基于地面3D激光扫描技术的海南岛南部海岸巨砾沉积研究

海岸巨砾沉积是反映海岸极端波浪事件活动历史的重要载体，对于预测未来海洋极端水文灾害发生趋势具有重要意义。本文基于地面3D激光扫描技术，以海南岛南部海岸大东海和小东海的海岸珊瑚巨砾沉积为研究对象，使用了Riegl VZ4000地面3D激光扫描仪精确测量了这些珊瑚巨砾的体积参数，结合水文模型计算出搬运这些巨砾所需的临界起动波高和流速，重构了极端波浪事件强度，并根据沉积学和动力学对海岸珊瑚巨砾的沉积成因进行了分析。结果表明，地面3D激光扫描技术与传统测量方式相比，具有方便、快速、高精度的优势。海南岛大、小东海堆积的珊瑚巨砾沉积是由台风波浪破碎珊瑚礁平台前缘并将碎块输运到礁平台而成的，且台风的最大强度可能接近超强台风“宝霞”。本研究可为重建南海地区古风暴活动历史，揭示该地台风活动规律以及海岸极端波浪灾害的防风减灾工作提供重要科学参考信息。     

海南岛东北部海岸极端波浪事件沉积记录

建立长时间尺度台风序列对于预测未来超强台风的活动规律具有重要科学和实践意义。历史上影响海南岛地区的台风十分频繁，但因缺少确切而详实的记载往往无法判断其是否为超强台风，因此迫切需要寻找千百年尺度的超强台风沉积记录。本文对海南岛东北部翁田镇沿海地区进行详细野外调查，选定白石堡海岸沙丘剖面为研究对象，在该沙丘剖面中识别出风暴越岸沉积和海滩岩巨砾沉积。根据沉积学分析和动力过程分析，这两种类型沉积极有可能是由历史上的台风事件形成，形成年代可能达到距今3 400 a；将该沉积层中的海滩岩巨砾与台风"威马逊"搬运的最大海滩岩巨砾进行对比，发现形成该沉积层海滩岩巨砾的台风事件强度应比台风"威马逊"更强，表明该区域历史上超强台风的存在，这对建立千百年尺度的台风序列有很重要的意义。同时，研究区岸外珊瑚岸礁发育良好，动力分析表明礁坪宽度对于波浪消减、海岸防护具有显著作用。然而，随着海南岛珊瑚岸礁日益衰亡、风暴强度逐渐加大和海面持续上升，未来海南岛地区的海岸极端风浪危害和海岸侵蚀形式威胁正日益加大，亟待加强海南岛珊瑚岸礁保护。     

论滨岸和浅海的风暴沉积

在地质记录中,大至陨星碰撞地球,小至某些外力作用下的沉积现象,虽然作用时间短促,作用次数不多,但往往比长时期的经常作用遗留更加深刻的影响。在滨岸和浅海区域,水体内一次高能量突发事件,如台风、飓风、风暴潮、或地震海啸等,可以冲毁长时期正常天气条件下的波潮流沉积和堆积风暴沉积。     

一次北印度洋海啸的数值模拟研究

对2012年4月11日(世界时)发生在北印度洋的一次地震海啸进行了模拟研究,给出了海啸模拟所需地震参数的获取途径,以及海啸波初始场的建立方法,分析了该海啸过程最大波幅分布和海啸波传播波时分布,并与测站实测值进行了对比。结果表明,海啸波的能量传播方向存在不均匀性,能量传播集中方向的波幅较大,具有更强的危害性。     

风暴作用下渤海中污染物(COD)输运的研究

本文利用三维POM模式,分别就潮汐作用下和风暴作用下污染物输运进行了数值模拟;比较了两种驱动下渤海内污染物输运的差异。通过比较发现:风暴潮(尤其是寒潮)平均每年使渤海污染物总量的减少量是潮汐作用的3~4倍;每次风暴潮过程对渤海内污染物重新分布的作用与潮汐30天的作用是同量级的。所以,在研究渤海的污染物输运时,必须考虑风暴潮的作用,否则,会产生很大的误差。     

日本南海海槽地震海啸对我国东海沿岸影响

本文利用数值模拟技术重现了1707年宝永地震海啸的传播过程,定量分析了我国东海沿岸海啸时空分布特征。计算结果表明,地震发生2.5小时后海啸波传至东海陆架,震后6小时浙江沿海地区遭到海啸的袭击,沿岸最大海啸波高为0.8米。通过海啸波在东海大陆架传播时海底地形与波幅的关系,研究分析了东海陆架缓变地形下海啸放大效应,为及时判断沿海可能的海啸强度和受灾程度提供了便捷的估算方法。此外,本文还评估了南海海槽发生极端地震时,中国东海沿岸的海啸危险性,为东海区域针对日本南海海槽进行海啸预警和减灾评估提供定量科学的参考。     

黄、东海天气系统对渤海风暴潮影响

渤海沿岸是风暴潮多发区域。研究者多关心渤海局地风引起风暴潮变化,而忽略黄、东海天气系统对渤海风暴潮的影响。为研究外围天气系统对局地风暴潮的影响,本文采用实测资料对比和设计理想数值试验等方法,对黄、东海天气系统影响的渤海风暴潮进行了研究。结果表明:1、TY1814"摩羯"和TY1818"温比亚"台风风暴潮的实测资料呈现当黄、东海风力较大,而渤海风力较小时,渤海沿岸也会出现较大风暴潮现象; 2、从FVCOM(Finite-Volume Coastal Ocean Model)模拟的理想数值试验中发现,黄、东海风向是东南风时,引起渤海沿岸风暴增水极值最大;3、以入海气旋和登陆北上台风两种类型天气系统风向变化设计理想数值试验,发现黄、东海的东南风持续时间对渤海沿岸风暴潮极值大小和出现时间影响较大。理想试验获得的结论不仅能为渤海风暴潮预测和防灾减灾提供理论依据,还能够有效减少预警应急中漏报的现象,降低沿海经济损失。     

海啸及太平洋海啸警报系统

一、前 言 海啸是许多海洋国家滨海地区的猛烈海洋自然灾害之一、我国历代文献中也称为“海溢”、“海侵”等。其在滨海区域的表现形式是海水陡涨,瞬时侵入滨海陆地,吞没良田和城镇村庄,然后海水又骤然退去,或先退后涨,有时反复多次,造成生命财产的重大损失。局地海啸在海啸波到达前,还经常有强烈地震。我国也是一个多风暴潮灾的国家,历代都把风暴及海底地震引起的潮位异常变化,混称为海啸、海溢、海侵或大海潮等等。近二十多年来,我国学者在学术上把风暴原因引起的潮位异常统称为风暴潮,而把海底地震引起的潮位异常则称为海啸。 日本称海啸为“津波”,意为港湾中的浪。西文大多取津波的译音─Tsunami。在英文文献中,曾经用“潮浪─Tidal Waves”一词,这是极不恰当的,因为海啸并非由潮汐或潮汐力所引起。鉴于人为的海上核爆炸也能引起局部区域海啸,为了区别,在许多文献中也用“地震海浪─Seismic Sea Wave”一词。加拿大学者 Murty T.S.引用 Van Dorn W.G.1968年提出的定义:海啸是指在海洋中形成的自由洋面大尺度短暂扰动重力波系。他还认为     

全球海洋的风暴潮灾害概况

风暴潮能造成特大自然灾害而越来越受到人们的关注。世界上遭受温带和热带风暴袭击的沿岸国家,都有深受风暴潮灾害的历史记载,其重灾区分布在频繁遭受强风暴袭击的浅海沿岸区域。现将有关情况分述如下。 一、太平洋沿岸区域 在西太平洋沿岸国家中,我国是受台风袭击最多的国家,有34％的热带气旋（包括热带低压,热带风暴、强热带风暴,台风）在我国登陆。我国风暴潮灾害居西太平洋沿岸国家之首。我国台风风暴潮灾的分布几乎遍布各滨海地区,特别是沿海重点经济开发区,如长江口、杭州湾、闽江口、珠江口以及雷州半岛东岸和海南岛东北部,均在风暴危害严重岸段。     

抛物型对称海脊引导波完整解析理论

越洋海啸能够被大洋海脊引导并沿海脊传播至远场地区,虽然传播速度较慢,但携带较大的能量,会对远场地区造成灾害影响,相关研究对于提高海啸传播特性本质的认识具有重要意义。本文基于线性长波方程,推导出了抛物型对称海脊引导波完整解析理论。研究表明对称型海脊同时存在对称与反对称引导波,其自由水面波动可以表示为虚宗量Bessel函数形式。利用海脊中心对称条件给出了描述其频率与波数的频散关系。基于所提理论进一步分析讨论了引导波的运动特性,包括频散关系、波速度、能量传播速度与波面空间分布等。本研究为揭示地形坡度由脊顶至两侧逐渐增加的海脊引导波运动特征,预测实际越洋海啸中最具威胁性海啸波的到达时间提供了理论依据。     

海啸与珊瑚礁

海岸带海啸的破坏后果更甚于风暴潮，宽广的礁坪成为向岸波浪和海啸的消能带，可减轻灾情。要警惕海啸的发生，应搞好南海海啸监测与预警，尽可能提高南海诸岛珊瑚礁岛屿建筑工程标准，切实做好南海珊瑚礁的自然保护。     

热带风暴过程中珊瑚礁坪示踪砂运移的现场实验研究

１９９５年１０月在小东海珊瑚礁海岸的礁坪上进行了示踪砂运动的现场实验。本次实验对浪,流以及示踪砂采样作了同步观测。根据所获的实验数据,分析在９５１６号热带风暴天气过程礁坪上示踪砂运移的基本规律。在一级近似下,测定并计算了泥沙在波生流作用下的漂移速度与流速比因子０．００２,混合深度小于２ｃｍ。这一结果与其它已往结果相比明显小得多。     

珊瑚礁地质稳定性研究现状

为探究珊瑚礁稳定性的研究现状,对影响礁体稳定性的诸多因素如礁体结构、地形地貌、波浪、潮汐、潮流、风诸如热带气旋和风暴、海流等进行总结,结果表明以上诸多因素可在不同程度上决定或影响礁体稳定性。同时指出现阶段礁体稳定性研究所需注意的问题,其一是涉及珊瑚礁地质稳定性的礁体结构、地貌形态的研究尚少,需合理利用多波束测深仪、高分辨率多道地震探测系统、钻探及AUV、三维实时声学成像声呐技术获取礁体地形、地层及剖面形态,并借助GIS技术对滑坡等失稳地带进行圈定,其二是潟湖区、礁体边坡等区域的稳定性研究缺乏,需引入极限平衡法评估礁体边坡、泻湖等区域的稳定性,且需考虑波浪、潮汐引入的孔隙水压力、渗流力的影响。通过综述礁体稳定性研究现状及未来礁体稳定性研究的方向的展望,以期为珊瑚礁体上的工程建设及未来的珊瑚礁地质稳定性研究提供些许启示。     

西沙群岛现代滨岸的风暴沉积

本文仅以1984年10号风暴为例,讨论了风暴前后的水动力条件及路径变化.重点阐述了该次风暴对西沙珊瑚礁区的潮间和潮上带现代砾堤和海滩的影响.描述了珊瑚礁区的砾堤沉积物的空间分布及垂向序列,并对沙质海滩的风暴搬运过程进行了适当的讨论.西沙砾质砾堤和沙质海滩无论从沉积序列上还是从沉积物的结构成份上,都存在着较大的差异,它们是在一种水动力条件下形成的两种不同的沉积体,在沉积过程中各有自身的沉积特点.本文尝试性地从上述角度提出一种沉积序列的空间格局,以便为古代沉积物的研究提供一些滨岸风暴沉积的信息.     

南沙群岛珊瑚礁动力地貌特征

南沙群岛受季风、台风和波浪的影响，珊瑚礁体呈ＮＥ－ＳＷ向椭圆形态，西南礁坪宽于东北礁坪。位于不同波能带内的珊瑚礁体发育了与之相适应的动力地貌单元。礁前斜坡高波能带地形陡峭，向风坡礁脊一槽沟系发育。外礁坪消耗大量波能，广泛覆盖生物碎屑，珊瑚生长稀疏。内礁坪宽广平坦，珊瑚生长良好。外礁坪堆积许多大礁块，尤以东北礁坪为甚。在湖低波能带，通常东坡缓于百坡，湖盆一般浪静流缓，为生物碎屑堆积区。     

Diurnal variability in turbidity and coral fluorescence on a fringing reef flat: Southern Molokai,Hawaii

Terrigenous sediment in the nearshore environment can pose both acute and chronic stresses to coral reefs. The reef flat off southern Molokai, Hawaii, typically experiences daily turbidity events, in which trade winds and tides combine to resuspend terrigenous sediment and transport it alongshore. These chronic turbidity events could play a role in restricting coral distribution on the reef flat by reducing the light available for photosynthesis. This study describes the effects of these turbidity events on the Hawaiian reef coral Montipora capitata using in situ diurnal measurements of turbidity, light levels, and chlorophyll fluorescence yield via pulse-amplitude-modulated (PAM) fluorometry. Average surface irradiance was similar in the morning and the afternoon, while increased afternoon turbidity resulted in lower subsurface irradiance, higher fluorescence yield (ΔF/F_m^′), and lower relative electron transport rates (rETR). Model calculations based on observed light extinction coeffecients suggest that in the absence of turbidity events, afternoon subsurface irradiances would be 1.43 times higher than observed, resulting in rETR for M. capitata that are 1.40 times higher.     

海南岛鹿回头珊瑚礁研究进展

前人在海南岛鹿回头珊瑚礁区所做的工作主要集中于以下三方面：(1)鹿回头珊瑚礁区地貌的粗略描述;(2)鹿回头珊瑚礁记录的古海平面研究：(3)鹿回头珊瑚礁记录的现代环境信息研究。通过野外实地考察,将鹿回头珊瑚礁分为8个生物地貌带：礁前斜坡活珊瑚带、礁缘砾石突起脊带、外礁坪带、中礁坪带、内礁坪带、海滩、沙堤、洼地,它们是全新世海平呵和气候环境变化的产物。关于本区珊瑚礁的研究,结合全球珊瑚礁与环境的研究来看,许多工作有待于展开和补充,大致可从以下4个方面进行深入研究：(1)珊瑚礁的生物地貌过程;(2)珊瑚及珊瑚礁的高分辨率环境记录;(3)珊瑚对海洋环境污染的记录：(4)珊瑚礁生态系统与社会、经济及人文系统的关系及其可持续发展。     

南海九章环礁中牛轭礁和西门礁新生沙洲沉积特征与动态

南沙群岛的珊瑚礁以环礁形式存在, 拥有各具特色的地貌形态。九章环礁中的牛轭礁和西门礁是两座发育有新生沙洲的环礁, 代表灰沙岛形成前一个重要的过渡性地貌演化阶段。这两处新生沙洲表层沉积物样品的粒度分析表明: 沉积物主要组分为珊瑚碎屑, 长轴中值粒径在14~45mm之间, 属于砾石级别; 样品分选系数在4.5~31之间, 分选性很差; 球度值为0.52~0.68, 球度差。粒度特征值中, 中值粒径具有随着到水边线距离的增大而升高的趋势, 而分选性和球度与距水边线距离关系不大。整体上中值粒径与分选系数呈正相关关系, 而与球度呈负相关关系。历史文献记载和卫星图像表明, 牛轭礁和西门礁上的新生沙洲都是近年来才形成的, 与风暴过程及冬季风有关。牛轭礁上沙洲向北迁移, 同时其长轴向东南方向延伸; 西门礁上沙洲整体向东南方向迁移, 并形成回弯形沙嘴形态。新生沙洲的出现与珊瑚碎屑物质供给变化或风暴浪作用变化的关系还需进一步探讨。     

珊瑚岛礁孤立波爬坡的平面二维数值模拟研究

为了探究岛屿周围珊瑚礁在抵御海啸灾害中的作用,采用激波捕捉类Boussinesq模型FUNWAVE-TVD,对孤立波在理想化三维岛礁地形上的传播及爬坡开展了现场尺度的平面二维数值模拟,分析了入射波高、礁坪水深、礁坪宽度、礁前斜坡坡度、礁后斜坡坡度、珊瑚礁糙率对岛屿四周孤立波爬高分布的影响。结果表明,珊瑚礁的存在总体上可有效降低岛屿四周孤立波的最大爬坡高度;入射波高、礁坪水深、礁坪宽度、珊瑚礁糙率是影响珊瑚岛礁四周孤立波爬坡分布的主要因素,岛礁四周最大爬坡高度会随入射波高和礁坪水深的增大、礁坪宽度和珊瑚礁糙率的减小而不断增大;当礁坪水深增大到一定程度时,珊瑚礁主要会对岛屿背浪面的爬高失去影响,而当礁坪宽度和珊瑚礁糙率减小至一定程度时,会出现岛礁四周最大爬高高于无珊瑚礁时爬高的现象;礁后斜坡的变缓会使岛礁周围的最大爬高有所减小,而礁前斜坡坡度对珊瑚岛礁周围的最大爬高几乎没有影响。