天然气水合物稳定带的计算方法与参数选择探讨

天然气水合物稳定带的研究对于认识天然气水合物的成矿与分布规律以及资源评价都具有重要的指导意义。在计算稳定带厚度的不同方法之间,特别是在参数的选择上存在很大的差异。通过简单评价天然气水合物稳定带计算的几种方法和参数选择,认为选择压力计算公式时要考虑孔隙水产生的压力、海底以上水柱的压力和大气压;考虑大气压的压力随纬度变化的二阶方程是最符合实际的深度-压力转换方程;通过实验得到的方程只适用于纯水或盐度为33.5‰的海水中纯甲烷的预测;根据热力学理论可以计算不同盐度、不同气体组分的稳定带的温压条件;用相平衡图的方法最简单,但误差很大;通过四阶方程拟合实验数据和热力学数据得到的稳定带厚度更接近实际情况;不同方法预测的稳定带底界与实际含水合物沉积底界很难一致。     

北极斯瓦尔巴德群岛中部海域表层海水水质研究

掌握北极海水水质特征及地域分布等第一手数据对北极科考意义重大。该项研究工作是全国青少年北极科考子任务,于2017年夏季在北极斯瓦尔巴德群岛中部海域对表层海水水质特征、地域差异及相关控制因素进行了研究。选取了6个区域共40个采样点采集表层海水样本,从温度、酸碱度、电导率、溶解性总固体量、实际盐度和溶解氧饱和度等方面进行了水质特征测量分析,发现该海域6个区域在海水温度、电导率、溶解性总固体量、实际盐度及溶解氧饱和度等方面均有较大差异,而酸碱度差异不大: 北部冰区水温最低,溶解性总固体量最低,溶解氧含量较高; 西北部海湾溶解氧饱和度最高; 中部海峡溶解性总固体量最高,盐度和电导率最低; 南部海域水温最高,实际盐度和电导率最高,溶解氧饱和度最低; 东部沿海水温偏低。采样点地理位置、洋流情况、地形地貌等因素对表层海水水质均有影响。这些研究成果对补充我国在北极地区的第一手科考数据和进行深入的科考研究具有重要意义。     

北极斯瓦尔巴德群岛中部海域表层海水水质研究

掌握北极海水水质特征及地域分布等第一手数据对北极科考意义重大。该项研究工作是全国青少年北极科考子任务,于2017年夏季在北极斯瓦尔巴德群岛中部海域对表层海水水质特征、地域差异及相关控制因素进行了研究。选取了6个区域共40个采样点采集表层海水样本,从温度、酸碱度、电导率、溶解性总固体量、实际盐度和溶解氧饱和度等方面进行了水质特征测量分析,发现该海域6个区域在海水温度、电导率、溶解性总固体量、实际盐度及溶解氧饱和度等方面均有较大差异,而酸碱度差异不大: 北部冰区水温最低,溶解性总固体量最低,溶解氧含量较高; 西北部海湾溶解氧饱和度最高; 中部海峡溶解性总固体量最高,盐度和电导率最低; 南部海域水温最高,实际盐度和电导率最高,溶解氧饱和度最低; 东部沿海水温偏低。采样点地理位置、洋流情况、地形地貌等因素对表层海水水质均有影响。这些研究成果对补充我国在北极地区的第一手科考数据和进行深入的科考研究具有重要意义。     

海水的氯同位素组成特征

本研究采用基于Cs2 Cl+离子的正热电离质谱法测定了海水中的氯同位素组成。结果表明海水的3 7　Cl 3 5Cl值基本上是均一的 ,平均值为 0 .3190 93,变化范围为 0 .318782～ 0 .3192 2 1。相对于某一标准海水的表面海水的δ3 7Cl值与包括海水温度、盐度、经纬度在内的所有因素基本无关。但不同深度的海水的δ3 7Cl值随深度而降低 ;δ3 7Cl值也显然与大陆注入水和区域有关。     

北极斯瓦尔巴德群岛中部海域表层海水水质研究

掌握北极海水水质特征及地域分布等第一手数据对北极科考意义重大。该项研究工作是全国青少年北极科考子任务,于2017年夏季在北极斯瓦尔巴德群岛中部海域对表层海水水质特征、地域差异及相关控制因素进行了研究。选取了6个区域共40个采样点采集表层海水样本,从温度、酸碱度、电导率、溶解性总固体量、实际盐度和溶解氧饱和度等方面进行了水质特征测量分析,发现该海域6个区域在海水温度、电导率、溶解性总固体量、实际盐度及溶解氧饱和度等方面均有较大差异,而酸碱度差异不大:北部冰区水温最低,溶解性总固体量最低,溶解氧含量较高;西北部海湾溶解氧饱和度最高;中部海峡溶解性总固体量最高,盐度和电导率最低;南部海域水温最高,实际盐度和电导率最高,溶解氧饱和度最低;东部沿海水温偏低。采样点地理位置、洋流情况、地形地貌等因素对表层海水水质均有影响。这些研究成果对补充我国在北极地区的第一手科考数据和进行深入的科考研究具有重要意义。     

含水层中考虑水—岩间阳离子交换的溶质运移方程

导出了能反映含水层中水—岩间阳离子交换作用的溶质运移方程,并提出了一个新的海水入侵数学模型.模型以交换阳离子Na+和Ca2+作为模拟因子,考虑了海水入侵过程中水—岩间的Na+—Ca2+交换,模型用于模拟山东省龙口市黄河营地区的海水入侵,取得了令人满意的结果,从而证明导出的溶质运移方程是正确的,建立的模型是可靠的.     

基于长周期光纤光栅的海水盐度监测可行性试验研究

在气候变暖、海平面上升和人类活动等因素的作用下,海水入侵问题日益突出。盐度的变化是判定海水入侵严重程度的一个重要依据,因此,海水盐度的原位监测显得尤为重要。目前,海水盐度的传统监测方法缺少原位、实时、长距离的功能,而近年来有关长周期光纤光栅（LPG）技术测量液体折射率的研究为海水入侵过程中的盐度监测提供了一个新的视角。本文以海水入侵过程中盐度监测为研究背景,设计了基于LPG技术测量海水盐度可行性试验,并将测量结果与理论值进行了比较,论证了该技术用于海水盐度测量的可行性。试验结果表明:LPG谐振峰中心波长与盐度之间存在较好的线性关系,且测量值与理论值的线性相关程度较高,通过标定可实现对盐度的测量,LPG技术对海水盐度测量具有可行性。研究成果为研发下一代海水入侵LPG原位实时监测技术奠定了基础。     

温度和盐度分层流的数值模拟

以N-S方程和k-ε湍流模型为基础,针对水温和盐度分层流的流动特性,考虑了浮力对紊动的影响,建立了温度和盐度分层流的k-ε模型,对同时存在温度和盐度梯度的一类密度分层流进行了数值模拟计算,其中紊动平均量控制方程中的紊动项是由k-ε紊流模型计算,给出了速度、温度和盐度的分布。计算结果正确地反映了分层及紊动特征,与实测结果吻合较好。     

海水入侵研究

过量开采地下水引起地下水位下降,使含水层中淡水水头低于附近咸(海)水水头是造成海水入侵的主要原因。地质条件对海水入侵的方式、途径起着一定的控制。海水入侵有其固有的规律。数学模型应考虑过渡带的存在,密度变化对液体流动的影响,降水入渗及潜水面变动对海水入侵的影响,防治应开源与节流并重。     

海水富营养化评价方法的研究进展与应用现状

简要概述了海水富营养化的概念及对生态系统的影响。介绍了几类常用的海水富营养化评价方法,包括单因子法、富营养化指数法、水质指数法和营养状态质量法等国内常用的评价方法,以及近年来国际上发展起来的以富营养化症状为考虑因素的第二代海水富营养评价方法,包括综合评价法、河口富营养化评价法和波罗的海行动计划等,第二代方法的评价标准更为细化,对富营养化带来的环境效应也提供一定的判断标准。阐述了现阶段我国海水富营养化评价方法的应用现状,尤其是在近海河口区域针对富营养化程度进行的区域等级划分,旨在提出各种海水富营养化评价方法应用现状和特点,为不同海域在选用富营养化评价方法提供参考。最后,对海水富营养化评价的应用方向提出未来展望,给出水质监测管理以及海洋生态环境灾害预测防御的指导性建议。     

黑潮与毗邻陆架海域的碳交换

作为沟通陆架边缘海与开放大洋的北太平洋西边界流,黑潮对毗邻中国陆架海域碳循环有着不可忽视的影响。分析总结了黑潮与毗邻陆架海域海水中溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、溶解无机碳(DIC)和颗粒无机碳(PIC)分布与交换的现有研究成果。分析表明,黑潮通过表层水涡旋、入侵以及次表层以下水体上涌等形式携碳进入毗邻陆架海域。在黑潮与毗邻陆架海域,DOC和POC的分布受生物活动、水团混合以及沉积物—水界面相互作用的共同影响,表层与陆架水中含量较高,DIC受海水碳酸盐体系平衡影响,表层含量低于底层,在陆架海域与上升流区有高值,PIC含量较低。在台湾东北海域,DOC,POC和DIC由东海陆架海域向黑潮有净输出,输出量分别为2 431×109,1 051×109和21 733×109mol C/a,PIC通过陆架源悬浮颗粒物向黑潮主流输送,通量为1 852×109mol C/a。DOC,POC和PIC由南海经吕宋海峡向黑潮有净输出,输出量分别为2 652×109,1 009×109和230×109mol C/a,但DIC由黑潮向南海有净输出,通量为13 005×109mol C/a。台湾海峡碳循环受黑潮输运的影响,但影响机制及过程至今并不清楚。因此,黑潮与毗邻陆架海域的碳交换过程研究还有若干重大科学问题亟待解决,尚需深入系统的研究。     

2002年国外物理海洋学研究主要进展

在技术进步和多学科交叉的推动下,当今的物理海洋学研究已经大大突破传统的研究范畴。与气候变化相联系的缓慢变化海洋物理过程成为现阶段物理海洋学的核心研究内容之一。世界大洋环流研究计划（WOCE）在经过20年实施后于2002年结束,国际上物理海洋学研究又面临一个新的起点。2002年国外物理海洋学的研究涵盖了与大尺度问题相关的许多领域,主要成果体现在：热盐过程和热盐环流变率、海洋混合、年代际与长期海洋变率、印度洋气候变化、海洋盐度与气候变化、古海洋学、海洋模型等方面。     

福建长乐地区海水入侵(上溯)对水化学变化的影响

海水入侵是沿海地区主要环境地质问题,分析沿海地下水和河水水化学特征,对圈定海水入侵范围及判断影响程度具有重要意义。通过在福建长乐市海水入侵含水层和闽江口海水上溯区采取23件水样进行室内常规离子测试,获得了海水入侵(上溯)区水中主要离子含量。利用海水稀释线分析主要离子与Cl离子之间的相对变化,对比离子实际浓度与理想浓度的差异,分析海水入侵对水化学变化的影响。研究结果显示,随着海水与淡水混合,水化学类型从海水到淡水依次为Na-Cl型水-Na-Cl·HCO₃型水-Na·Ca-HCO₃·Cl型水-Ca-HCO₃型水;引起水化学类型和TDS变化的主要因素为Na⁺和Cl^-的增加;Ca²⁺、Mg²⁺高于海水稀释线和理想浓度线,Na⁺、K⁺在海水稀释线和理想浓度线上下跳跃：Br^-/Cl^-与海水稀释线吻合较好,可以作为判断海水入侵范围的依据。     

Distribution and sources of pre-anthropogenic lead isotopes in deep ocean water from FeMn crusts

The lead isotope composition of ocean water is not well constrained due to contamination by anthropogenic lead. Here the global distribution of lead isotopes in deep ocean water is presented as derived from dated (ca. 100 ka) surface layers of hydrogenetic Fe-Mn crusts. The results indicate that the radiogenic lead in North Atlantic deep water is probably supplied from the continents by river particulates, and that lead in Pacific deep water is similar to that characteristic of island and continental volcanic arcs. Despite a short residence time in deep water (80–100 a), the isotopes of lead appear to be exceedingly well mixed in the Pacific basin. There is no evidence for the import of North Atlantic deep water-derived lead into the Pacific ocean, nor into the North Indian Ocean. This implies that the short residence time of lead in deep water prohibits advection over such long distances. Consequently, any climate-induced changes in deep-water flow are not expected to result in major changes in the seawater Pb-isotope record of the Pacific Ocean.     

Role of Hydrology in the Formation of Co-rich Mn Crusts from the Equatorial N Pacific,Equatorial S Indian Ocean and the NE Atlantic Ocean

Co-rich Mn crusts from four different locations of the world ocean have been studied to understand the role of dissolved oxygen of the ambient seawater in the formation of Co-rich Mn crusts. WOCE (World Ocean Circulation Experiment) oxygen profiles of modern seawater in the Equatorial North Pacific Ocean, Equatorial South Indian Ocean and the North East Atlantic Ocean have been evaluated with respect to the occurrence of Co-rich Mn crusts at depths ranging from 1500 to 3200 m. The oxygen content at these depths varied from ∼90–240 µmol/kg. The oxygen minimum zone (OMZ), with oxygen contents in the range ∼45–100 µmol/kg, is located in the depth range 800–900 m in these regions. The age of the ocean crust on which seamounts formed is in the range 80.3–180 Ma. Profiles of the oxygen contents of seawater with depth in the oceans are shown to be extremely useful in establishing the optimum conditions for the formation of Co-rich Mn crusts. The use of WOCE oxygen profiles to study geochemical processes in the oceans is highly recommended.     

海洋生态系统动力学研究与海洋生物资源可持续利用

围绕国家重点基础研究发展规划（973）项目“东、黄海生态系统动力学与生物资源可持续利用”，介绍了海洋生态系统动力学研究对我国社会与科技发展的意义、研究现状和发展趋势、拟解决的关键科学问题以及实施计划。该项研究的最终目标是弄清我国近海海洋生态系统的结构、功能及其服务与产出，量化其动态变化及生态容纳量，预测生物资源的补充量，寻求可持续开发利用海洋生态系统的途径。使集中多种机制于一体并具陆架特色的我国近海生态系统力学理论体系和研究队伍进行国际先进行列。     

中国近海海洋锋和锋面预报研究进展

海洋锋是水文要素特性不同的2个水团之间的狭窄过渡带,是一种重要的中尺度海洋现象,对渔业、军事和海洋环境保护等许多领域有重要影响,已经成为近年来物理海洋学以及海洋交叉学科中的重要课题之一。中国近海由于众多环流、水团和涡旋在此交汇,海洋锋现象十分显著,近年来,我国学者对中国近海的海洋锋产生机制和变化规律取得了一定的进展。首先从实测水文资料分析、遥感资料分析和数值模拟3个方面分别回顾了黄海、东海、南海北部等中国近海海域海洋锋的研究进展。对于海洋锋的预报研究,我国起步较晚,但目前对近海海洋锋预报的需求十分迫切。回顾总结了国外海洋锋预报的进展,集中介绍了黑潮锋、冰岛—法罗群岛锋、湾流锋和墨西哥湾锋面涡旋的预报方法和现状,最后对如何开展中国近海海洋锋预报提出思考和展望。     

中国首次北极科学考察沿线气溶胶可溶性成分的分析

中国首次北极科学考察沿线采集的大气气溶胶样品可溶性成分分析表明,大气气溶胶的平均载量为195neq·m^-3,Na⁺和Cl^-的贡献为0%,NH₄⁺和SO₄^2-的贡献为27%,nssSO₄^2-对SO₄^2-的贡献为8%.气溶胶中阴、阳离子总量基本相当,大气环境呈中性.气溶胶中可溶性成分具有较强的纬度变化特征.根据离子的变化态势可将离子分为3大类,即1)Na⁺,Cl^-,SO₄^2-,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺;2)NH₄⁺,NO₃^-;3)MSA.Na⁺和Cl^-具有较好的线性关系,Cl^-/Na⁺的当量浓度比为1.01,小于其在海水中的比值1.1.NH₄⁺和NO₃^-的浓度随纬度的增加呈现减少的趋势,说明在低纬度近海岸地区人类活动的污染相当强烈.MSA的浓度在白令海区出现高值,与Shemya(52°N,174°E)站夏季浓度1.79±0.83neq·m^-3(170±79ng·m^-3)相当.通过与不同海区夏季释放DMS的通量对比,进一步证明了低温有利于DMS向MSA的转化.     

Seawater intrusion and coastal aquifer management in China: a review

Seawater intrusion has been an important topic in hydrogeology in China in recent decades. The rapid growth of the population and economy in the coastal regions has been consuming a tremendous amount of groundwater resources and has increased the extent of seawater intrusion. The spatial discrepancy of water resource distribution has caused the studies of seawater intrusion into China to mainly be concentrated on the area around the Bohai Sea in the northern part of China. The total area of seawater-intruded land due to excessive groundwater utilization in the area was estimated to be approximately 2,457 km² in 2003. Great efforts have been made to mitigate the extent of seawater intrusion and to secure more freshwater resources, including building monitoring networks, subsurface barrier and groundwater reservoirs, and artificial infiltration facilities. Management projects over the years were evaluated to satisfy the objectives and to provide valuable experiences for future research and planning. It is expected that the coastal groundwater conditions of the northern region will improve through the development of a national water resource plan, such as the ongoing south-to-north water diversion project.     

亚洲大陆边缘沉积学研究进展(2011—2020)

近十年来,我国在亚洲大陆边缘沉积学和古海洋学研究中取得了突破性进展。在空间上,对北起拉普捷夫海、南至孟加拉湾的广大海域进行了沉积物调查取样,开展了跨纬度"源-汇"过程研究,建立了陆架第四纪高分辨率地层层序,初步揭示了构造运动、海平面变化、亚洲季风、海冰、海流以及人类活动等因素在不同时空尺度上对亚洲大陆边缘"源-汇"过程的基本控制作用。在南海通过国际大洋钻探获取的沉积记录,发现了低纬区水、碳循环直接响应地球轨道变化的证据,提出了低纬过程也能驱动全球气候变化的新认识。通过现场观测,揭示了台风、风暴潮、热带风暴等对陆架沉积和动力过程的影响,阐述了内孤立波、中尺度涡、等深流和浊流等在南海沉积物输运中的作用。对末次冰期以来暖池、黑潮、北太平洋中层水等的演化及其对沉积作用的影响研究也取得了创新性的成果。未来亚洲大陆边缘沉积学的研究应加强现代沉积过程的长期连续观测,重视地质记录中环境演变信号的精确解译,深化数值模拟技术和海洋沉积大数据的挖掘与使用。