中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团，以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强，研究领域不断拓展，涌现了大量具有广泛影响力的研究成果，其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”，发展了第三代海浪数值模式；提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法；发现并命名了“棉兰老潜流”，揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等，系统描述了太平洋西边界流系；提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流)；不断完善了中国近海陆架环流系统，在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流，以及陆架波方面均取得了深刻的认识；从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结；发展了浅海水团的研究方法，基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制，在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献；阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制，揭示了中尺度涡的三维结构，定量评估了其全球物质与能量输运能力；基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征，提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制；构建了“南海内波潜标观测网”，实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识；发展了湍流的剪切不稳定理论，提出了海流“边缘不稳定”的概念，开发了海洋湍流模式，提出了湍流混合参数化的新方法等；在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识，并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响；研发了全球浪–潮–流耦合模式，推出一系列海洋与气候模式；发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统；建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台；发展了ENSO预报的误差分析方法，建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系，揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应；初步建成了中国近海海洋观测网；持续开展南北极调查研究；建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统，为中国气象减灾提供保障；突破了国外的海洋技术封锁，研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器；建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型，为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示，经过70年的发展，中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍，这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。     

通过水体置换降低水库富营养化风险：长江口青草沙水库案例研究

城市淡水系统的富营养化风险是世界范围内普遍关注的问题。多种物理、生物和化学技术手段被应用到富营养化湖库的治理当中，以期抑制水体的富营养化程度和藻类生物量。经证实，在未有效降低营养盐来源的情况下，这些手段的效果有限。而在发展中国家，控制营养盐来源可能需要花费数十年的时间。本研究旨在分析某一高营养盐负荷的沿海水库的富营养化和藻类水华风险，以期确认通过水利调度来抑制水库富营养化状态的可行性。该案例水库为位于长江口的青草沙水库。该水库2009至2012年期间的库内五个点位的水质数据被用于进行案例分析。水质指标包括水温、透明度、溶解氧、总氮、总磷和浮游植物叶绿素a。该水库的建设期为2009年4月至2010年10月，期间水库未曾与长江口发生水体交换。该水库的试运营期为2010年10月至2011年1月，正式运营期为2011年1月至今。在运营期间，库内与长江口的水体交换逐步上升。综合营养状态指数（TLI）被用于评估该水库的营养状态变化情况，该指数是通过数个代表性水质指标计算得到。库区的TLI指数峰值在2009年夏季可达51，在2011年夏季可达55，超过TLI指数的富营养化阈值50。TLI的谷值32出现在2010年的夏季。水质观测期的其他时段的TLI指数均可保持在50以下。以上分析结果表明：水库在2009年和2011年夏季由于过量的营养盐负荷和藻类水华迅速恶化到富营养化状态。水库在2010年和2012年均未出现富营养化状态和藻类水华，这是由于2010年期间水库缺少营养盐输入，2012年期间水库调度充分地置换了库区水体。库区水质指标的时空变化均通过文中的观测资料和数据分析进行展示。经分析表明，通过潮汐涨落来充分置换库区水体的水库调度手段是一个极为经济有效的抑制高营养盐水体富营养化和藻类水华的工程手段。     

三线阵影像外方位元素平滑方程自适应光束法平差

外方位元素数据是影响光学卫星影像几何定位精度的重要因素,其精度不仅取决于姿态和轨道测定系统的精度,还与卫星平台稳定度紧密相关。在实际卫星工程中,姿态测定系统存在突变现象,导致处理航线中上下视差发生较大变化。本文在全三线交会EFP光束法平差理论基础上,提出在光束法平差中采用外方位元素自适应分段平滑策略及其数学模型。即根据立体影像上下视差差分数据,对立体影像进行自动分段;在此基础上,对不同段的外方位元素平滑方程赋予不同权值,共同参与光束法平差。通过实际卫星影像试验表明,该方法可有效抑制卫星姿态测定系统突变对立体影像无控定位精度的影响,尤其是高程精度改善显著。     

河流湖泊湿地边界定位中遥感影像时相选择方法

选择高分遥感影像的时相是利用高分遥感影像精确定位湖泊河流湿地自然边界的关键问题之一。在没有或缺少水文观测数据的情况下,依据河流湖泊湿地的定义,本文提出了一种用于河流湖泊湿地边界定位的高分遥感影像时相快速选择方法,试验结果表明该方法合理、准确、有效。     

一种改进的小波域均值滤波算法

针对传统的小波域均值滤波算法在重建之后会产生马赛克效应的缺陷,提出一种基于形态学开运算改进的小波域均值滤波算法,利用开运算的滤波特性,从几何结构的角度针对性地处理马赛克效应,从而降低马赛克效应对干涉相位图像质量的影响,并将改进的小波域均值滤波算法与传统的小波域均值滤波算法、InSAR干涉相位图去噪中经典的自适应均值滤波、自适应中值滤波、Goldstein滤波以及非局部均值滤波滤波进行实验对比.实验结果表明:改进的小波域均值滤波算法优于其他几种算法.     

卫星+AI时代遥感专业模式识别课程的教学实践与改革

在人工智能时代深化遥感产业发展背景下,遥感专业人才培养需要与时俱进,以提高人工智能应用能力。本文针对目前遥感科学与技术专业人工智能核心课程模式识别教学现状及存在的问题,提出面向遥感专业应用导向的模式识别课程建设思路,从教学内容和实践环节两个方面设计了以提高遥感专业学生人工智能应用能力为目的的教学方案。从教学反馈结果来看,本文提出的教学思路不仅激发了学生对模式识别课程学习的兴趣,而且提高了学生应用模式识别方法进行遥感信息解译的能力。     

地理测绘理工交叉融合硕士生培养探讨

当前科技创新已经步入了多学科交叉融合时代,基于学科融合的复合创新型硕士生培养是我国研究生教学培养的改革方向.地理学与测绘科学与技术是地学大门类下的2个一级学科,二者具有很强的学科交叉性,本文在分析江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院2个学科当前硕士生培养状况的基础上,探讨了2个学科交叉融合硕士生培养的思路.     

雅鲁藏布江缝合带中段构造特征及成因模式新见解

雅鲁藏布江缝合带中的蛇绿岩在西藏南部不同地段,表现形式并不相同.通过对缝合带中段的构造特征及蛇绿岩组合特征的深入研究,认为印度板块的大陆地壳北缘具有特殊的波状弯曲的几何边界--东西两端为向北突出的犄角,构造结之间为向南突出的弧形边界.这种特殊的边界条件,在新特提斯洋俯冲碰撞过程中,新特提斯洋首先在突出结点处完成关闭,而...     

遥感地质勘查技术与应用研究

遥感的发展极大地拓宽了人类的视野和视觉能力,以其宏观性、综合性、多尺度、多层次的特点,已成为地质研究和地质勘查不可缺少的技术手段,在地质调查、矿产勘查、地质环境评价、地质灾害监测和基础地质研究等方面都发挥了越来越大的作用.随着传感器分辨率(空间、光谱、时间、辐射)的不断提高,特别是高光谱和干涉雷达技术的发展,不仅极大地...     

Dark respiration in the light and in darkness of three marine macroalgal species grown under ambient and elevated CO2 concentrations

Dark respiration (non-photorespiratory mitochondrial respiration),which occurs both in the light and in darkness,is vital for growth and survival of algae and plays a critical role in modulating the carbon balance of them.In the present study,we have investigated dark respiration in the light (R L) and in darkness (R D) in three marine macroalgal species,Hizikia fusiformis (phaeophyta),Gracilaria lemaneiformis (Rhodophyta) and Ulva lactuca (Chlorophyta),cultured at 20℃ using aeration with two CO 2 conditions:current ambient (CO 2 concentration about 380 μl/L) and elevated CO 2 (approximately 720 μl/L) air.R L was estimated by using the Kok method,whereas R D was determined as the rate of O 2 influx at zero light.The results showed that both R L and R D were unchanged for the elevated CO 2-grown algae relative to ambient CO 2 concentration for all the algal species tested.However,R L was significantly lower than R D across all the algal species and growth CO 2 treatments,demonstrating that daytime respiration was partly depressed by the light.The percentage of inhibition of respiration by light was similar between ambient and elevated CO 2 grown algae.The ratio of respiration to photosynthesis,which tended to decrease when estimated using R L instead of R D,was not altered for the elevated relative to ambient CO 2 concentration.The results suggest that R L,rather than R D,is a more accurate estimate of nonphotorespiratory carbon loss in marine macroalgae during the daytime.It would not be anticipated that elevated atmospheric CO 2 would exert a substantial influence on respiratory flux either in the light or in darkness in these particular marine macroalgal species.