基于复杂网络的海洋涡旋移动特征研究——以南海为例

海洋涡旋作为一种快速连续变化的海洋现象,如何分析和挖掘其移动特征成为当前海洋涡旋定量研究的重点。本文引入空间数据挖掘的社区网络划分方法,将涡旋过程看作复杂的移动网络,对涡旋移动的聚集性特征进行探索和分析。首先,以网格为统计单元对1992-2011年近20年南海海洋涡旋移动数据进行组织,基于图论模型构建了涡旋瞬时移动（TP）,涡旋移动起止点（OD）,涡旋最小描述距离的特征点移动网（MDL）和涡旋过程移动再生数据（RSP）4种状态的海洋涡旋的移动网络图;其次,采用基于快速模块度优化的区域划分方法分别得到4种状态下涡旋移动的聚集性区域;最后,利用弦图对区域内和区域间涡旋移动规律进行了可视化分析,发现海洋涡旋的RSP数据能够弥补原始涡旋移动数据在区域划分方法中呈现的数量不足的问题,能够在足够数据量的情况下,有效地发现从起点到终点的主要移动通道和涡旋移动的聚集性区域,这些区域反映了南海涡旋从其产生、发展到结束整个演化过程的聚集性特征。     

印度洋中尺度涡遥感调查和验证

海洋湍流的基本结构之一是各种尺度的涡旋,既有构成背景场流的随机小尺度涡旋,又有在统计意义上存在拟序结构的中尺度涡。针对印度洋广泛存在的中尺度涡,研究使用长时间序列、空间分布均匀的卫星测高数据,开展了印度洋中尺度涡遥感调查和结果验证。结果显示,印度洋中尺度涡主要分布在南印度洋南极绕极流区域、澳大利亚西部海域、莫桑比克海峡以及北印度洋的阿拉伯海以及孟加拉湾。北印度洋由于空间区域所限,其中尺度涡生命周期和移动距离均较小;而南印度洋存在大量长生命周期的中尺度涡,部分涡旋可以横跨整个南印度洋运动。基于ARGO现场观测数据以及多源海洋三维再处理数据,对中尺度涡遥感调查结果进行了验证,中尺度涡表层遥感信号与水下温度信号显示了较好的一致性。     

多重分形方法在涡旋遥感信息处理提取中的应用研究

目前提取遥感影像中的涡旋信息主要用边缘探测技术,例如Canny算子和Hough算子等,然而由于涡旋信息和遥感影像本身的复杂性和模糊性,用传统的方法不能取得理想的提取结果.基于多重分形技术,利用海洋涡旋信息的物理特征时空形态的自相似性来提取涡旋,用NASA MODIS,Sea WiFS和NOAA在典型海区如边界流的卫星影像进行试验,研究结果表明,用多重分形方法获取的涡旋信息非常有利于对海洋涡旋的深刻认识和分析研究.     

基于角动量模型的流场涡旋提取方法

分析海洋流场数据进行流场涡旋提取是流场可视化的重要方法。通常实际存在的涡旋具有不规则性,导致涡旋的提取通常需要复杂的计算。本文分析流场数据中涡旋的特点,提出一种基于角动量最大值模型提取涡旋的方法。建立角动量模型计算获得近似涡旋中心点,然后通过空间聚集分析和流场信息熵的计算来提取区域内涡旋。实验结果表明,与传统的提取方法相比,该方法不需要通过复杂计算即可提取涡旋区域并保证准确度,可以应用于不同空间分辨率的数据,同时解决了流场信息熵计算时鞍点对涡旋影响的问题,对于弱涡旋也有较好的提取效果。     

基于客观方法的海洋三维涡旋核心线提取

涡旋核心线是海洋中尺度涡旋结构的重要组成要素,涡旋核心线提取和可视化对于切入中尺度涡三维结构研究、开展海洋物质能量垂直运输分析具有重要意义。本文基于客观参考框架和准则,提出了使用客观化的流场参数得到区域,并提取其山谷线作为涡旋核心线的方法,实现了对海洋三维结构中尺度涡旋核心线的提取和可视化。首先,引入了最优局部参考系,使速度、速度梯度等测度转换为在运动的参考系下保持不变的客观量,提升了在海洋科学实践中的可靠性和实用性。其次,针对含有垂向速度的海洋三维流场数据,计算其空间雅可比矩阵,展示了涡旋核心区域的三维结构,实现了海洋涡旋研究从二维到三维的提升。最后,分别在多个半径大小播撒流线种子点,分析不同旋转方向的涡旋,对已提取的涡旋核心线实验结果进行验证,证明了客观海洋三维涡旋核心线提取方法的有效性及可行性。     

海洋标量数据的三维动态可视化系统研究

为了实现海量、多源、异构、多维、多格式、动态等特性海洋标量数据的三维集成可视化,设计了基于服务思想、面向通用标量数据格式的三维虚拟可视化体系架构,构建了海洋三维可视化原型系统,并对其体系架构和功能设计进行了详细阐述;采用基于几何对象的可视化方法,结合LOD动态调度、表面纹理及快速查询等关键技术,实现了海洋标量场数据的高效、快速三维动态可视化、要素值查询及时序分析等功能。该研究可为其他海洋环境要素数据的可视化与分析提供思路与技术借鉴。     

基于深度学习的中尺度涡检测技术及其在声场中的应用

针对海洋中尺度涡的检测与参数提取问题,本文使用中尺度涡SAR图像数据集,提出基于深度学习的EddyYolo目标检测模型进行中尺度涡的涡旋中心和涡旋水平尺度的多目标检测,并且提取涡心位置和涡旋水平半径等参数.实验结果表明:本文提出的EddyYolo模型实现了涡旋中心和涡旋水平尺度的多目标检测,检测准确率达到94%.在此基础上,结合二维高斯涡模型和三维中尺度涡模型,本文提出了基于卫星遥感与声学对中尺度涡的联合建模方法.     

基于GIS 的南海中尺度涡旋典型过程的特征分析

以具有复杂时空演变过程的海洋中尺度涡旋为研究对象,以定量表达和组织涡旋典型过程案例为前提,基于Global NLOM(Naval Research Laboratory Layered Ocean Model)所得的SSH(Sea Surface Height)、SST(Sea Surface Temperature)和表层海流场,对海洋中尺度涡旋进行综合辨认和动态跟踪。以南海为例,通过提取涡旋典型过程中的典型状态,建立中尺度涡旋典型案例库。然后以库中所有过程案例为对象对涡旋进行GIS(Geographic Information System)时空特征分析。所得结果为:(1)南海中尺度涡旋整体上呈东北-西南向分布,涡旋水平移动速度为3~16 cm/s,平均速度为8.4 cm/s。(2)大部分涡旋向西移动。春夏季涡旋主要向西北方向移动,秋冬季涡旋主要向西南方向移动。(3)南海东北部涡旋主要集中在9~10月以及次年的1~2月发生,涡旋先向西北方向移动,后又转向西南方向移动,大部分中尺度涡旋不能西移太远。南海中部气旋涡主要发生在冬、春两季。一部分涡旋沿陆坡向西南运动,其中一些反气旋涡沿南海海盆向西运动。南海东南部在研究期内只有反气旋涡出现,向西或西北偏西运动,这里的涡旋比较弱,但移动距离较长,也有较长的生命周期。南海西南部夏季出现的涡旋多于冬季,且夏季的绝大部分涡旋以偶极子结构出现,该区域涡旋移动的距离较小。该研究引入GIS技术,基于大量时空数据对具有复杂时空特征的中尺度涡旋的信息进行组织、存储,以期通过对涡旋生消过程的时空分析来揭示其演变规律,为进一步研究海洋涡旋的空间推理预测奠定了坚实的基础。     

海洋遥感数据快速分发与服务技术系统设计与实现

海洋遥感数据快速分发与服务技术系统是针对我国海洋系列卫星数据实时获取和应用中存在的瓶颈问题设计的一套数据共享与服务系统,整个系统覆盖了从多源数据管理、专题产品处理、数据快速分发到数据综合分析应用全业务链条。通过地面专网和宽带卫星通信与北斗短报文的数据发布系统,向用户提供及时的海洋遥感数据服务与技术支撑,解决海洋遥感数据分发的"最后一公里"问题,提高海洋遥感数据的分发和共享服务能力。     

海洋地图服务平台建设研究与实现

随着我国海洋信息化的发展,海洋空间地理信息在海洋各个领域的应用越来越多,基于海洋空间地理信息的系统集成和专题应用日益普遍。基于ArcGIS平台制作发布矢量基础地理底图、地形基础地理底图和遥感影像基础地理底图等多种类型的海洋空间地理信息数据服务。基于SmartEarth平台制作发布海洋三维球体服务,将多比例尺海洋空间地理信息数据服务化并共享应用。应用ESB总线技术、Portal技术、多源栅格数据分布集成技术构建海洋地图服务平台,实现数据的二三维可视化展示、空间查询分析、空间处理分析、在线专题制图、地图服务生产、个性化API调用等功能,提高海洋空间地理信息资源的利用率。     

斑鮰Ictalurus punctatus(Rafinesque)在贫困区高产养成试验

本文报导了从1990年3月10日—11月12日,在山东省临朐县进行的斑鮰养成试验。该试验除使用鲤鱼用配合颗粒饲料外,均采用传统的饲养方法;适时、适量冲换新水;一冬令鱼种规格、数量和种间搭配比例适宜;饲料按“四定”措施,历经247天的饲养通过验收、鉴定,亩净获斑鮰266公斤,花、白鲢206.5公斤,其它29.8公斤,合计502.3公斤/亩。其中,斑鮰占53％,成活率94.9％。为山东省的坑塘、涝洼地和水库网箱、湖泊、网围增添了新品种,也为淡水创汇渔业奠定了基础。     

淀山湖主要放流鱼种鲢和鳙生长的研究

本文根据2006-2008年淀山湖鲢鳙标记回捕数据以及刺网调查数据,研究了淀山湖鲢鳙的生长,根据鱼类体长推算公式分别推算出鲢鳙的生长指标;并计算出淀山湖鲢鳙的体长体重关系和肥满度.体长和体重关系分别为鲢:W=6×10-5 L2.8371,(n=216,R2=0.8886);鳙:W=5×10-5L2.5609,(n=55...     

围隔实验中水柱颗粒物色素的动态研究

用高效液相色谱法(HPLC)研究了围隔实验过程中水柱颗粒物主要色素的组成及动态变化,并就滤食性鱼类鲢对水体主要色素代谢的影响进行了讨论。结果表明:水柱中的主要色素有叶绿素a、异黄素、岩藻黄素、黄体素、玉米黄素和蓝藻叶黄素等,未放鱼的围隔中实验后期各种色素含量均降低到最低水平,有鱼的围隔中鱼类密度越高则色素含量降低越多。未放鱼的围隔中叶绿素a代谢产物———脱植基叶绿素a、脱镁叶绿素a、脱镁叶绿酸a与叶绿素a的比值均大于其它围隔,有鱼的围隔中鱼类密度大的这几个比值也比较大。     

军曹鱼的分子遗传特性研究

采用随机扩增多态性DNA(RAPD)和线粒体DNA(mtDNA)的限制性片段长度多态性(RFLP)分析方法对广东湛江近海军曹鱼Rachycentron canadum的分子遗传学特征进行了研究。RAPD研究结果显示17个引物共检测到119个位点,其中多态位点比例P为80．85％,遗传相似系数S为0．7400,遗传距离D为0．2600,Nei基因多样性指数H为0．3009,Shannon信息指数I为0．4498。结果表明,军曹鱼的遗传多样性比较丰富。用19种识别5、6碱基的限制性内切酶对军曹鱼的mtDNA RFLP进行了分析研究,构建其mtDNA物理图谱;用引物5’-GTG ATC TGA AAA ACC ACC GTT G-3’和5’-AAT AGG AAG TAT CAT TGC GGT TTG ATG-3’扩增线粒体细胞色素b区段,得到稳定的850bp大小的特异性条带,用18种识别4-6碱基的限制性内切酶对扩增片段的限制性长度多态性进行分析,并测定其序列。     

1993年冬季所罗门群岛─关岛断面地转流的初步分析

根据1993年1─2月“实验3”号考察船在霍尼亚拉港（瓜达尔卡纳尔岛）至关岛的断面观测的温、盐度资料，分析了该断面上的地转流结构，计算了南赤道流及北赤道逆流的地转流流速和流量。结果表明：在纬线方向上E向流与W向流呈带状分布，在垂向上也多为E向流与W向流交替出现。在南赤道流和北赤道逆流中都夹有与主流向相反的流动，它们的流量分别约占主流向流量的1／3和1／5。文章还将分析计算结果与手头掌握的文献报道的结果作了比较。     

东山湾棘皮动物生态学研究初报

本文根据1981年7月至1982年8月在福建东山湾进行周年综合调查所获样品及有关资料,分析报道湾内棘皮动物的种类组成和分布、数量分布和季节变化及与环境因子的关系。     

海鱼AChE监测海水有机磷农药的可行性研究

有机磷农药(OPs)对乙酰胆碱酯酶(AChE EC 3.1.1.7)具有专一性抑制作用,因此AChE常作为淡水和土壤OPs污染的特异性标识物(biomarker).本文在海水背景下,通过测定两种有机磷农药(马拉硫磷和甲基对硫磷)对海洋鱼类-鲈鱼[Lateolabrax japonicus(cuvier)]脑组织AChE的抑制效应,分析了海鱼AChE监测海水OPs的可行性.结果显示,抑制时间为20min时,抑制程度达到相对稳定;在低浓度OPs抑制下,纯酶液比粗酶液表现出更好的敏感性,对马拉硫磷和甲基对硫磷的灵敏度分别达到0.28μg*L-1和0.2μg*L-1;在一定浓度范围内,AChE活力对OPs具有显著的线性响应.研究表明,利用鲈鱼AChE指示和监测海水OPs的微污染是完全可行的.     

海洋无脊椎动物体内能量物质--磷酸精氨酸的研究进展

磷酸精氨酸是无脊椎动物体内一种重要的磷酸原,它能够给机体提供一个ATP的缓冲库,从而保证机体的能量供应处于平衡状态,并进而提高机体的抗应激能力。本文综述了无脊椎动物体内磷酸精氨酸的功能、其含量在应激状态下的变化、在运动中的作用以及动物体内的磷酸精氨酸含量等的研究进展。     

新一代地理信息系统(GIS)发展趋势浅议

从GIS技术功能、应用及GIS硬件、软件、数据及模型4要素论述了信息时代GIS的特点和发展趋势,并对地理信息系统(GIS)认识和发展趋势的争论作了总结.     

细胞穿膜肽转导大型海藻及对其光合作用的影响

细胞穿膜肽能够介导外源物质进入细胞,是一种简单高效的分子运输手段。传统的大型海藻外源物质转导方法较为复杂,并且效率偏低。目前尚没有将细胞穿膜肽应用于大型海藻的报道。本实验利用细胞穿膜肽九聚精氨酸(R9)对浒苔、紫菜和海带这三种常见的大型海藻进行转入,观察其转导效果,并测定转导后藻体光合作用效率的变化。实验结果表明,细胞穿膜肽R9能够成功的转入三种大型海藻,转入的效率与藻体细胞壁结构有一定联系;转导后藻体的Fv/Fm、ETR(I)和ETR(II)没有明显变化,说明R9对大型海藻的光合作用没有负面影响。本实验建立了一种新型的大型海藻外源物质转导方法,为今后的大型海藻育种,分子转化以及外源物质转入机制等研究奠定了基础。