菲律宾海深海海底沉积物声学特性与物理性质相关关系

为研究深海海底沉积物声学特性与物理性质相关关系,于2016年11月在实验室对水深3164～5 592 m的菲律宾海深海海底沉积物柱状样品的声学特性进行测量,获取了沉积物声速、声速比、声阻抗、声阻抗指数等声学特性参数。结合沉积物的孔隙度和密度等物理性质参数,分析了海底沉积物声速、声速比、声阻抗、声阻抗指数与孔隙度、密度的相关关系,建立了该海域海底沉积物声学特性回归方程。研究结果表明:研究区深海数据与浅海回归方程符合度较差,与深海回归方程符合度较好;Hamilton校正方法有助于修正实验室测量引起的温度和压力误差,声速比与Hamilton方程符合度比声速好;声阻抗和声阻抗指数与物理性质参数的相关性优于声速和声速比。此外,研究认为由于海底沉积物的沉积环境较为复杂,其声学特性回归方程存在差异。由于上述差异的存在,在使用基于不同海域数据建立的回归方程进行海底沉积物声学特性预测时,应加以区别对待。该研究丰富了深海海底沉积物声学数据,对促进深海海底沉积物声学深入研究具有一定的借鉴意义。     

用定深爆炸声源反演海底声学参数

根据2014年在南中国海开展声学试验的定深爆炸宽带声信号数据进行海底地声参数反演.考虑到不同海底声参数对不同声场物理参数的敏感程度不同以及不同海底声参数对不同反演方法的敏感程度亦不同,综合应用2种反演方法得到不同底质声参数:(1)根据接收的直达波和海底反射波计算得到关注海域的海底反射系数进而反演得到海底声阻抗;(2)实验海区的海底地形为大陆坡,选取Hamilton总结的关于沉积物声速与沉积物密度关系的经验公式,结合沉积物声阻抗与沉积物声速、沉积物密度的关系,进而反演得到沉积物声速和沉积物密度.沉积物声学参数的取样测量是在实验室条件下进行的,温度为23℃,大气压1×105Pa,由于沉积物孔隙海水是决定沉积物声速的关键且受温度压强变化的影响显著,本研究利用沉积物声速与孔隙海水声速的比值即使在温度压强变化的情况下较稳定的特点,可对沉积物声速在实验室条件和海底原位条件进行校正.校正到海底温度和压强后,反演结果与沉积物取样的实测结果和Hamilton总结的结果吻合得相当好:(1)声阻抗的反演结果为2.065 6×10~5g/(cm2·s),修正后的沉积物取样结果则为2.046 0×10~5g/(cm~2·s),Hamilton总结的结果为2.238 0×10~5g/(cm~2·s);(2)声速的反演结果为1 482.6m/s,修正后的沉积物取样结果为1 467.5 m/s,Hamilton总结的结果为1 502.8 m/s;(3)密度的反演结果为1.393 2 g/cm3,沉积物取样结果为1.400 0 g/cm~3,Hamilton总结的结果为1.489 0 g/cm3.     

南黄海海底沉积物原位声速测量与实验室声速测量对比研究

介绍了海底沉积物原位声速测量方法和实验室声速测量方法的工作原理以及在南黄海中部海底沉积声学调查中的应用情况,详细对比分析了原位测量声速和船舶甲板实验室测量声速的差异,讨论了温度和压力等环境因素变化对声速的影响,研究成果对海底沉积物声速测量和预报具有一定应用价值.     

在轴向应力-应变下海底沉积物声速及其变化

对南海南部海域海底浅表层沉积物短柱状样进行轴向应力-应变/声学测量,结果表明沉积物纵波声速有三种不同的变化结果:(1)声速从应变过程开始随应力-应变曲线变化,在最大应力时声速同时也是最大值,结束时可能高于或低于开始时的声速;(2)声速从应变过程开始逐渐减小,结束时是最小值;(3)声速从应变过程开始逐渐增大,最大值出现在结束时.这些结果与海底浅表层沉积物的物理力学性质、颗粒接触状态、颗粒的微结构等特征有关.研究结果可为深入认识南海南部各种海底沉积物作为承载界面的可靠性、声遥测遥感海底沉积物的工程力学性质等科学目的提供理论依据.     

海底沉积物的基本地声结构与地声模型

为准确建立海底地声模型,本文探讨地声模型的基本组成和基本结构。通过样品实验室测量,分析南海海底表层沉积物的密度、孔隙度与声速随着埋深变化的关系,得出海底实际存在的低声速表面–声速缓慢变化类型、低声速表面–声速增大类型、高声速表面–声速缓慢变化类型和高声速表面–声速增大类型4种典型地声结构;对比钻探测量,分析黄海海底沉积物的密度、孔隙度与声速随埋深变化关系,得出海底地声模型分层特征与地声结构组合特征。研究表明,地声模型可以归结为4种基本地声结构的组合,通过与底层海水声速、同层内声速剖面以及与上层海底沉积物下表面声速的比较,可以建立各种海底地声模型;基于实验室测量法建立的地声模型可以作为参考地声模型,但需要考虑实际海底温度和压力梯度以及海底沉积物的频散特性等,借助于声速比校正法和频散性理论模型进行计算及修正。     

海底沉积物声速-压力特性测试系统的设计与实验

文中设计基于可编程逻辑控制器(PLC)的测控平台、伺服加压控制、步进推动控制、多传感器测量、触摸屏交互等功能的温压可控声学测量系统,实现海底沉积物样品的孔隙水自动可控加压,通过声学测量功能单元测量海底沉积物在各个压力下的声速,模拟海底沉积物处于大陆坡2 000 m以浅海底表层任何深度变化时的声学特性测量,得到海底沉积物声速-压力特性,为校正实验室测量数据还原到海底原位测量数据提供一种方法。     

受控三轴应力-应变下沉积物声速与物理力学性质的关系

对南海某海域深度100～400 m的海底浅层（约2 m埋深范围）沉积物柱状样在接近海底水压力下进行三轴应变-声学同步测量,结果表明沉积物纵波声速有两个特征:（1）从应变过程开始到结束,沉积物纵波声速不断变化;（2）平均声速随着平均静弹性模量的增加,由大变小又由小变大,存在声速最小值。这些结果与海底浅表层沉积物的物理力学性质、围压、颗粒的结合状态改变有关。此外,沉积物动弹性模量和孔隙度呈良好的负相关性,这与孔隙度增大含水量增大有关;动弹性模量是静弹性模量的10～100倍,这主要与三轴应变试验的应变数量级与声波振动产生的应变数量级的差异大有关。采用本论文实验测量的数据分别建立了双复合参数-声速和孔隙度-声速经验公式,分析结果表明双复合参数-声速公式声速预报误差约是孔隙度-声速公式的1/4,表明双复合参数-声速公式更加有效。     

便携式海底沉积声学原位测量系统研制及应用

详细介绍了最新研制的便携式海底沉积声学原位测量系统的工作原理和结构组成.与基于液压驱动的海底沉积声学原位测量系统相比,该系统操作简单,轻便灵活,易于吊放.2010年中国科学院南海海洋研究所“实验3”号科考船南海开放航次应用该系统在南海北部开展了海底沉积声学原位测量,首次获得该海区海底沉积物声速和声衰减系数原位测量数据.将原位测量声速与实验室测量声速进行了对比分析,结果表明二者存在明显差异,从而表明温度和压力等环境参数对沉积物声速具有重要影响.     

海底浅表层沉积物声速测量方法的发展与现状

介绍了海底浅表层沉积物声速测量方法研究的发展现状,指出了对声速产生影响的一些重要因素,重点分析了常用的几种海底浅表层沉积物声速测量方法,在此基础上讨论对比了不同测量方法的优缺点。针对存在的问题,提出了一些提高声速测量精度的建议。     

海底浅表层沉积物原位声学测量方法探讨

研究透射式和折射式两类海底沉积声学原位测量方法,通过分析10种海底浅表层沉积物声学原位测量仪器的特征,指出不同声学原位测量技术对沉积物声学特性测量结果的影响。比较黄海海底浅表层沉积声学原位测量数据与实验室测量结果的差异,分析原位声学测量数据普遍小于实验室测量数据的原因,指出原位测量的作用和重要性。探讨指出海底浅表层沉积物原位声学测量所需要配合发展的其他物理性质原位测量技术。     

Size-fractionated uranium isotopes in surface waters in the Jiulong Estuary in China

Surface water was collected from the Jiulong Estuary for determination of activity concentrations of uranium isotopes in different size fractions, namely, greater than 53, 10 -53, 2 - 10, 0.4 -2 μm, 10 000 u -0.4 μm and less than 10 000 u fractions by microfihration and cross-flow uhrafiltration technologies. Results indicated that most of the dissolved uranium （ 〈 0.4 μm） exis- ted in the low molecular mass fraction （ 〈 10 000 u）, and the colloidal uranium-238 （10 000 u -0.4 μm） only contributed less than 1% of the dissolved uranium-238. The fractions of colloidal uranium in the dissolved phases decreased with the increasing sa- linity. A positive linear relationship between uranium-238 activities and salinities was observed for the dissolved, colloidal and low molecular mass fractions, indicating a conservative behavior of uranium in the Jiulong Estuary. In the particulate phases （ 〉 0.4 μm）, the partitioning of uranium isotopes among different size fractions was controlled by the partitioning of particle concentrations. In the regions with salinities below 20, the partitioning of uranium-238 among different size fractions was as follows： 10 - 53 μm 〉 2 - 10 μm 〉 0.4 - 2 μm greater than above 53 μm. However, the order at the offshore station with salinities above 30 changed as follows ： 0.4 - 2 μm 〉 10 - 53 μm 〉 2 - 10 μm greater than above 53 μm. The fraction of the 0.4 - 2 μm particles increased at the offshore station, suggesting the increased contribution of the authigenic uranium. The activity ratio of uranium-234 to uranium-238 in the dissolved phases, including the low molecular mass fraction and the colloidal fraction, was larger than unity, showing the occurrence of excess uranium-234. In contrast, the activity ratio of uranium-234 to uranium-238 in all size fractions of the particulate phase was close to the equilibrium value （1.0）. The observed different values of the activity ratio of uranium-234 to uranium-238 in the dissolved phase and the partic     

湄洲湾夏季的初级生产力

湄洲湾１９９２年夏季的叶绿素ａ，三磷酸腺苷，碳比积累速率，初级生产力的变化范围和均值分别为０．４５－４．７２，１．４９ｍｇ／ｍ＾３；０．１２－１．０７，０．３１μｇ／ｄｍ＾３；０．０６－０．５８，０．３４ｄ＾－１；０．０７－０．３４，０．２１ｍ／（ｍ＾２．ｄ）。叶绿素ａ与三磷酸腺苷之间。初级生产力与碳比积累速率之间均呈正相关关系。叶绿素ａ三磷本能腺苷的比值为４．８，湄洲湾夏季浮游植物的生长受氮不足     

夏季珠江口沉积物中营养盐剖面分布和界面交换通量

通过对夏季珠江口区域沉积物间隙水营养盐剖面分析,调查了营养盐含量分布和特征,探讨了有机物的降解特性、营养盐的底部通量估算和作用.结果表明,珠江口沉积物间隙水中营养盐以高含量铵盐为主要的存在形式,沉积物中有机物的降解反应主要在厌氧状态下进行,底部水体铵盐的增加来源于底部沉积物有机质的降解释放,而且对水体的营养盐循环有较大的贡献.     

中国海洋腹足类分类学研究进展——纪念中国科学院海洋研究所建所70周年

中国科学院海洋研究所建所70年来，在海洋贝类分类学研究领域取得了长足发展与进步，做出一系列开创性研究成果。本文综述了建所以来我所海洋腹足类分类学研究方面的主要进展，概述了取得的主要科研成果，分析了现代腹足类分类学研究的发展趋势以及面临的挑战，并对今后的发展提出了相应对策和建议。     

Recent progress in submarine geosciences in China

In China submarine geosciences represents a newly established discipline of oceanography, focusing on the oceanic lithosphere, and its interface with the hydrosphere and biosphere. Recently, supported by the National High Technology Research and Development Program and other high-tech development projects, significant progress has been made in the development of advanced technologies and equipment. This en- ables the scientists in China to carry out explorations of the international seabed area in the Pacific Ocean and on the Southwest Indian Ridge. In addition, they have been active in the research activities associated the mid-ocean ridges and western Pacific marginal seas. It is anticipated that this research field will continue to be highly fruitful in the near future.     

一氧化氮在浮游植物中的研究进展

对一氧化氮在浮游植物中的研究进展进行了归纳,总结了一氧化氮对浮游植物生长的影响,探讨了浮游植物中一氧化氮的产生机制,并对今后的研究重点提出展望。     

近33年沧州海域围填海空间格局变化分析

利用1985—2018年6个时间段的Landsat TM、ETM、OLI遥感影像，使用面向对象的遥感提取方法，通过选取空间利用结构、开发利用程度、景观指数及质心转移分析了沧州市围填海空间格局变化特征。结果表明：33年间研究区内围填海活动剧烈，1985—2018年，沧州近岸海域新增围填海面积137.05 km²，围填用海规模随时间变化不断扩大。1985—2003年，围填海空间利用结构和类型经历了从以围填养殖用海为主到各类型围填用海兼备的演化过程。研究区内围填海强度逐渐上升，2018年围填海开发强度指数达到274.55。港口用海逐渐成为沧州近海海域围填海的主要类型，围海养殖用海次之。1985—2018年，沧州市围填海景观的聚集度指数与蔓延度指数均较高，平均聚集度指数高达99.4004，围填海景观分布具有较强的规律性。沧州市围填海质心不断向东南方向移动，说明沧州市围填海开发的重点区域逐步迁移至沧州南部海域。在当前围填海现状下，应注重后续围填海开发活动的合理规划和集约利用。