石油污染水体油浓度及后向散射系数垂向变化特性分析

【目的】探讨石油污染水体油浓度及后向散射系数垂向分布特性,为研究石油类污染水体水下光场变化奠定基础。【方法】于2018年8月25-27日在大连港采用站点固定、时间随潮汐变化的观测方式,测量不同深度的油物质和悬浮物浓度,以及含油水体的后向散射系数(backscattering coefficient, bb)。【结果】油浓度随深度的变化比较复杂,未呈现明显的逐渐下降或者逐渐升高的趋势;不同波段的bb随着深度的变化趋势是一致的;在量级上,bb值最小对应的波段是700 nm,其次是590 nm波段,最大是510、470、442和420 nm,且这4个波段的bb值差别不大;水体后向散射系数bb随深度的变化可以分为陡增型、平缓增加型和单峰型等三种类型。【结论】在含油水体中油浓度和后向散射系数的垂向变化受到潮汐的影响,处于不同涨落潮时不同来向的海水其组分含量不同;石油物质通过吸附在悬浮颗粒物表面形成一个双层结构,共同影响着水体的后向散射系数。     

夏季珠江口水域营养盐分布特征及其富营养化评价

【目的】研究夏季珠江口水域氮、磷营养盐的时空变化特征及其富营养化水平。【方法】基于珠江口水域2006-2010年夏季水文水质多要素观测资料,采用Pearson相关分析法,分析水文泥沙对氮、磷等营养盐的的驱动作用,评价该水域富营养化状况并阐明其主要环境问题。【结果】珠江口水域环境因子区域分布差异显著,其中营养盐(氮、磷等)和悬浮泥沙均表现为由口门向口外递减,而盐度则表现为相反的趋势。无机氮以硝氮为主,亚硝氮次之,氨氮含量最低。【结论】径流输入、盐淡水混合稀释作用和悬浮泥沙的吸附/解吸作用共同影响着氮、磷营养盐的分布。氮磷比值分析说明,珠江口浮游植物生长主要表现为潜在性的磷限制。珠江口水域海洋环境重度及严重富营养化(E 5)主要集中在口门至内伶仃岛海域,主要环境问题为水质污染,且氮、磷营养盐和溶解氧为主要贡献因子。     

太湖浮游藻类的后向散射分离及其叶绿素a浓度反演

浮游藻类的后向散射是水体光谱构成的重要组成部分,作为水体辐射传输模型中的重要参数,高精度的藻类后向散射系数对水体叶绿素a浓度的遥感反演精度至关重要。本文以简化的辐射传输模型-生物光学模型为基础,尝试性分离了太湖浮游藻类的后向散射系数。通过藻类后向散射规律分析,建立了浮游藻类吸收、后向散射特征的叶绿素a反演模型,改善了叶绿素a浓度的遥感反演精度。分析表明：藻类颗粒物的后向散射系数与吸收系数之间存在反比关系,且在560 nm、700 nm附近存在明显的散射峰,与叶绿素a浓度之间相关性显著;低密度藻类水体总悬浮颗粒的后向散射以非色素颗粒为主导,适合采用经典的指数模型模拟后向散射系数,而藻类密度较高的富营养化水体,水体总悬浮颗粒的后向散射以藻类颗粒为主导,传统的指数模型已不适用;采用分离藻类后向散射系数的方法,使得叶绿素a浓度的反演值与真实值相关系数从0.66提高到0.98,相对误差从55%降低到38%,均方根误差(RMSE)也由60.95 μg/L降低至13.98 μg/L。其真实性检验表明,与经典指数模型方法相比,利用藻类颗粒后向散射分离方法反演叶绿素a浓度,能够显著改善反演精度。     

北部湾二长棘犁齿鲷时空分布及其与环境因子的关系

【目的】研究北部湾二长棘犁齿鲷资源密度时空分布与海洋环境因子的关系,为二长棘犁齿鲷资源利用和保护提供理论基础。【方法】基于2013年11月至2014年8月4个航次的北部湾渔业资源调查航次数据,利用广义可加模型(GeneralizedAdditiveModel,GAM)研究二长棘犁齿鲷与遥感海表水温(SST)、叶绿素a浓度(Chl-a)、海表面异常(SLA)和水深等海洋环境因子,以及经纬度等空间因子的关系,利用渔场重心分析资源分布及迁移特征。【结果与结论】北部湾二长棘犁齿鲷资源密度春夏季高于秋冬季,以春季最高。GAM模型对资源密度偏差的总解释率为51.6%,影响资源密度最重要的因子为SST,贡献率为25.9%,其次为纬度、SLA和Chl-a,贡献率分别为11.3%、9.4%和5.0%。二长棘犁齿鲷资源密度分布重心为季节性移动,秋季到冬春季从北部湾西南海域向北部湾东北部海域迁移,夏季向西南方向折返。     

秋季雷州半岛近海营养盐和叶绿素a浓度空间分布及其相互关系

【目的】研究秋季雷州半岛海域东西部水体营养盐和叶绿素a(Chl-a)空间变化特征及其相互关系。【方法】根据2017年10月(秋季)的现场调查资料,分别采用镉铜柱还原-重氮偶氮法、重氮偶氮法和硅钼蓝法测定硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐,以及萃取荧光法测定Chl-a浓度,深入探讨雷州半岛Chl-a浓度空间变化的调控机制。【结果】2017年秋季,研究区域近岸Chl-a及营养盐浓度大致呈现近岸高离岸低的分布特点;雷州半岛东部海域与西部海域相比,Chl-a浓度、DIN、Si O32-,nDIN/nP比较高,而nSi/nDIN和PO43-在西部略高于东部;营养盐对浮游植物生长的可能限制因子分析结果,在雷州半岛东西部环境因子对Chl-a浓度的影响程度不同,其中盐度和亚硝酸盐是影响Chl-a浓度的主要因子。在浮游植物生长的限制因素方面,雷州半岛东部海域表现为明显的磷限制,西部海域表现为明显的氮限制。【结论】秋季调查海域营养盐和Chl-a结构变化主要受海域水文情况(河流径流,潮汐类型)和人类活动的影响。调查海域东部受到河流径流和不规则半日潮的影响,营养盐、Chl-a浓度以及营养盐比值(PO43-和nSi/nDIN除外)都比较高。西部海域由于河流径流量小、人类活动较少以及受到规则的全日潮的影响,营养盐、Chl-a浓度以及营养盐比值含量较低且分布较均匀。     

湛江港海域游泳动物群落结构及多样性分析

【目的】研究湛江港海域的游泳动物资源结构及多样性特征。【方法】根据2016—2017年湛江港海域4个季度的底拖网渔业资源调查数据,采用相对重要性指数(index of relative importance,IRI)、Margalef丰富度指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H')、Pielou均匀度指数(J)和ABC曲线(abundance-biomass comparison curve)分析该海域游泳动物的种类组成、优势种和多样性水平等群落结构特征。【结果】该海域共发现游泳动物173种,隶属于16目68科116属;其中鱼类种类数最多(98种,占总种类数的56.7%),以底层鱼类和暖水性鱼类为主;其次是甲壳类(66种,占38.2%),头足类最少(9种,占5.2%)。4个季节的优势种累计有11种(鱼类6种、甲壳类5种),其中条纹叫姑鱼(Johnius fasciatus)是春、夏、秋3个季节的共同优势种。从时间维度上看,秋季的H'、D均为最高,而春季的J最高;从空间维度上看,湛江港口门处S6站位多样性水平相对较高。ABC曲线结果显示,湛江港海域游泳动物群落在冬季受干扰程度高于其它3个季节。【结论】湛江港海域游泳动物种类丰富,其中鱼类是主要的游泳动物类群。     

海南岛近岸海域COD时空变化及其富营养化贡献

【目的】研究海南岛近岸海域表层海水化学需氧量(COD)的时空分布特征,评价COD污染水平,研究区域COD浓度与多种环境因子之间的关系。【方法】根据2016年枯水季、丰水季和平水季海南岛近岸海域表层海水现场调查资料,进行单因子指数法和综合指数法分析。【结果】海南省近岸海域表层海水COD的平均质量浓度为(0.75±0.43) mg/L,浓度范围为0.14～2.74 mg/L;COD浓度高值区主要分布在龙尾河口临近小海海域,枯水季研究海域表层海水COD污染水平高于丰水季节;COD对富营养化的贡献范围为38.2%～69.7%,平均贡献率为(51.0±5.1)%,贡献率随着富营养化指数的增加而减小;3个季节COD与盐度均存在显著负相关(P<0.01)。【结论】COD时空分布主要受陆源输入和水动力过程的影响。COD是影响海南岛近岸海域富营养化的重要因子但非决定性因子。随着富营养化程度增加,来自营养盐对富营养化贡献更为显著。     

曹妃甸近岸海域垂向悬沙含量遥感反演

利用遥感技术监测水体悬浮泥沙含量是海洋水色遥感的一个重要研究方向。本文以曹妃甸近岸海域4个剖面35个站点开展的现场光谱测量、同步采集的不同深度悬浮泥沙含量样品数据为基础,采用Landsat-5 TM遥感数据,建立水体表、中、底层悬沙含量遥感反演模型,并研究悬沙垂向上的空间分布规律。结果表明,曹妃甸近岸海域泥沙含量在垂向上有明显的相关性,以Landsat-5 TM影像反射率比值（R_TM3/R_TM2）为因子,构建优化的悬浮泥沙含量遥感反演模型,各层模型平均相对误差都在30%以内,表层和中层的平均绝对误差在6 mg/L以下,均方根误差小于10 mg/L,底层的精度略低于表层和中层。研究结果为进一步研究海洋环境泥沙运移规律、优化水动力作用下泥沙运移模型提供支持。     

珠江口海域营养盐和叶绿素a的时空分布特征

【目的】研究珠江口海域营养物和叶绿素a的时空分布特征。【方法】根据2015年5月(春季)、8月(夏季)和10月(秋季)3个季节的现场调查资料,通过对3个季节浮游植物Chl-a以及包括氮磷比在内的营养结构进行综合分析,深入探讨珠江口海域浮游植物Chl-a的时空变化调控机制。【结果】珠江口海域各季节营养盐呈高氮低磷分布,3个季节N︰P均值49.6。叶绿素a季节差异明显,夏季叶绿素a含量是春季的2倍、秋季的9倍。【结论】春季浮游植物生长受温度影响较大,夏、秋两季由于外海水的入侵导致磷限制比较显著;DIN能满足各季节浮游植物生长的需要,珠江口海域浮游植物生长对于磷营养盐的响应要优于氮营养盐。     

舟山海域不同功能区微微型自养浮游生物的时空分布

【目的】揭示舟山附近海域不同功能区之间微微型自养浮游生物的时空分布。【方法】于2017年冬季、2018年春季、夏季、秋季,在舟山岛附近近岸海域不同功能区中选取6个典型站位,采集表层海水,获得24个样品。运用流式细胞仪技术对样品进行微微型自养浮游生物丰度检测,并分析其相关的环境因子及其时空分布特点。【结果】聚球藻(Synechococcus,Syn)丰度的季节分布由大到小依次为冬、春、秋、夏,微微型自养真核生物(Picoeukaryotes, Euk)丰度的季节分布由大到小依次为夏、秋、冬、春。相关性分析表明,春季,聚球藻与微微型真核浮游植物丰度均与pH呈显著正相关关系(P <0.05),微微型自养真核生物丰度与COD含量呈显著正相关关系(P <0.05);秋季,微微型自养真核生物丰度与NH_4~+、NO_2~-、Chl-a含量呈显著正相关关系(P <0.05),冬季,微微型自养真核生物和聚球藻丰度均与Chl-a含量呈显著正相关关系(P <0.05)。【结论】舟山附近近岸海域微微型自养浮游生物的丰度可直接或间接反映海域污染情况,可作为检测水体污染的指标之一。     

黄河三角洲海岸冲淤及泥沙输运模型数值模拟分析

黄河三角洲是陆海交界地带,陆地海洋相互作用显著,泥沙所引起的岸滩演变、港口航道的淤积、水动力环境的改变等问题比较复杂。该文采用三维HEM-3D数值模型对黄河三角洲海域流场变化、盐度、悬浮泥沙浓度及海岸冲淤分布进行了潮流周期内的数值模拟分析。结果表明,黄河三角洲海域的悬浮泥沙浓度分布与潮流场变化和河口泥沙输入有密切的关系,在三角洲北部受五号桩外强潮流区的影响,近岸海底的泥沙发生明显的再悬浮,并在涨潮流向南输送,含沙量达1.5 g/L左右。在三角洲南部(现行河口区域和莱州湾区域),受现行河口入海泥沙扩散的影响显著。海域年冲淤分布,在北部废弃三角洲区域,由于海洋动力作用强烈,浅水冲刷,海底侵蚀显著,形成了明显呈沿岸展布的侵蚀中心,在侵蚀中心以外,侵蚀快速减弱。在现行河口区域,以淤积为主,在羽状流扩散的控制下,泥沙入海后向南输运,至莱州湾区域逐渐减弱。数值模拟的结果与卫星遥感解译的岸线变化基本一致,效果良好。     

湛江近海有色溶解有机物遥感反演

【目的】比较分析湛江近海有色溶解有机物(CDOM)的不同反演算法,并将最佳算法应用于卫星遥感数据,了解湛江近海CDOM空间分布。【方法】基于湛江湾及邻近海域的海上观测资料,利用QAA-E、QAA-Dong和QAA-CDOM三种经典半分析算法以及经验算法反演湛江近海CDOM浓度。【结果与结论】QAA-CDOM算法在三种经典半分析算法中精度最高,平均相对误差(MRE)为28.8%,均方根误差(RMSE)为0.07。同时,利用R_rs(665)/R_rs(444)与a_g(440)进行回归分析,建立CDOM反演的经验算法,决定系数为0.65,验证点的MRE为26.5%,RMSE为0.07。将经验算法应用到Sentinel-2卫星数据,得到CDOM反演空间分布图,显示鉴江口CDOM浓度较高,而硇洲岛附近及离岸较远的海域CDOM浓度较低。     

湛江港湾及邻近海域有色溶解有机物光谱吸收特性分析

于2016年9月18日至9月27日对湛江湾海域有色溶解有机物(CDOM)进行调查,分析CDOM的吸收系数ag(440)、光谱斜率(S_g)空间分布特征及其关系。结果表明:湛江湾海域CDOM的吸收系数ag(440)变化范围为0.23~0.71 m~(-1),平均值为0.49 m~(-1);S_g值的变化范围为0.005 2~0.019 7 nm~(-1),平均值为0.010 9 nm~(-1);ag(440)的水平空间分布表明,湛江湾外海CDOM浓度显著低于湾内水平,而光谱斜率S_g水平空间分布则显示湾内和湾外S_g差异性不明显,且ag(440)与S_g负相关关系不明显。     

湛江港海域叶绿素a浓度的高光谱遥感反演

基于表观光学法研究冬季湛江港海域高光谱遥感叶绿素a浓度的反演模型构建,结果表明,该海域单波段遥感反射率与叶绿素a浓度相关性低,波段比值和遥感反射率的一阶微分法可提高叶绿素a浓度反演精度。665nm处的遥感反射率一阶微分值与叶绿素a浓度相关性良好,相关系数可达0.84。一阶微分相关系数大于0.8的波段大部分处于叶绿素a红光强烈吸收区域,对于富营养化的湛江港海域采用一阶微分方法构建叶绿素a浓度的遥感反演模型具有合理性。     

青藏高原大气热源研究述评

【目的】综述前人对青藏高原大气热源的研究成果,探究大气热源与南海夏季风的关系。【方法】归纳高原大气热源研究进展,采用诊断分析方法探究高原热源的时空分布及与南海夏季风的关系。【结果】1)青藏高原夏季(冬季)大气是热(冷)源,冷热源的季节转换发生在3月,热源强度7月达到最大;2)热源中潜热贡献最大;3)不同资料和方法在描述热源时空分布时存在一定不确定性;4)高原夏季大气热源与南海夏季风呈明显负相关。基于大气热源,构造南海-青藏高原夏季海陆热力性质差异指数,该指数显示1980―2016年海陆热力性质差异有年代际减小的趋势。     

青岛近岸海域开发利用生态适宜性评价

【目的】探究海洋生态适宜性的评价方法,为优化海域开发利用空间、保护海洋生态环境和促进沿海社会经济可持续发展提供重要参考基准。【方法】建立以层次分析法和德尔菲法为基础的海域开发利用生态适宜性评价指标体系,给出了指标权重,并以青岛近岸海域为例,利用地理信息系统(GIS),综合评价了青岛市近岸海域开发利用的生态适宜性程度。【结果】青岛近岸部分海域的生境质量较差,生态脆弱性指数较高,海域开发利用的生态适宜性较低。【结论】结合规划约束限制条件,得出生态适宜性程度不同的空间分布,为优化青岛海洋空间规划提供技术支撑。     

基于SAR影像后向散射特性的中俄黑龙江流域洪水监测

黑龙江（又称为阿穆尔河）是中国和俄罗斯之间的国际界河,近年来洪水事件频发,给流域内中俄两国带来巨大的人口伤亡和经济损失,加强该流域的洪水监测是两国面临的共同紧迫需求。传统的光学遥感影像受制于洪水期间多云多雨的天气状况,难以及时获得无云影像。本文充分利用全天候雷达数据的优势,提出了一种基于哨兵1号（Sentinel-1）合成孔径雷达数据监测大面积区域洪水的方法。通过Gamma分布和高斯分布拟合SAR影像后向散射系数的概率密度分布,迭代后验概率差值,自动获得全局阈值来分割初始的水体,基于辅助数据细化去除了初始水体中与水体相似的误分类型,并由形态学操作后处理提高了提取的洪水的均匀性。结果表明：① 与传统的分割算法相比,本文提出的方法基于SAR影像后向散射系数的分布规律进行概率密度函数分段拟合,将全局统计划分为局部关系,显著地改善了常规分割算法在水体和非水体像素量级相差过大而表现不佳的情况;② 研究获得了2017—2020年逐年的洪水分布,结果总体精度在87.78%~94.89%之间,Kappa系数在0.76~0.89之间;③ 特别是对于大面积半干旱地区,本文结合了后向散射特性、地形和其他辅助信息的关系,使得能够有效地保留水体并去除与水体后向散射系数相似的地物;④ 结果显示黑龙江（阿穆尔河）中下游沿岸城市哈巴罗夫斯克、阿穆尔斯克等地区为经常性泛洪区域,洪水面积整体呈增加趋势。研究表明,基于雷达数据对洪水空间范围进行时间序列监测,可以为中俄黑龙江流域洪水发展动态监测提供科学支撑。     

湛江湾夏季陆源入海氮磷污染物浓度、组成和通量

【目的】研究夏季湛江湾陆源溶解态氮(TDN)和溶解态磷(TDP)入海污染物浓度、组成和入海通量特征。【方法】根据2018年夏季(7月)湛江湾陆源TDN和TDP入海污染物现场调查,进行实验室分光光度法分析。【结果】湛江湾夏季陆源TDN和TDP平均浓度分别为(366.87±400.61)和(28.60±37.52)μmol/L;溶解态无机氮(DIN)和溶解态无机磷(DIP)平均浓度分别为(60.90±41.81)和(20.28±34.42)μmol/L;溶解态有机氮(DON)和溶解态有机磷(DOP)平均浓度分别为(305.97±413.96)和(8.32±13.54)μmol/L;夏季湛江湾排污口中TDN和TDP严重超标,大部分入海河口和排污口站位处于劣五类水质,主要位于南柳河、绿塘河和文保河入海河口。DON/TDN和DOP/TDP平均分别是83.4%和29.1%,DON和DIP分别是TDN和TDP的主要存在形态。TDN/TDP、DON/DOP、DIN/DIP平均分别是15.5±7.0、46.4±58.3、14.8±24.3,是导致湛江湾呈现氮限制重要原因之一。夏季湛江湾TDN、TDP输入通量分别为1617.73t和266.32t,其中遂溪河占比最高,分别为71.1%和58.8%【结论】湛江湾夏季陆源入海氮磷污染物浓度较高,氮磷比失衡,陆源污染物输入通量空间分布呈现西高东低特征,实现湛江湾近海水质根本改善必须加强陆源入海污染物控制。     

1993-2017年南海中尺度涡特征分析

【目的】研究1993-2017年南海中尺度涡的空间分布、季节变化、移动速度等特征。【方法】根据AVISO提供的地转流数据,应用Nencioli等人提出的涡旋识别算法。【结果】南海中尺度涡主要分布在南海东北部和越南东部海域,冬(夏)季有利于(反)气旋涡产生,中尺度涡以2.0～9.0cm/s的速度向西传播。【结论】南海气旋涡与反气旋逐年生成个数与ENSO事件相关,在1993-2007年期间,强(温和)厄尔尼诺年气旋涡生成数大于反气旋,弱(温和)拉尼娜年反气旋生成数大于气旋涡。2008-2017年,强厄尔尼诺年气旋涡生成数大于反气旋,温和拉尼娜年反气旋生成数小于气旋涡。在涡旋的生命周期内,涡旋半径与移动速度变化趋势相反。复杂海底地形会阻碍涡旋的传播。     

雷州半岛东部近岸海域大型底栖甲壳动物群落结构及其影响因子

【目的】研究雷州半岛东部近岸海域大型底栖经济甲壳动物的群落结构及其影响因素,为甲壳类资源评估与合理利用提供参考依据。【方法】于2016年4月至2017年2月按季度在该海域开展4个航次的渔业资源底拖网调查,采集经济甲壳动物样品,并进行分类鉴定,同时采集环境数据。采用聚类分析和冗余分析(RDA),评价该海域不同季节甲壳动物群落结构特征及其与环境因子的关系。【结果】共有甲壳动物98种,隶属2目24科43属;全年优势种有变态蟳(Charybdis variegata)、哈氏仿对虾(Parapenaeopsis hardwickii)和须赤虾(Metapenaeopsis barbata)等10种;各季节丰富度指数(D)、多样性指数(H′)、均匀度指数(J′)均以夏季最高,冬、春季次之,秋季最低;各季节均可划分为两个群落(Anosim test:0.579相似文献