据的连续采集.系统在2019年深海试验拖曳最大深度达2025 m,测试剖面数据显示最大地层穿透深度达380m,纵向分辨率＜2 m,横向分辨率＜10 m,为深水海域沉积地层的深拖高分辨率地震探测提供了技术支撑.

摘要: 对渤海北岸大凌河冲积平原的LZK06孔上部60 m沉积物开展了粒度测试,分析了粒度特征变化规律,探讨了控制粒度特征变化的因素及其对环境演化的指示.结果 显示,LZK06孔沉积物以下部陆相沉积和上部海陆交互相沉积为特点.LZK06孔沉积物粒度整体较粗,指示了较强的沉积水动力.整体上海相沉积物粒度略粗于下伏陆相沉积物.地层年代学结果表明,LZK06孔上部60 m记录了渤海北岸25万年来经历了3次主要的海退—海侵过程.影响钻孔沉积物粒度特征变化的主要因素可能是古气候变化背景下的大凌河沉积水动力强度和携沙量的变化.在高海面时期,潮汐和波浪对沉积物粒度起到后期改造作用.

摘要: 针对传统海表盐度的物理机制反演模型拟合过程复杂且反演精度不高等问题,借助大范围、全天时、L波段探测的SMAP卫星微波海洋遥感产品,以北太平洋(135°～165°E,15°～45°N)范围为研究海域,利用深层神经网络(Deep Neural Network,DNN)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)建立海表盐度(Sea Surface Salinity,SSS)遥感反演模型.验证结果表明:DNN与SVM模型测试集反演SSS与Argo(Array for Real time Geostrophic Oceanography))实测SSS的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)分别为0.1790和0.2570,平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)为0.1293和0.1821,最小绝对误差为0.6426和2.0380,最大绝对误差为1.3241和2.3732,反演模型数据与实测Argo数据拟合后的的相关系数分别为0.89和0.84.总体来看,DNN模型比SVM模型的反演精度更高,但两者均显著提高了SMOS盐度产品精度,能够为相关研究提供数据支撑.

摘要: 东海及其邻近海区是受热带气旋影响较为严重的区域,研究该海域的热带气旋风灾风险有助于防灾减灾.选取19802019年影响该海域的587个热带气旋资料,利用Holland经验风场模型获得该海域热带气旋风场数据集,参照Simpson风灾指数方法,构建联合风速及其累计时间的风灾指数.结果 表明:①东海及其邻近海区大部分海域受热带气旋影响,都会出现最大风速超过30 m/s.②进入20世纪,东海热带气旋风速有增强的趋势,每10a的平均增速约1.6 m/s.③近岸海域最大风速主要发生在7月中旬至9月中旬.④从宁德至温州近岸海域的风灾等级相对较高,且风灾等级向南北两侧呈递减趋势.

摘要: 基于水下滑翔机观测资料,对南海北部一个反气旋涡旋的温度细结构进行了特征分析.温度细结构强度由温度的脉动值确定,并随着尺度的增加呈指数衰减.在垂直方向上,细结构强度随着深度的加深而减弱,细结构特征在海洋表层(0～100m)和表层以下(＞100 m)存在显著区别.表层内,垂向混合和水平混合对细结构强度均有贡献,细结构强度大.在表层以下,约100～400m深度范围,因为水平混合减弱和双扩散作用,细结构主要表现为盐指现象导致的阶梯状结构.在水平方向上,表层内细结构强度随尺度的衰减在涡旋内部小于涡旋外部,且由于涡旋内部变形小于涡旋外部,细结构强度自涡旋中心向外逐渐增强,表层以下的盐指在涡旋内部更明显,其垂向范围大于涡旋外部.此外,细结构存在显著的日变化特征.表层内,因为夜间发展的对流混合会削弱细结构特征,相对白天而言,夜晚的细结构强度更弱,衰减速度也更快.由于温跃层深度的日变化特征,会使得表层以下也存在显著的日变化特征,并影响细结构强度变化,表现为白天弱而夜晚强的特征.

摘要: 基于吕宋岛附近海域1985-2020年的海表温度、风应力和海面高度等卫星资料,分析吕宋冷涡(Luzon Cold Eddy,LCE)强度及中心位置的年际及长期变化趋势,探讨风场和黑潮入侵在LCE变化过程中的作用.结果 表明:35 a来,LCE整体呈现减弱趋势,其中心位置最大概率出现在(117°54′E,18°06′N)附近,且存在向西北方向偏移趋势.经验模态分解结果显示:LCE强度和位置的年际变化存在2～3 a、6～7 a以及12～13 a左右的本征周期,其中以3 a左右周期的模态为主导.信息流因果分析显示:LCE强度变化与风应力和风应力旋度互为因果,LCE对风场的影响大于风场对LCE的影响.在3 a时间尺度上,LCE主要受到风的影响,而在10 a以上长时间尺度上,LCE变化则与黑潮入侵更相关.

摘要: 采用一种海面高度异常(Sea Level Anomaly,SLA)对热带气旋响应的合成分析方法,即根据热带气旋的路径位置和运动方向对海面高度异常进行插值、旋转和平均,得到不同热带气旋强度下,以热带气旋最佳路径点为原点的海面高度异常场.利用该方法,基于Aviso卫星高度计数据和中国气象局热带气旋最佳路径数据,得到了1993-2018年期间西北太平洋海面高度异常对热带气旋响应的特征.结果 表明:热带气旋过境对海面高度有显著的影响,在热带气旋到达时刻的7d之前,海面高度已经开始下降,海面高度异常变化较小;热带气旋经过时,路径中心海面高度明显降低,其右侧海面高度升高;在热带气旋经过6～7 d之后,海面高度降到最低值,随后缓慢升高.热带气旋经过海面时,其风速和移动速度对海面高度变化均有不同程度影响.随着风速增大,海面高度降低值也会增大.风速大于51.0 m/s时海面高度最大降幅达10.93 cm.热带气旋移动速度越慢,对海面高度影响越大.移动速度小于5 km/h时,海面高度最大降幅为19.79 cm.

摘要: 南海"三沙永乐龙洞"是目前全球已知最深的海洋蓝洞,具有独特的结构和科学研究价值.根据2017年5月中旬—2017年6月上旬对永乐龙洞及其邻近海域的综合科学考察数据和资料,对龙洞内外浮游植物群落结构进行了比较研究.研究海域水采和网采浮游植物样品共鉴定出浮游植物166种,生态类型以广温广布型类群和热带暖水性类群为主,物种数和细胞丰度以硅藻(103种)和甲藻(57种)占主导,其它包括金藻(2种)、绿藻(2种)和蓝藻(2种).永乐龙洞内浮游植物有63种,细胞丰度平均值为3.02×103个·L-1,主要优势种为菱形藻(Nitzschia spp.)、新月柱鞘藻(Cylindrotheca closterium)和舟形藻(Navicula sp.)等,种类多样性指数和均匀度平均值分别为2.02和0.76;洞外深海区浮游植物有130种,细胞丰度平均值为1.89×103个·L-1,主要优势种为菱形藻(Nitzschia spp.)、角毛藻(Chaetoceros spp.)、菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides)和伏氏海线藻(Thalas-sionemafrauenfeldii)等,种类多样性指数和均匀度平均值分别为3.13和0.87.浮游植物主要分布于光照条件较好的上层水体,细胞丰度高值对应于叶绿素a次表层最大值所在水层.Jaccard相似性指数表明永乐龙洞内与洞外深海区浮游植物种类组成有差异,主要体现在永乐龙洞内浮游植物物种数和多样性指数显著低于洞外深海区的.洞内外海水的有限连通性可能是永乐龙洞内外浮游植物群落差异的重要原因.

摘要: 环节动物多毛纲是大型底栖生物重要类群,对其生物多样性和区系分类的研究,有助于分析人类活动和全球气候变化对生物的影响.之前我国底栖多毛类的多样性研究主要集中在黄海等局部海域.现系统整理渤海、黄海、东海和南海(未包含三沙海域)底栖多毛类的物种名录,并计算了分类多样性指数和相似性系数.结果表明,平均分类差异指数(Δ+)东海最高,达93.23;渤海最低,为90.56.而分类差异变异指数(Λ+)渤海最高,达277.83;东海最低,仅210.45.科级和种级的相似性系数表明,科级水平上4个海域间的相似性均较高,种级水平上渤海和黄海的相似性最高,达0.486;渤海和南海的相似性最低,仅0.128,表明4个海域的底栖多毛类有明显的区系分类差异.通过分析底栖多毛类生物在中国近海的分类多样性差异,初步探讨中国海底栖多毛类的动物区系,以期加深对我国底栖多毛类多样性的认识,为中国海多毛类的多样性研究提供科学依据.

摘要: 依据改革开放40a来胶州湾营养盐状况历史资料以及2018—2019年的现场调查,对胶州湾营养盐历史变化过程及其生态效应进行了系统分析.结果表明:营养盐的浓度变化大致以2008年为分界节点,在2008年前胶州湾溶解无机氮(DIN)浓度呈现持续上升趋势,而溶解无机磷(DIP)、活性硅酸盐(Dsi)浓度则先略有减少后快速增加;2008年后胶州湾3种营养盐浓度均快速减少.营养盐限制状况由20世纪80年代初期的氮限制、20世纪90年代的硅限制转变为目前的磷限制.胶州湾Chl a年均质量浓度一直在3μg·L-1上下波动但近年来则呈下降趋势,浮游动物生物量1994年后大幅度增加.分析发现,入湾营养盐通量的增加和海域面积缩小是2008年前胶州湾营养盐浓度增加的主要原因,而近十几年来胶州湾环境综合整治措施的大力实施则是氮、磷营养盐浓度减少的主要原因.2010年以前贝类养殖是控制胶州湾浮游植物生物量的主要因素,但近年来溶解无机磷浓度的减少和浮游动物生物量的增加是Chl a质量浓度呈下降趋势的主要原因.

摘要: 黄、渤海是我国重要的海洋经济渔业开发区域,海水中痕量金属的含量及其存在形态会对海洋环境、海洋渔业产生重要影响.随着近年我国痕量金属采集与分析测试技术的发展,数据的准确性有了新的提升.2016-06—07采集黄、渤海40个站位的海水样品,测定其溶解态金属Cd的总浓度,并应用电化学方法(阳极溶出伏安法)分析Cd存在形态.结果表明,渤海海水中的总溶解态Cd浓度是南黄海海水中的2～3倍,这可能与渤海海水停留时间较长,水深较浅,周边较多河流输入有关.20％～92％以上的溶解态Cd是以有机络合物形态存在,以自由离子态存在的Cd浓度不超过100 pmol/L,低于Cd对浮游生物的毒性阈值.渤海比黄海的金属配体浓度高出2倍以上,高值出现在黄河口周围海域,表明黄河水携带较多有机配体输入.推测我国近海有机配体来源可能包括陆源输入、沉积物再悬浮的解析过程以及藻类分泌.研究还表明,黄、渤海海水中溶解态Cd的有机配体络合常数较其他海域的稍高,这与我国近海废、污水排放的有机络合配体类型有关.

摘要: 基于409个表层沉积物样品黏土组成的分析测试结果,结合周边河流沉积物黏土矿物组成数据,研究了渤海—北黄海底质沉积物中黏土矿物的分布特征、来源和输运趋势.渤海—北黄海底质沉积物中黏土矿物组分质量分数从高到低依次为伊利石(70％)、高岭石(12％)、绿泥石(11％)和蒙皂石(7％).根据沉积物黏土矿物的组成和分布特征,可以把研究区分为2个区和6个亚区.I区物质来源主要为黄河,分布在黄河口外,向东北延伸至渤海海盆、东南向经莱州湾再向东北延伸至北黄海南部海域;II区物质来源主要为潍河、六股河、滦河和辽河等,还包括海岸侵蚀物质,主要分布在辽东湾、渤海湾北部和北黄海北部等海域.黏土矿物的输运和分布除了受到物源的影响外,主要受渤海环流的控制.