WAVEWATCHIII 同化模块的建立和检验

将基于最优插值 (OI) 的同化并行模块植入全谱空间的第三代海浪模式WAVEWATCH III version3.14,建立数据同化的海浪模式预报系统, 并通过实际的预报个例对同化系统进行检验。个例实验是以5°S 以北的印度洋海域为目标计算区域, 海面风场强迫采用业务单位的中尺度天气预报模式WRF(weather research and forecast) 提供的逐时海面风场预报产品。模式积分过程中连续同化2010 年12 月15 日、16 日和17 日过境北印度洋的Jason-2 卫星高度计沿轨有效波高 (SWH) 数据 (需要指出的是, 每次同化得到新的SWH 分析场后需重构相应的二维海浪谱用于谱模式)。SWH 同化分析值和无同化的对照组分别与高度计沿轨观测数据比较发现, 就日平均统计来看, 同化较无同化使SWH分析值的均方根误差减小约25%～50%。以SWH 同化分析场作为初始场的预报表明, 同化对预报影响的时效性可延长至48～60 h。本研究目的是通过将高度计测量的SWH 数据同化到海浪模式进一步提升海浪数值预报的准确度。     

高度计波高数据同化对印度洋海域海浪模式预报影响研究

为提高海浪模式预报的精度,改善初始场是途径之一。研制了基于最优插值(OI)方法的海浪数据同化并行程序模块,并将其植入第三代海浪模式WAVEWATCH IIITM,建立了印度洋海域海浪同化预报方法,使用卫星高度计波高数据进行了同化预报试验。OI模块的并行设计使得植入同化模块的海浪模式仍能以并行方式运行。文中5°S以北印度洋海域为目标区域,嵌套在WAVE-WATCH IIITM的全球网格中,使得目标区域开边界条件得到较好解决。同化数据使用Jason-2高度计测量有效波高(SWH)沿轨数据。海浪同化预报模式由大气模式WRF(Weather Research andForecasting)输出的1小时一次的海面10 m风场驱动。将同化的模式结果(SWH)、无同化的模式结果(SWH)分别与高度计沿轨数据(SWH)进行比较,表明同化改善模式预报初始场的效果是明显的。以同化初始场出发进行海浪预报试验,结果表明,高度计波高数据同化在一定程度上可改进海浪短期预报的精度。     

卫星高度计波高资料的同化试验分析

结合经验的台风风场模型和NCEP再分析资料构造了南海台风风场,并以此作为一个第三代海浪模式的输入模拟了1999年约克(York)台风经过南海时所产生的台风浪场.模拟结果显示,尽管文中构造的南海台风风场比较接近真实的风场,但模拟出的台风浪场相对于TOPEX/Poseidon高度计的观测波高仍有一定差异,因此进而采用了一种简单的最优插值同化方法,开展了波高资料的初步同化试验.试验结果显示,资料同化显著地改进了海浪模式的(后)预报精度,而这种改进在涌浪区更加显著,同化有效维持时间大约是43h.     

卫星高度计波高数据同化对西北太平洋海浪数值预报的影响评估

通过数值试验验证卫星高度计波高数据同化对西北太平洋3 d海浪预报的改进效果。驱动海浪模式的强迫场采用国家海洋环境预报中心基于MM5模式预报的风场,波高数据同化使用的观测数据是Jason-1卫星高度计有效波高。用最优插值数据同化方法获得海浪有效波高的最优估计并重构相应的海浪方向谱,以此为初始场进行为期3 d的数值预报试验。与没有同化的预报进行了比较和分析,结果表明卫星高度计海浪数据同化对0~72 h预报有不同程度的明显改善,改进程度随预报时效的增加而减少。     

最优化插值同化方法在预报南海台风浪中的应用

由经验的holland台风模型和NCEP再分析风场资料相结合构造出南海台风风场，结果较好地符合了TOPEX／Poseidon(T／P)卫星高度计观测的风速分布。以此作为第三代海浪模式的输入风场，模拟了1999年约克(York)台风经过南海海域的台风浪，并利用T／P卫星高度计观测的有效波高资料对模式进行同化。结果显示，同化影响半径取为2000km效果较好，同化影响时间是35h，同化改善了模式预报的精度。     

北印度洋海浪背景误差分析和同化预报初步评估

基于背景误差分析中的观测法,利用Jason-1卫星高度计沿轨有效波高数据并结合Wave Watch Ⅲ海浪模式预报结果,进行北印度洋海域海浪背景误差分析,得到海浪场背景误差方差和各向同性假设下背景误差相关长度的时空分布特征。按经验函数拟合该海域有效波高背景误差协方差时总残差平方和最小的原则给出了更为适用于该海域的描述公式。在上述工作基础上,采用最优插值同化方法将Jason-1和Jason-2卫星高度计有效波高数据连续同化到海浪模式Wave Watch Ⅲ,按业务化标准对2013年1月北印度洋海域的海浪场进行了同化预报试验,经浮标数据检验发现同化可使海浪24 h预报得到明显改进。     

南海及邻近海域大气-海浪-海洋耦合精细化数值预报系统研制

本文主要介绍了南海及邻近海域大气-海浪-海洋耦合精细化数值预报系统的研制概况。预报区域为99°E~135°E，15°S~45°N，包括渤海、黄海、东海和南海及其周边海域。为了给耦合预报模式提供较准确的预报初始场，在预报开始之前，分别进行了海浪模式和海洋模式的前24小时同化后报模拟。海浪模式和海洋模式都采用了集合调整Kalman滤波同化方法，海浪模式同化了Jason-2有效波高数据；海洋模式同化了SST数据、MADT数据和ARGO剖面数据。为了改进海洋温度和盐度的模拟，我们在海洋模式的垂向混合方案中引入波致混合和内波致混合的作用。预报系统的运行主要包括两个阶段，首先海浪模式和海洋模式进行了2014年1月至2015年10月底的同化后报模拟，强迫场源自欧洲气象中心的六小时的再分析数据产品。然后耦合预报系统将同化后报模拟的结果作为初始场进行了14个月的耦合预报。预报产品包括大气产品（气温、风速风向、气压等）、海浪产品（有效波高和波向等）、海流产品（温度、盐度和海流等）。一系列观测资料的检验比较表明该大气-海浪-海洋耦合精细化数值预报系统的预报结果较为可靠，可以为南海及周边海洋资源开发和安全保障提供数据和信息产品服务。     

基于WAVEWATCH-Ⅲ模式的一次冷空气过程海浪场模拟研究

以具有高精度和较高分辨率的CCMP (Cross-Calibrated,Multi-Platform)风场驱动第三代海浪模式WW3(WAVEWATCH-Ⅲ),对2009年1月12日前后的一次冷空气所致的中国海海浪场进行数值模拟,并在国内首次利用来自朝鲜半岛的观测资料对模拟数据的有效性进行检验.研究发现:(1)以CCMP风场驱动WW3海浪模式,可以整体上较好的刻画出此次中国海范围由冷空气造成的海浪场,模拟的有效波高(SWH——Significant Wave Height)精度接近高度计的观测精度,系统上稍大于高度计反演的SWH,模拟的SWH和观测值相比略有滞后的现象,观测数据跳跃较为明显,而模拟数据的走势则更为平缓;(2)此次冷空气过程中,第一岛链以内的海域的海浪场与风场具有较好的一致性,第一岛链以外的大洋中,海浪场与海表风场的对应关系明显不如第一岛链以内,以菲律宾以东的洋面最为显著的.     

集合最优插值方法在北印度洋海浪同化中的应用

基于第三代海浪模式WaveWatch III,采用集合最优插值(EnOI)方法对北印度洋海浪进行同化数值实验研究。在集合样本选取方案上,针对不同的实验分别选取有效波高(SWH)的历史后报场(样本A)、24h变化(样本B)以及以同一时刻72h预报时效和24h预报时效的差异(样本C)用于估计背景误差协方差。样本A和样本B是为海浪模拟而设计,样本C是为海浪预报而设计;通过与由高度计数据确定的模式背景误差进行比较,认为样本B优于样本A。采用样本B对2011年北印度洋海浪场进行同化模拟,结果表明2011-03-11相对误差改进都在5%及以上,其中7月份改进效果最佳。采用样本C对2013-07的有效波高进行0~72h预报,发现同化使0~24h预报改进最明显:均方根误差改进0.12m,相对误差改进5%。浮标检验结果支持上述结论。     

WAVEWATCH Ⅲ模式在全球海域的数值模拟试验及结果分析

基于第三代海浪数值预报模式WAVEWATCH III(v3.14),构建了全球区域海浪数值预报系统,采用1999年9月—2009年7月的Quik SCAT/NCEP混合风场作为驱动场,对模式进行了10a的积分。利用NDBC浮标数据及Jason-1卫星高度计资料对模式模拟结果进行了检验,结果表明:模式对全球海浪模拟效果较好。通过对模式误差的分析,为后续开展全球海浪同化工作中背景误差协方差矩阵的构建及集合样本的选取提供了依据。     

四种重金属对刺参幼参的急性致毒效应

采用静水试验法,在水温18.5℃~20℃的条件下,用Cu2 ,Zn2 ,Cd2 和Cr6 四种重金属对刺参幼参进行了单一急性毒性试验。结果表明:Cu2 对刺参幼参的24h,48h,72h和96hLC50分别为0.299,0.176,0.133和0.120mg/L;Zn2 的24h,48h,72h和96hLC50分别为6.700,3.624,2.577和1.951mg/L;Cd2 的24h,48h和72hLC50分别为4.246,2.588和2.137mg/L;Cr6 的24h,48h和72hLC50分别为31.974,7.499和3.808mg/L;Cu2 ,Zn2 ,Cd2 和Cr6 对刺参幼参的安全浓度分别为0.018,0.362,0.259和0.750mg/L。四种重金属对刺参幼参的毒性大小依次为Cu2 >Cd2 >Zn2 >Cr6 。     

镉和汞两种重金属离子对四角蛤蜊的急性毒性

采用毒理学实验方法,比较研究了Cd~(2+)和Hg~(2+)对四角蛤蜊(Mactra veneriformis Reeve)急性毒性效应的差异,以期为进一步评价重金属离子对四角蛤蜊的毒性效应和作用机理等提供理论依据.死亡概率单位和实验液浓度对数的线性回归分析表明,Cd~(2+)对四角蛤蜊在24、48和96 h的半致死浓度(LC_(50))分别为15.961、5.149和2.383 mg/L,Hg~(2+)的LC_(50)分别为3.714、0.607和0.207 mg/L;Cd~(2+) 和Hg~(2+) 对四角蛤蜊的安全质量浓度分别为0.023 8 mg/L和0.002 1 mg/L,分别是我国渔业水质标准(GB11607-89)限定量的4.76倍和4.02倍.     

Tracing dissolved organic matter cycling in the eastern boundary of the temperate North Atlantic using absorption and fluorescence spectroscopy

Apparent oxygen utilization (AOU), dissolved organic carbon (DOC), coloured dissolved organic matter (CDOM) absorption spectra, and CDOM fluorescence characteristic of aromatic amino acids (excitation/emission 280 nm/320 nm; F(280/320)) and marine-humic like substances (320 nm/410 nm; F(320/410)) were measured in full depth during a cruise in the temperate Eastern North Atlantic (ENA). An optimum multi-parameter (OMP) inverse method was run to calculate water mass proportion-weighted average (archetypal) concentrations of these chemical parameters for all water masses and samples. Archetypal concentrations retain the variability due to water mass mixing and basin scale mineralization from the water mass formation sites to the study area. Conversely, the difference between measured and archetypal concentrations, retain the variability due to dissimilarities in mineralization processes within the study area. Our analysis indicates that DOC supported 26±3% of the AOU in the dark temperate ENA and that basin scale processes occurring at and from the formation area of the water masses explained 63% of the total DOC variability. Our data also suggests that DOC remineralized at the basin scale was of lower molecular weight, and with a lower proportion of fluorescent aromatic amino acids than found within the study area. The relationship between the absorption coefficient at 254 nm (a_CDOM(254)) and AOU indicates that a_CDOM(254) was consumed during organic matter remineralization in the dark ocean, with 55% of the variability being explained by basin scale processes. The relationships of F(320/410) with AOU and DOC confirmed that marine humic-like substances are produced by microbial degradation processes, at a rate of 6.1±0.9×10⁻³ mg equivalents of QS mol AOU⁻¹. Our results also indicate that basin-scale remineralization processes account for 85% of the total variability of F(320/410), emphasizing that large scale processes control the formation of humic-like substance in the dark ENA.     

基于EMD和辛几何的运动员表面肌电信号分析与评价

为对肌电信号的物理解释做出探索性的工作，本文运用经验模态分解和辛几何的方法，对不同等级短跑运动员腿部不同肌群的表面肌电信号进行处理分析。试验结果初步表明，应用上述2种方法可对运动员等级和竞技状态做出有效的评价，而且2种方法对肌电信号处理结果的一致性将有助于进一步描述肌肉系统的生物力学特性。     

栉孔扇贝不同组织SOD、CAT和MPO活力的比较分析

对2龄和3龄栉孔扇贝外套膜、鳃、消化盲囊、肾、闭壳肌、性腺组织超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和髓过氧化物酶(MPO)活力分析表明,检测组织均存在这三种酶,且在不同组织中活力表现存在明显差别,其中肾组织SOD、CAT活力最高,而MPO在消化盲囊中表现最高活力,与其它组织相比均呈显著性差异(P＜0.05).不同贝龄的栉孔扇贝酶活力比较表明,三龄贝各组织SOD、CAT和MPO活力均高于二龄贝.     

现代海底热液沉积物中硫化物集合体和其单矿物之间的硫同位素关系及其意义

硫化物集合体的硫同位素比值介于其单矿物中硫同位素比值的最大和最小值之间。当｜δ2-δ1｜<Δ时 ,δ(1 2 ) 与矿物中硫同位素组成最大和最小值的距离均小于Δ。当｜δ2-δ1｜>Δ时 ,δ(1 2 ) 与δ1 和δ2 的距离有可能大于Δ。对现代海底热液沉积物来讲 ,排除了生物和有机质的影响后 ,直接测定其硫化物集合体的硫同位素比值进行同位素示踪研究是可行的。     

苯并(a)对大弹涂鱼肝脏抗氧化防御系统影响的初步研究

苯苯并并（（ａａ））芘芘((ＢＢａａＰＰ))是是一一种种具具强强致致癌癌性性的的多多环环芳芳烃烃,,广广泛泛存存在在于于受受污污染染的的海海洋洋环环境境中中。。早早期期对对苯苯并并（（ａａ））芘芘的的研研究究主主要要集集中中于于苯苯并并（（ａａ））芘芘暴暴露露与与终终反反应应—————癌癌变变的的发发生生或或肿肿瘤瘤的的形形成成之之间间的的相相关关性性研研究究。。近近年年来来,,通通过过对对苯苯并并（（ａａ））芘芘在在动动物物体体内内的的代代谢谢过过程程及及其其致致毒毒机机理理的的研研究究,,发发现现苯苯…     

CPT-Based estimation of undrained shear strength of fine-grained soils in the Huanghe River Delta

The Huanghe River（Yellow River） Delta has a wide distribution of fine-grained soils. Fluvial alluviation, erosion,and wave loads affect the shoal area, resulting complex physical and mechanical properties to sensitive fine-grained soil located at the river-sea boundary. The cone penetration test（CPT） is a convenient and effective in situ testing method which can accurately identify various soil parameters. Studies on undrained shear strength only roughly determine the fine content（FC） without ma...     

Sources and implications of particulate organic matter from a small tropical river——Zuari River,India

Transitional ecosystems,estuaries and the coastal seas,are distinctively affected by natural and anthropogenic factors.Organic matter(OM)originating from terrestrial sources is exported by rivers and forms a key component of the global biogeochemical cycles.Most previous studies focused on the bulk biochemical and anthropogenic aspects affecting these ecosystems.In the present study,we examined the sources and fate of OM entrained within suspended particulate matter(SPM)of the Zuari River and its estuary,west coast of India.Besides using amino acid(AA)enantiomers(L-and D-forms)as biomarkers,other bulk biochemical parameters viz.particulate organic carbon(POC),δ13C,particulate nitrogen(PN),δ15N and chlorophyll a were analyzed.Surprisingly no significant temporal variations were observed in the parameters analyzed;nonetheless,salinity,POC,δ13C,PN,δ15N,glutamic acid,serine,alanine,tyrosine,leucine and D-aspartic acid exhibited significant spatial variability suggesting source differentiation.The POC content displayed weak temporal variability with low values observed during the post-monsoon season attributed to inputs from mixed sources.Estuarine samples were less depleted than the riverine samples suggesting contributions from marine plankton in addition to contributions from river plankton and terrestrial C3 plants detritus.Labile OM was observed during the monsoon and post-monsoon seasons in the estuarine region.More degraded OM was noticed during the pre-monsoon season.Principal component analysis was used to ascertain the sources and factors influencing OM.Principally five factors were extracted explaining 84.52%of the total variance.The first component accounted for 27.10%of the variance suggesting the dominance of tidal influence whereas,the second component accounted for heterotrophic bacteria and their remnants associated with the particulate matter,contributing primarily to the AA pool.Based on this study we ascertained the role of the estuarine turbidity maximum(ETM)controlling the sources of POM and its implications to small tropical rivers.Thus,changes in temporal and regional settings are more likely to affect the natural biogeochemical cycles of small tropical rivers.     

枝管藻多糖对久效磷暴露水体中鱼类保护作用的研究

以金鱼(Carassius auratus)体内超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)活力、乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesteras，AChE)活力变化为指标，观察了枝管藻多糖对久效磷暴露的水体中鱼类生理功能的影响。结果表明：用枝管藻多糖灌胃鲫鱼15d，枝管藻多糖能显著降低久效磷对鱼类体内SOD活力的诱导和有效阻止久效磷对鱼类中枢神经系统AChE活性的抑制，具有拮抗久效磷农药对鱼类毒害的作用。