全水深多波束测深系统Seabeam3012在西太平洋马里亚纳海山区地形测量中的应用

中国科学院海洋研究所在开展西太平洋马里亚纳海山区多学科综合科学考察的过程中，利用“科学”轮船载的全水深多波束测深系统Seabeam3012对多个海山进行了地形测量工作。针对作业过程中遇到的恶劣海况导致采集数据质量差、多波束系统易检测错误海底信息、测线布设难度大等问题，提出了基于船体姿态对数据质量影响分析的多波束测线方向优化、基于地形变化并参考浅地层剖面资料的作业参数优化和基于实时采集情况的多波束采集测线布设优化等一系列措施，有效地提高了海山区多波束数据采集质量，并提高了作业效率。获得的高品质地形数据，为多学科协同研究奠定了基础，为ROV等设备的现场作业提供了安全保障。     

觉华岛国家级海洋公园生态保护数字化建设研究

为保护海洋生态环境和资源，文章从海洋公园建设角度概述觉华岛国家级海洋公园的开发与保护发展现状,分析存在的主要问题，并提出海洋公园的数字化发展对策。研究结果表明：觉华岛国家级海洋公园是典型的北方海岛生态保护区域，对促进环境保护与经济建设和谐发展具有重要作用；针对海洋公园当前在管理制度、监视监测技术、科技支撑能力和资金支持等方面的不足，应加强物联网监测体系建设、数字化评估建设、科研和人才建设以及生态保护和文化宣传。     

南海盐致环流对台风降水的响应特征分析

本文采用多源卫星遥感数据通过统计分析的方法研究了17年间(2000—2016年)南海夏季(6—9月)台风对该海域降水、淡水通量的贡献及其可能导致的环流异常。主要结论如下: 1) 台风是南海中北部降水的重要影响因子, 可导致日平均降水量增加12mm, 约占南海夏季日平均降水(25mm·d ^-1)的一半, 且西北太平洋台风和南海“土台风”产生的降水分布存在显著的区域和强度差异; 2) 夏季, 南海由淡水通量引起的盐致环流表现为以海南岛东南部海域为中心的弱气旋式, 其流量量级约为-0.15Sv, 约占同期风生环流流量(约为-1.5Sv)的10%; 3) 夏季, 台风带来的降水使得南海中北部的气旋式盐致环流增强, 且西北太平洋台风降水导致的淡水通量变化引起的盐致环流强度要强于南海“土台风”。     

我国生物海岸修复现状及展望

介绍了我国生物海岸的分布现状,总结出以柽柳为代表的灌木群落、以芦苇为代表的草本群落、以红树林为代表的常绿灌木与乔木群落以及珊瑚礁是我国海岸带四类典型生物群落。生物海岸的生态、旅游、渔牧和科研价值极高,但从20世纪50年代起,由于对生物海岸的价值认识不足,我国生物海岸被大量破坏,主要破坏原因可归纳为:1)土地功能转换式开发引起的红树林和草本岸线破坏;2)过度采挖及环境恶化引起的珊瑚礁破坏;3)土壤盐碱化引起的柽柳群落退化。从20世纪80年代至今,一系列海岸带保护与生态修复的举措陆续实施,减缓了我国海岸带生态加速破坏的态势,较好地保护和修复了我国生物海岸,其中最重要的举措包括:1)设立生物海岸湿地公园和自然保护区;2)建立健全生物海岸保护相关法律体系;3)开展典型生物海岸相关研究与修复技术探索;4)推进并实施"十三五"海洋规划中三大海洋重点工程。为了解我国海岸带生态修复的现状,于2017-2018年期间,分别在山东日照、潍坊,上海,广东汕头、汕尾以及徐闻进行了实地调研和测量,调研结果表明:在政策支持下,调研地区的生物海岸得到了很好的保护和修复,推进我国海岸带生态修复步入快速发展阶段。基于调研成果,指出我国在海岸带生态修复中应特别重视的一些问题。     

面向WebGL的矢量数据三维绘制技术

矢量数据的叠加显示能够提高三维虚拟地球的表达效果与分析能力。受限于GPU的计算精度,在三维虚拟地球中矢量数据绘制普遍存在抖动现象和深度冲突现象。对基于WebGL的矢量数据三维绘制中计算精度问题进行了分析,提出了使用CPU RTC技术和GPU RTE技术提高顶点变换的精度,使用多视锥渲染算法和深度平面技术解决深度缓存精度问题。实验证明,这几种技术和算法可以有效缓解抖动现象和深度冲突现象导致的视觉干扰,改善了各种尺度和范围的矢量数据在三维地形上的叠加显示效果。     

AEKF在星敏感器低频误差补偿中的应用

高分辨率对地观测卫星需要精确的姿态信息来满足后续对地定位等工作,因此姿态确定精度十分重要。星敏感器的低频误差是影响卫星姿态确定精度的重要因素之一,主要是由空间周期性的热环境变化引起的。为进一步提高卫星姿态确定精度,对星敏感器的低频误差产生机理即星敏感器主光轴做周期性扰动进行了分析,设计了星敏感器低频误差补偿方案,建立了考虑星敏感器低频误差在内的组合定姿模型,利用拓维卡尔曼滤波(AEKF)对低频误差进行补偿,并引入RTS平滑滤波进一步提高姿态确定精度。仿真实验表明,设计的星敏感器低频误差补偿方案能有效对其进行补偿,提高卫星姿态确定精度。     

广西隆安下石炭统都结微生物岩微相特征与沉积环境研究

广西隆安县都结乡发育的微生物岩产于下石炭统都安组中—上部地层,分布广、厚度大,是中国南方早石炭世报道较少的碳酸盐岩建造类型,具有较高的研究价值。该微生物岩以颗粒灰岩和粘结岩为主,生物含量丰富,包括微生物、有孔虫、棘皮类、钙球、腕足等。通过岩相分析,可识别出以下8种微相类型:MF1含亮晶胶结物的泥晶包壳生屑灰岩、MF2含腕足似球粒灰岩、MF3无纹层似球粒颗粒灰岩、MF4集合颗粒灰岩、MF5细密纹层状粘结岩、MF6内碎屑鲕粒灰岩、MF7鲕粒灰岩、MF8白云质鲕粒灰岩。伴随海平面升降变化,都结微生物岩沉积环境先后经历了FZ1台地边缘浅滩相、FZ2开阔台地相与FZ3局限台地相这三种沉积相带之间往复变化的沉积相模式。结合前人基础地质资料,该沉积相模式表明该微生物岩发育于低纬度孤立碳酸盐岩台地浅水环境,并经历了初期、主体时期和消亡期3个发育阶段,海平面虽伴有小幅波动,但整体呈下降趋势。微生物岩发育于晚古生代冰期与谢尔普霍夫生物灭绝事件前夕,该时期南盘江盆地微生物岩的富集与后生动物礁的缺失相耦合,海洋生态系统中生物组成发生显著变化。在此基础上,本文从微生物岩的角度初步探讨了冈瓦纳大陆冰川作用对北半球低纬度地区的影响。     

华北克拉通西部鄂尔多斯地块长城系碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年及意义

自1.85 Ga西部陆块与东部陆块沿中部造山带碰撞拼合形成统一的华北克拉通之后,中—新元古代克拉通经历了广泛的陆内拉伸,形成了熊耳裂陷槽、燕辽裂陷槽、渣尔泰—白云鄂博—化德裂陷槽及东缘裂谷系。前人根据钻井资料及区域地层对比认为鄂尔多斯地块变质基底之上沉积了中元古代长城系—蓟县系。其中,长城系下部主要为石英岩夹板岩,上部为粉砂质板岩、硅质板岩及含燧石条带白云质灰岩与石英砂岩;蓟县系以白云岩为主,夹少量砂岩、页岩。本文对采自鄂尔多斯地块6口钻井中的长城系进行了碎屑锆石年代学研究。结果表明,鄂尔多斯地块长城系浅变质沉积岩的碎屑锆石年龄组成了1.60 Ga、1.85 Ga、1.95 Ga、2.35 Ga和2.50 Ga等峰值。与华北克拉通内部中—新元古代沉积岩碎屑锆石年龄峰值对比结果表明,长城系沉积岩的碎屑物质来自华北克拉通内部。结合区域钻井资料及前人研究成果,推断中元古代鄂尔多斯地块北缘及东缘为隆起剥蚀区,西南部为沉积区,其西南缘为被动大陆边缘,与北秦岭地体之间被宽坪洋分隔。     

变分同化框架通过背景误差协方差构建动力平衡约束的研究进展

通过背景误差协方差构建动力平衡约束是变分同化框架设计的重要环节。它不仅帮助实现变量间的协同分析,提高观测使用效率,还能改善变分极小化问题的性状。本文在系统梳理通过背景误差协方差引入动力平衡约束的方式、流程的基础上,对求解目前全球和有限区域变分同化系统普遍采用的准地转平衡和静力平衡约束的共性问题和存在的不足作了归纳总结。分析了求解准地转平衡约束的三类方案:动力平衡方程方案、统计方案和动力-统计相结合方案的优缺点。对照比较了不同垂直离散方案下求解静力平衡约束时遇到的欠定问题的表现以及解决途径。最后,展望了基于背景误差协方差构建动力平衡约束在赤道等特殊地区、高分辨率同化系统、以及集合-变分混合同化系统发展中面临的挑战和机遇。     

南京市灰霾天气的长时间变化特征及其气候原因探讨

以南京市1954—2012年的逐日气象数据分析南京市灰霾天的长时间变化规律并从气候角度探讨其变化原因。南京市的霾日数近60 a来呈现明显上升趋势,从20世纪50年代的40 d/a已增加至21世纪的230 d/a左右,气象行业标准界定的霾日与人工观测的霾日长期变化趋势一致,前者在南京市具有较好的适用性。南京市雾霾混合日呈现出先增加后下降的趋势,其对应的相对湿度在不断降低,这可能是雾霾日向霾日转换,雾霾日数降低而霾日数增多的关键因素。南京地区能见度不断降低,近30 a里约下降8.4 km,霾日数与能见度相关系数高达-0.91,随着能见度的降低,灰霾天数几乎线性增加。南京地区的年平均相对湿度在1985年以后大幅降低,已从约80%下降至68%左右,湿度与霾日的相关系数为-0.72,随着湿度的降低,霾日呈上升趋势。南京年平均温度1985年后明显上升,升高了1.8℃,其中冬季上升幅度最大,夏季上升幅度最小;年均温度与霾日数呈现出明显正相关,和相对湿度呈现明显负相关,温度的升高将造成相对湿度的降低,进而造成霾日增多。南京的年平均风速1978年后不断降低,到20世纪末约降低1.5 m/s,风速与霾日呈现出显著的负相关,随着平均风速的降低,霾日数不断增多。在全球变暖的大气候背景下,南京市霾的长时间变化受到各种气候因子的影响,能见度、相对湿度、温度和风速都是重要的影响因素。