Cs2NaMF6(M＝Al,Ga):Cr3+ 络合分子体系局域结构和基态分裂的理论研究

采用双自旋轨道耦合系数模型并结合完全能量矩阵的方法对Cs₂NaMF₆(M=Al, Ga):Cr³⁺ 体系中Cr³⁺ 离子的基态分裂和局域结构进行了研究.通过模拟光谱和EPR谱确定了Cr³⁺ 取代 M³⁺ 形成的两种占位结构的畸变角,发现用双自旋轨道耦合系数模型与单自旋轨道耦合系数模型计算出的畸变角Δθ存在较大的差异.这表     

海面太阳耀斑区的溢油光学遥感CNN检测方法研究

海面发生大面积溢油事故时,由于太阳耀斑区的存在,海面的油膜在遥感影像上会发生明暗的变化。这对溢油的检测会产生严重的干扰。如何在海面太阳耀斑区准确地检测出溢油是目前溢油检测的难题。针对这一问题,本文利用Landsat7 ETM+多光谱影像数据,开展了基于卷积神经网络(CNN)的海面太阳耀斑区溢油检测方法研究。通过设置对照实验,对比支持向量机、最大似然、随机森林等分类方法,我们发现在相同实验条件下CNN模型的分类精度为95%～99%, Kappa系数为0.92～1,均高于其他三种分类方法,表明了CNN模型在海面太阳耀斑区溢油的检测具有更高的精度与一致性。     

引入纹理特征的多光谱遥感影像 海面油膜信息提取

针对单纯依靠光谱特征油膜提取精度低、雷达影像油膜提取易受海况条件及假目标影响的问题,提出了一种结合光 谱特征与纹理特征的多光谱遥感影像油膜信息提取方法。以2011 年6 月蓬莱19-3 油田溢油事故为研究对象,选用HJ-1 星 CCD 遥感数据,利用灰度共生矩阵获取影像纹理特征,采用SVM 模型对结合纹理特征与光谱特征的影像进行分类,提取出 研究区油膜信息,并将分类提取结果与仅依靠光谱特征的SVM 模型分类结果进行了比较。结果表明：引入纹理特征的SVM 模型分类总精度达到90.29 %,比仅依靠光谱特征的分类精度提高了12.41 %;纹理特征的参与降低了原影像噪声对分类结果 的影响,油膜边缘提取更加清晰,油膜中心呈连续面状分布,引入纹理特征的SVM 模型可有效地用于多光谱遥感影像海面 油膜信息提取。     

2014年冬季西太平洋浮游植物光合作用特征

利用浮游植物荧光仪Phyto-PAM测量了西太平洋浮游植物最大光化学量子产量、快速光曲线系数,结合相应的生态因子,对西太平洋浮游植物进行了原位光合作用特征研究。结果表明：西太平洋走航断面表层浮游植物最大光化学量子产量F_v/F_m值基本在0.2以下,而DY（大洋）断面F_v/F_m平均值仅为0.16,光能利用效率α的变化范围为0.007-0.117,平均值为0.039;相对最大电子传递速率rETRmax变化范围为6.8-113.4（μmol/（s·m²））,平均值为32.72（μmol/（s·m²））;饱和光强Ek的变化范围为60.3-1662.7（μmol/（s·m²））,平均值为846.83（μmol/（s·m²））。DY断面F_v/F_m最大值水层与DCM层（叶绿素最大层）相吻合,既保护了浮游植物光反应中心不受强烈光辐射影响,又支持了DCM层浮游植物相对较强的光合作用和对整个水体初级生产力的贡献率。DY断面浮游植物具有极低的光能利用效率却需要较高的光强来达到光饱和,导致这种生活环境下浮游植物处于一种低活衰老的状态,这是造成某些大洋海区低生产力现象出现的原因之一。     

利用基于环境因子的动态产量模型评估西南大西洋阿根廷滑柔鱼

西南大西洋阿根廷滑柔鱼，Illex argentinus，巴塔哥尼亚南部群体是重要的经济种类。海洋环境因子在柔鱼资源分布中起着重要的作用。本研究利用基于环境因子的动态产量模型评估2000-2010年的滑柔鱼的资源量。假设海洋环境因子（滑柔鱼产卵场最适宜海表温度占比）影响动态产量模型的参数K，DIC值表明在正态分布和均匀分布下均是基于环境因子的评估模型优于基本的动态产量模型。阿根廷滑柔鱼的最大可持续产量（MSY）在351600吨到685 100吨之间，资源生物量在1322400吨到1 803 000吨之间，其捕捞死亡系数均小于F_0.1和F_MSY，资源处在良好状态，没有遭受过度捕捞。本研究为应用环境因子在柔鱼类的资源评估与管理提中供了科学的参考方法。     

中国黄渤海真江蓠(Agarophyton vermiculophyllum)群体遗传多样性研究

真江蓠是原产于西北太平洋的重要经济红藻。我们利用10对微卫星引物检测中国黄渤海地区真江蓠的群体遗传多样性和结构。10个微卫星位点在12个群体中共检测到65个等位基因，每个位点的等位基因（N_a）为1~28，有效等位基因（N_e）为1.0~9.6。每个群体的平均等位基因（N_a）、平均有效等位基因（N_e）、平均香浓指数（I）、平均观察杂合度（H_o）和平均预期杂合度（H_e）分别为2.4、1.6、0.419、0.133和0.227，显示较低的群体遗传多样性。中国黄渤海12个真江蓠群体间遗传分化较大（F_st=0.398 7），基因流有限（N_m=0.377 1），近交系数为正（F_is=0.391 3，F_it=0.634 0），表明可能存在近交和杂合子缺失现象。Structure和UPGMA系统进化分析一致将12个群体分为两个遗传组，并在黑石礁群体（HS）和石岛群体（SD）中发现明显的遗传混杂现象。AMOVA分析显示遗传变异主要来自于群体内（73.27%）。该研究可为黄渤海地区真江蓠自然资源保护和管理提供科学依据。     

考洲洋牡蛎养殖海域海-气界面CO2交换通量的时空变化

根据2018年7月、11月和2019年1月、4月对广东考洲洋牡蛎养殖海域进行4个季节调查获得的pH、溶解无机碳(DIC)、水温、盐度、溶解氧(DO)及叶绿素a(Chla)等数据,估算该区域表层海水溶解无机碳体系各分量的浓度、初级生产力(P_P)、表层海水CO₂分压[p(CO₂)]和海-气界面CO₂交换通量(F_CO2),分析牡蛎养殖活动对养殖区碳循环的影响。结果表明:牡蛎养殖区表层海水中Chla、DIC、HCO₃^–和P_P显著低于非养殖区;养殖淡季表层海水中pH、DO、DIC、HCO₃^–、和CO₃^2–显著大于养殖旺季,养殖旺季的p(CO₂)和F_CO2显著大于养殖淡季。牡蛎养殖区表层海水夏季、秋季、冬季和春季的海-气界面CO₂交换通量F_CO2平均值分别是(42.04±9.56)、(276.14±52.55)、(–11.59±18.15)和(–13.02±6.71)mmol/(m²·d),冬季各站位F_CO2值离散度较大,其中位数是–10.73mmol/(m²·d)。在全年尺度,表层海水p(CO₂)及F_CO2与水温呈显著正相关,与盐度呈显著负相关。在非养殖区,浮游植物光合作用可能对影响表层海水p(CO₂)及F_CO2起主导作用。养殖牡蛎钙化、呼吸作用等生理因素释放的CO₂对表层海水p(CO₂)及F_CO2未产生显著影响。考洲洋养殖海域养殖旺季为CO₂的源,养殖淡季整体为CO₂的弱汇。     

离体培养的虫黄藻(Symbiodinium voratum)对温度和光照的生理响应

虫黄藻是珊瑚礁生态系统中最主要的初级生产者，并在珊瑚礁的建造过程中起着关键作用。为探究虫黄藻对温度和光照的生理响应，本研究以E型虫黄藻（Symbiodinium voratum）为实验对象，通过室内培养，并结合谢尔福德耐受性定律建立了基于温度的虫黄藻生长速率的耐受性模型。结果显示：E型虫黄藻在光强90μE培养下，最适生长温度为22.56℃，适温范围为16.72—28.40℃；温度培养实验中，23℃时，虫黄藻中有机碳（C）、氮（N）积累最多； 27℃时，虫黄藻PSⅡ的原初光能转化效率（F_v/F_m）显著高于其余两个温度组；光照培养实验中，E型虫黄藻在温度23℃培养下，光强的适宜范围为100—200μE；并通过提高细胞内叶绿素a含量和F_v/F_m两种方式应对外界光照不足。     

Photosynthetic activity and antioxidative response of seagrass Thalassia hemprichii to trace metal stress

This study concerned the accumulation of trace metals in tissues of seagrass (Thalassia hemprichii) exposed to various concentrations of Zn²⁺+, Cd²⁺+, Pb²⁺+ and Cu²⁺+ for 10 d, and the effect of excessive metals on quantum yield (ΔF=F_m'), photosynthetic pigments and antioxidative enzymes like superoxide dismutase (SOD), guaiacol peroxidase (POD) were also examined. Cadmium was the most highly accumulated metal. Meanwhile, high metals levels led to a remarkable breakdown of photosynthetic parameters. Especially, ΔF=F_m', chlorophyll and carotenoid were significantly low during prolonged Cu exposure. Besides, ΔF=F_m' was more severely depressed by Cu and Zn than Pb and Cd. However, T. hemprichii had positive response by increasing the activity of SOD and POD. The results indicate that T. hemprichii is the most sensitive to Cu, and the antioxidative protection mechanisms of T. hemprichii are more efficiently activated to avoid damage of Zn, Cd and Pb stress. Finally, due to the high Cd-accumulation and strong Cd-tolerance capacity, T. hemprichii can be used for phytoremediation in Cd-contaminated areas.     

Experimental Study on Flow past A Rotationally Oscillating Cylinder

A series of experiments was carried out to study the flow behaviour behind a rotationally oscillating cylinder at a low Reynolds number (Re=300) placed in a recirculation water channel. A stepper motor was used to rotate the cylinder clockwise- and- counterclockwise about its longitudinal axis at selected frequencies. The particle image velocimetry (PIV) technique was used to capture the flow field behind a rotationally oscillating cylinder. Instantaneous and time-averaged flow fields such as the vorticity contours, streamline topologies and velocity distributions were analyzed. The effects of four rotation angle and frequency ratios F_r (F_r=f_n/f_v, the ratio of the forcing frequency f_n to the natural vortex shedding frequency f_v) on the wake in the lee of a rotationally oscillating cylinder were also examined. The significant wake modification was observed when the cylinder undergoes clockwise-and-counterclockwise motion with amplitude of π, especially in the range of 0.6≤F_r≤1.0.     

全极化SAR图像中溢油极化特征研究

相比于单极化SAR图像,全极化SAR图像不仅能体现海面目标的几何特征、后向散射特征,还能体现目标的极化特征。因此,在溢油检测方面,极化SAR更具优势。特征提取作为溢油检测的关键步骤,直接影响到溢油检测的精度。在本文中,我们分析了全极化SAR图像中海面溢油的极化特征,如极化散射熵、平均散射角等。并提出了新的极化特征P,该特征参数能够反映海面目标电磁散射过程中布拉格散射机制和镜面散射机制的比例。为了研究极化特征溢油检测的能力,本文基于SIR-C/X-SAR和Radarsat-2全极化SAR图像开展了相关实验,并对比分析了溢油的多种极化特征。实验结果显示,在中低风速情况下,C波段溢油探测效果优于L波段;本文提出的极化特征P对海面散射机制敏感;基准高度和特征参数P在C波段比其他极化特征更适于溢油检测。     

基于二维激光观测的溢油及其乳化过程散射模式研究进展

合成孔径雷达(SAR)以其高分辨率、能不受雨云影响实施全天时全天候全方位监测,在海面溢油灾害应急监测过程中发挥着越来越重要的作用。溢油是因为海面油膜抑制了毛细波和重力波,在SAR图像上呈暗斑而被识别。然而,海面溢油的乳化过程直接影响SAR对海面溢油后向散射截面的观测精度。本研究以物理海洋学和激光原理以及海面电磁散射理论为基础,通过实验利用激光扫描仪观测海面溢油粗糙度,分别与溢油特征参数、后向散射系数建立对应关系;耦合海面溢油参数与后向散射截面的关系,利用电磁散射数值建模方法,建立海面溢油散射模型,研究海面溢油乳化过程对微波后向散射截面的影响。本项目的研究将为SAR监测海面溢油量、溢油厚度及油品分布格局提供了可能;将进一步揭示海面溢油的散射机制,提高SAR海面监测溢油的精度和能力。     

基于合成孔径雷达影像的海洋溢油纹理特征参数分析

溢油已是当前海洋生态环境破坏的主要因素之一,因此对海洋溢油的检测分析是当前海洋环境保护的一个重要课题。传统的溢油提取仅仅是单独依靠光学影像的光谱信息或者合成孔径雷达(SAR)影像的后向散射系数信息进行提取,这会造成很多同谱异物或者粗糙度相近似的地物错分,因此除了利用传统的影像信息以外,还需结合影像的纹理信息,从而提高溢油提取的精度,减少错分地物的数量。选用2006年渤海地区的三景同轨SAR影像作为数据基础,应用基于灰度共生矩阵的方法对其进行纹理分析。该方法可以很好地对图像区域和表面进行感知并能够从像元的灰度相关性上对纹理特征进行详细描述,因此适合于SAR影像的海洋溢油检测。在纹理分析的过程中有很多的参数需要选择,参数选择的好坏将直接影响最终提取结果的精度。通过对纹理分析过程中的参数进行讨论、实验、选择与验证,最终确定了基于灰度共生矩阵纹理分析中各参数的值,并选择了局部平稳、非相似性、对比度、变化量4个特征量作为溢油提取的纹理特征统计量。将纹理特征与SAR自身的后向散射系数相结合,通过神经网络分类法对其进行分类,并计算出分类精度为80.65%,分类效果良好。由此说明了将影像的传统信息与纹理信息相结合进行溢油提取是一种可行而有效的方法,同时也为后续的海洋溢油检测工作奠定了一定的基础。     

Numerical Simulation of Bohai Oil Spill in the Winter Sea Ice Period

The Bohai Sea is a seasonal icy sea area that has the lowest latitude of any sea experiencing icing in the northern hemisphere, and simulation studies on oil spills during its sea ice period are the key to analyzing winter oil spill accidents. This study applied the three-dimensional free surface to establish a high-resolution hydrodynamic model and simulate tidal distributions in the Bohai Sea. Then, the oil spill model of the open sea area and thermodynamic model were combined to establish a numerical model for the Bohai oil spill during the winter sea ice period. The hydrodynamic model and sea ice growth and melting model were verified, and the parameters were adjusted based on the measured values, which indicate that the numerical model established in this paper is of high accuracy,stability and ubiquity. Finally, after checking the calculations repeatedly, the diffusion coefficient for the Bohai Sea was determined to be 1.0×10~(–7 )m~2/s. It is better that the comprehensive weathering attenuation coefficient is lower than that of a non-winter oil spill, with 1.3×10~(–7 )m~2/s being the most appropriate coefficient. This study can provide the reliable technical support for the operational safety and reduction in losses caused by winter oil spill accidents for the petroleum industry.     

极化X波段雷达海面溢油微波散射模型研究

为研究溢油对海面电磁散射的影响,作者根据海面复合微波散射模型理论和蒙特卡洛统计模型理论,通过引入单分子油膜的黏性阻尼,对粗糙的溢油海面进行建模,定量分析溢油对海浪谱和海面后向散射系数值两个方面的影响。为实现基于X波段雷达海面溢油检测提供理论支撑,有助于解决溢油检测中的虚警率高的问题。     

海上溢油极化特征及其探测研究

The SAR(Synthetic Aperture Radar) has the capabilities for all-weather day and night use. In the case of determining the effects of oil spill dumping, the oil spills areas are shown as dark spots in the SAR images.Therefore, using SAR data to detect oil spills is becoming progressively popular in operational monitoring, which is useful for oceanic environmental protection and hazard reduction. Research has been conducted on the polarization decomposition and scattering characteristics of oil spills from a scattering matrix using allpolarization of the SAR data, calculation of the polarization parameters, and utilization of the CPD(Co-polarized Phase Difference) of the oil and the sea, in order to extract the oil spill information. This method proves to be effective by combining polarization parameters with the characteristics of oil spill. The results show that when using Bragg, the oil spill backscattering machine with Enopy and a mean scatter α parameter. The oil spill can be successfully identified. However, the parameter mechanism of the oil spill remains unclear. The use of CPD can easily extract oil spill information from the ocean, and the polarization research provides a base for oil spill remote sensing detection.     

基于无人机载多光谱相机的海面溢油分类方法研究

海洋溢油事故发生后,及时准确地探测油污分布情况极为重要。无人机载多光谱探测海面油膜是高效的溢油监测手段之一,它能弥补卫星遥感的滞后性、精度低等不足,具有灵活性高、实时性强等优点。本研究研制了无人机载多光谱油污探测系统并进行了水面油膜机载探测实验,分别利用最大似然法、最小距离法以及光谱角填图法对成像结果进行分类,并将3种方法的分类结果进行精度评价,结果表明光谱角填图法总分类精度高于90%。利用该系统在小型渔港进行了海面溢油探测实验,基于光谱角填图法将原始图像进行分类。实验结果表明,该溢油探测方法是一种低成本、操作简单、分类精度高的非接触监测手段,能够满足目前海面溢油快速监控的需求,具有良好的应用前景。     

基于SAR极化比和纹理特征的海面溢油识别方法

针对海洋表面SAR影像的特点，采用基于灰度共生矩阵的纹理特征方法是提取海面溢油信息的常用方法，但实际海洋表面复杂的信息使得SAR图像上产生类似溢油现象的暗斑区域，这导致在利用纹理特征方法提取溢油信息时存在虚警率，降低了溢油信息的提取精度。基于RADARSAT-2 SAR四极化影像，本文提出基于SAR极化比影像的纹理特征识别方法对海面油膜进行识别提取。结果显示，基于SAR极化比影像的纹理特征识别方法可以有效且准确地提取海面溢油信息，相比于VV极化影像的纹理特征识别方法，溢油监测过程中的虚警率降低了17.96%，溢油监测总体精度达到96.83%。     

基于改进Faster R-CNN模型的SAR图像溢油检测方法

SAR（synthetic aperture radar）图像溢油暗斑准确识别对海上溢油应急工作具有重要的意义。为减少SAR图像特征提取、特征选择过程中人为因素对溢油检测精度的影响,本文将Faster R-CNN卷积神经网络模型引入SAR图像溢油检测并进行了改进。针对溢油暗斑形状多样及SAR图像背景复杂的特点,选用结构一致且实用性强的VGG16卷积网络获取图像特征,并使用软化非极大值抑制算法（Soft-NMS）进行优化。同时基于相同的数据集,提取常用的SAR图像几何特征、灰度特征和纹理特征,构建反向传播（backpropagation,BP）人工神经网络溢油检测方法并与Faster R-CNN方法进行对比。实验结果表明,基于改进Faster-RCNN模型的溢油检测方法溢油检测率达到0.78,且溢油检测虚警率低于0.25,相比BP人工神经网络溢油检测方法样本识别率、溢油检测率分别提高了4%和5%,溢油虚警率降低了5%。