A New Fall-Rate Equation for T-5 Expendable Bathythermograph (XBT) by TSK

The accuracy of the manufacturer’s fall-rate equation for the T-5 Model of expendable bathythermograph (XBT) has been investigated based on about 300 collocated pairs of XBT-CTD (Conductivity-Temperature-Depth profiler) measurements in various climatological regions. We found that the equation systematically overestimates depth by about 5% for the T-5 produced by Tsurumi Seiki, Co. Ltd. (TSK), but almost no bias is associated with the T-5 produced by Sippican, Inc., in USA. The cause of this difference is not clear, because the two manufacturers’ T-5 probes are reported to have identical shape and weight in water. We propose a new fall-rate equation for the TSK T-5: z(t) = 6.54071t - 0.0018691t ², where z(t) is depth in meters at time, t, in seconds.     

Recorder-Dependent Temperature Error of Expendable Bathythermograph

The accuracy of temperature measurement by the expendable bathythermograph (XBT) is examined for five types of recorders by comparison with co-located CTD measurements and statistical analysis of temperature profiles including an isothermal layer. A positive temperature error increasing downward is occasionally detected for two types of Japanese recorder which have been commonly used among Japanese oceanographic institutions and marine observatories. This error resembles to that reported by Bailey et al. (1989) and Wright (1991) for a different type of recorders, although its cause is not clearly understood. The irregular occurrence of the error suggests that the problem is not solely due to the recorders but rather by some inconsistency of the whole measuring system including them, an XBT probe and sea water. The error is estimated to increase at a rate of O (0.1°C/100 m), and it could be close to 1°C at the deepest part of the profiles (760 m for Tsurumi T-7). This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

海洋投弃式温深剖面仪应用发展概述

海洋温度的变化会显著影响水下声传播、生物活动、气象和洋流等现象,温深是反映海洋变化运动规律的基本参数。投弃式温深剖面仪(Expendable Bathythermograph,XBT)、温盐深测量仪(Conductivity Temperature Depth,CTD)、全球海洋实时观测网(Array for Real-time Geostrophic Oceanography,Argo)等是目前进行海水温深测量的主要仪器。其中XBT因其现场测量简便、效率高、硬件成本低等特点,正在被大规模使用。本文主要介绍有关海洋温度测量的背景及演化历史,分析对比了国内外相关仪器设备的发展现状,总结了国产化产品还存在的差距和不足,另外对传感器、结构设计、数据通讯传输、数据后处理、可靠性研究等关键技术和研究热点进行了详细介绍,最后对未来无人平台的技术发展路线给出了思路和见解,开展投弃式温深剖面仪的相关技术研究和产品研制对实现国产化有积极的推动意义。     

地磁感应线圈在投弃式探头水下转速测量中的应用

介绍了地磁感应线圈的工作原理,针对投弃式探头水下转速测量需要,设计专用线圈传感器及测量电路,并搭建专用试验台进行室内试验。试验结果表明,采用地磁感应线圈可以准确地得到旋转体转速信息,可应用于投弃式探头水下转速测量。     

海面表层水温与表皮水温的相关研究

海洋水温是海洋研究的重要参数之一.本文介绍了"表皮温度"和"表层温度"的不同概念,分析了表皮和表层温度不同的产生机理,初步建立了两个温度之间的关系式,分析了回归方程产生的误差.     

东海深部地层时深转换关系的分段优化拟合

在将钻井垂直地震剖面(VSP)数据的时深拟合公式应用于深部地层的时深转换时,拟合深度与计算的层速度常常不够准确。本文首先利用多项式和幂函数给出了东海陆架盆地中部某凹陷41口钻井VSP数据的时深拟合公式,并用双程旅行时(TWT)最深达8 s的三维地震速度体数据与多道地震剖面对拟合公式在深部地层的适用性进行分析。在TWT为8 s时,速度体数据表明41口钻井位置的平均深度为18 140 m,平均层速度为6 208 m/s,二次多项式的平均拟合深度较之偏高9.2%,计算的层速度偏高36.2%,幂函数则分别偏低28.9%与35.6%,拟合效果都不理想。对此,本文采用通过识别VSP数据的增速拐点并对增速拐点前的VSP数据进行二次多项式拟合,对增速拐点后的VSP数据进行幂函数拟合的分段拟合模型,将TWT为8 s时的平均拟合深度和层速度的误差降到3.3%与4.7%。地震剖面显示研究区莫霍面深度约为TWT=11 s,分段拟合模型在TWT=11 s的平均拟合深度为27 516 m,层速度为7 334 m/s,更接近前人研究成果,表明该模型能显著提高深部地层时深转换的精度。     

胶州湾水温和营养盐硅限制初级生产力的时空变化

根据作者近年来对胶州湾水域的主要研究结果,分析和探讨了营养盐硅和水温对浮游植物生长的变化和其集群结构的改变影响,研究了胶州湾初级生产力的年变化过程是如何受到营养盐硅和水温的限制和提高,其时间阶段和空间区域又如何划分,营养盐硅和水温如何控制不同阶段和不同区域的初级生产力。同时,揭示了营养盐硅或水温在时间和空间的尺度上如何控制浮游植物生长的变化过程,而且在时空的变化中,2种因子营养盐硅和水温在时间和空间的尺度上又如何有顺序的控制,产生出各种类型的生产力。研究结果展示了在初级生产力的时间和空间的变化过程中,营养盐硅和水温控制初级生产力的不同时间阶段,尤其用增殖能力展示了水温对浮游植物生长的控制时间阶段;营养盐硅控制初级生产力的不同空间区域。从而阐明了营养盐硅和水温控制初级生产力的变化过程。从陆地到海洋界面的硅输送量决定了初级生产力的时间变化过程;硅的生物地球化学过程决定了初级生产力的空间变化过程。因而,营养盐硅和水温是浮游植物生长的“发动机”,营养盐硅是主要的,而水温是次要的。     

Skewed Water Temperature Occurrence Frequency in the Sea off Sanriku, Japan, and Intrusion of the Pure Kuroshio Water

Temperature and salinity data obtained by the Iwate Fisheries Technology Center were analyzed for the period 1971–1995. It was found that occurrence frequency distributions of temperature and salinity are very skewed at depths deeper than 200 m and that temperature sometimes exceeds m + 5σ (m: mean and σ: standard deviation. If such abnormally high temperatures are real the 3σ criterion cannot be adopted. Oceanic conditions were surveyed in 1972 and 1979, when temperatures exceeding m + 5σ were observed. It was found that the abnormally high temperature (and high salinity) water was the pure Kuroshio Water introduced into the region due to some special conditions such as abnormal approach of large warm-core ring to the Sanriku Coast or abnormal northward extension of the Kuroshio along the coast. These events are very rare, occurring only twice in the 25-year period analyzed, but the abnormally high temperature observed is real. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

(鱼免)状黄姑鱼早期发育特征及对温盐度的适应性

1996年3~6月采用人工注射LRH-A和HCG诱导状黄姑鱼自然产卵受精,观察6批次胚胎发育的结构特征和1~16日龄仔鱼形态变化及温度、盐度对状黄姑鱼早期发育和存活的影响,为状黄姑鱼大规模人工繁殖和苗种培育提供科学依据。根据其外部形态和胚胎行为的出现将状黄姑鱼胚胎发育划分为17期,3日龄开口;状黄姑鱼受精卵孵化的温度范围为16.3~30℃,最适孵化温度为22~24℃;孵化盐度范围为13.7~53,最适孵化盐度范围为26.9~40.7,其中盐度为7.2时受精卵无法孵化,盐度在40.7以上的受精卵全部为浮性,盐度为26.9以下全部呈沉性;状黄姑鱼仔鱼存活的适合盐度为20.2~33.4,随着仔鱼的生长,对耐盐的适应性也逐渐增强。     

Argo资料的全球上层海温年和半年周期振荡的空间分布特征

利用小波分析方法,对2003-2008年周平均的Argo(地转海洋学实时观测阵)海温资料进行了分析,给出了全球上层海温年周期和半年周期振荡的空间分布特征.结果表明,南北半球中高纬地区以表层海温的年周期变化为主,在低纬度地区,表层海温以半年周期为主,而温跃层附近海温既有年周期也有半年周期(赤道太平洋、东南印度洋和赤道西大西洋以年周期为主;赤道东、西印度洋以半年周期为主).南北半球中高纬的年周期海温和北半球中纬度的半年周期海温在表层范围最大,显著性最高,强度最强,位相最前.随深度的增加,范围减小,显著性降低,强度减弱,位相滞后.信号主要集中在水深50 m以上,影响深度在150m以浅;赤道附近的太平洋和热带东南印度洋的年周期海温以及赤道东、西印度洋的半年周期海温在水深100m范围最大,显著性最高,强度最强,位相最前,信号主要集中在温跃层附近,影响深度均可达500m.     

温度、光照、pH值对后棘藻生长及脂肪酸含量的影响

报道了环境因子对富含 EPA (2 0∶ 5ω3)的海洋微藻后棘藻 (Ellipsoidion sp.) 70 - 0 1的生长速度、总脂及脂肪酸含量的影响。结果表明 ,后棘藻具有较快的生长速度和较高的脂肪酸含量 ,总脂含量为 31～ 36 % ,主要脂肪酸为 14∶ 0、16∶ 0、16∶ 1、18∶ 1ω9、18∶ 1ω7、18∶ 2 ω6、2 0∶ 4 ω6、2 0∶ 5ω3。生长的温度范围为 15～ 30℃ ,2 5℃时生长速度最快。温度对总脂含量影响很小 ,但对EPA和 PUFA含量影响较大。在 2 5℃时有最大的 EPA和 PUFA含量。适宜光强为 10 8.75μmolm-2 s-1～ 2 4 4 .15μmolm-2 s-1,在 145.54μmolm-2 s-1时 EPA产率较大。在起始 p H6 .5～ 9范围内 ,p H8.5时有最大的生长速率和总脂含量 ,而 EPA和 PUFA在起始 p H7.5时最大 ,分别占脂肪酸的 18.77%和 2 3.38%。实验条件下后棘藻 EPA产率最大的条件为温度 2 5℃ ,光强 145.54μmolm-2 s-1,p H为 7.5～ 8.5。     

东北太平洋Explorer Ridge热液羽状流位温浊度异常和物质能量通量估算

深海热液流体与周围海水之间存在明显的物理和化学差异,通过检测海水的位温浊度异常是探测深海热液活动的重要手段之一。本文采用"海底火山带项目（Submarine Ring of Fire 2002）"拖曳式温盐深测量仪数据资料,研究了东北太平洋Explorer Ridge热液场的水文特征及物质能量通量的释放。结果表明Explorer Ridge热液场热液羽状流中性浮力层所在深度范围约为1 600~1 900 m,距离海底的高度约为200 m,最大位温、盐度和浊度异常分别为0.04℃、0.004和0.18 NTU;中性浮力层热液羽状流帽呈椭圆结构,其长轴与洋中脊线重合,羽状流帽总面积约为27 km2;热液羽状流在中性层范围内存在明显的分层现象,通过经验公式计算得到Explorer Ridge热液场观测范围内热液喷口的总的浮力通量为6.19×10-2 m4/s3,平均值为2.063×10-2 m4/s3;总的体积通量为9.884×10-2 m3/s,平均值为3.295×10-2 m3/s;总的热通量为194.9 MW,平均值为64.967 MW。     

带纵摇前墙的新型振荡水柱式波浪能装置转换效率以及水动力性能数值研究

提出了一种带纵摇前墙的新型振荡水柱式波浪能(OWC)装置,借助Open FOAM开源代码平台和waves2Foam工具包,数值模拟研究带纵摇前墙OWC装置的水动力性能和转换效率。主要研究前墙吃水d_1、前墙密度ρ、后墙吃水d_2、旋转约束力(用无量纲弹簧系数K表示)对该装置的反射系数C_r、透射系数C_t、耗散系数C_d和波能转换效率ξ的影响规律。结果表明,纵摇前墙能有效减少能量耗散,提高波能转换效率ξ;无量纲弹簧系数K对装置转换效率的影响主要集中在短波区域,且在K为0时装置具有最大的转换效率和最宽的高效频率带;前墙的密度和吃水深度对水动力系数影响不大;后墙的吃水深度对水动力系数影响较大,增加吃水深度能有效提高装置对于中短波和中长波段的波能转换效率,但对系统整体的能量耗散系数影响不大。     

低温对条纹锯鮨生长及能量收支的影响

在实验室条件下研究条纹锯鮨(Centropristis striata)在9,13,17,21℃条件下的摄食生长和能量收支。结果表明,9℃时鱼体表现为负增长,生长能为-1 124.1 kJ±20.8 kJ,13℃时鱼体生长能为510.3 kJ±8.1 kJ,在实验温度的范围内,随着温度的升高,生长逐渐加快,21℃仍为生长的适宜温度。条纹锯鮨生长的补偿温度在9～13℃之间。生长能和呼吸能的变化主导实验鱼的能量收支模式。温度对鱼体的蛋白质质量分数影响显著(P<0.05),脂肪的质量分数在9℃时最高,13℃时最低,然后随着温度升高而逐渐加大,水分和灰分的质量分数随温度的变化没有呈现出明显的规律。     

Temperature and salinity effects in modeling the trajectory of the 2011 Penglai 19-3 oil spill

In this paper, two hydrodynamic models were developed using Delft3D and were then applied to the 2011 Penglai 19-3 accident in the Chinese Bohai Sea. One model includes constant temperature and salinity, while the other model utilizes variable temperature and salinity. The two models both simulate currents fields in the Bohai Sea and utilize wind data from the National Meteorological Service of Germany (DWD) to calculate the drift of spilled oil. The hydrodynamic simulation results are consistent with the results of previous studies. We subsequently predict the surface oil trajectories of the Penglai 19-3 oil spill based on the two models, respectively. Comparing the oil-spill simulation results with remote sensing information, we show that the model with variable temperature and salinity exhibits a better fit with the actual observations. Temperature and salinity were two important factors that influenced the movement of spilled oil on the sea surface. According to the result of the variable thermohaline model, most of the oil particles spread northwest and a small portion spreads southeast to the Chinese Bohai Strait. We conclude that density currents should be considered in future oil-spill studies to generate more realistic results.     

对马海峡水团组成对日本海温盐分布影响的季节及年际变化

基于WOD13(World Ocean Database 2013)的温盐观测资料,分析了对马海峡断面和日本海内一断面上温盐分布的季节变化特征,并利用水团组成混合比的方法探讨了对马海峡断面处的水团组成对日本海内断面上温盐分布的影响的季节和年际变化。研究表明:对马海峡断面上水团组成呈现显著的季节变化。冬季,整个水层被高盐水占据;夏季,对马海峡表层出现高温低盐水,底层为高盐水,次表层为表层低盐水和底层高盐水的混合水体;春秋为过渡季节。日本海断面上,秋季温盐分布最为复杂,表层为高温低盐水,次表层为高盐水,其下为低温高密水。两个断面季节变化对比可以看出,夏季对马海峡断面处的水团组成会影响秋季日本海断面上的温盐分布。夏季对马海峡表层和次表层水是秋季日本海断面表层50m以浅出现低盐水的主要原因;对马海峡深层高盐水主要影响秋季日本海断面50～150m水层,混合比可达0.82;其下为日本海固有水。夏季对马海峡处水团组成的年际变化也会影响秋季日本海断面上温盐分布的年际变化。长江流量较大的年份,夏季对马海峡表层和次表层低盐水的核心盐度值偏低,秋季其在日本海断面上的混合比就高于其他年份;对马海峡底层高盐水在日本海断面上混合比的年际变化则决定于其影响水层上的流场结构和温盐分布。     

东海黑潮表层盐度分布特征及其影响因素

利用美国国家海洋大气管理局2007年发布的全球海域温、盐数据库资料,美国地球物理数据中心2006年发布的海底地形数据库资料以及日本海洋科学与技术机构2003年发布的1997—2002年东海地区月平均降水量资料,研究东海黑潮表层盐度的月季分布特征,并分析其影响因素。结果表明,东海黑潮表层盐度存在明显的月季变化特征。总体而言,12月至次年3月表层盐度高,6—9月表层盐度低,4、5月和10、11月为过渡阶段;表层盐度高值分布在东海黑潮主段靠近东边界一侧;6—9月入口段的表层盐度高于出口段的表层盐度,其他月份入口段的表层盐度低于出口段的表层盐度。东海黑潮表层盐度主要受表层温度、降水、径流的影响。冬、春、秋季的表层盐度分布在黑潮主段靠近陆架一侧区域受表层温度影响大;降水对东海黑潮表层盐度产生局部小范围的影响,时间主要集中在1月和6—8月份,区域分布在低纬25°N以南和30°N附近。长江冲淡水夏季对东海黑潮表层盐度的影响大于其他季节对东海黑潮表层盐度的影响,7月长江径流量达到最大值时,对应的黑潮扇形区的盐度最低。     

温度和水流对八斑唇腕水母生长发育的影响

在不同温度和水流条件下,作者分别对八斑唇腕水母(Rathkea octopunctata)伞径、伞高、出芽率和存活时间等生长发育情况展开研究,以期为其人工饲养和科普展示奠定基础。近海9.5℃～14℃采集的八斑唇腕水母暂养1 d后,置于不同水流(静止的1 L烧杯和气泡带动水流的13 L水浴缸)和不同温度(10℃、15℃、20℃和22℃)交叉条件下人工饲养。结果显示, 77 cm/s的水流条件下, 10℃组水母存活时间最长。伞径、伞高与饲养时间呈负相关。温度越高,水母存活时间越短。温度能促进生殖腺快速成熟,但是10℃水母能持续性出芽。水流能保持水母活力,延长存活时间。研究表明,八斑唇腕水母可以通过水螅体横裂生殖和性腺出芽生殖两种方式繁育水母体。因为其个体较小,科技馆可采用低温水浴缸进行培养和长期展示,并对其特殊的出芽生殖方式进行科普讲解。     

不同积温情况下栉孔扇贝雌性生殖腺中磷脂、核酸及水分的含量变化

为研究某些生化组分与栉孔扇贝(Chlamys farreri)雌性生殖腺成熟情况的关系,在亲贝促熟的后期,对不同积温情况下栉孔扇贝雌性生殖腺中的磷脂、核酸及水分的含量进行测定。结果表明,磷脂含量、RNA/DNA值及水分含量均随着积温升高(从210℃到300℃)而增加,但成熟的卵子一经产出后,雌性生殖腺中的磷脂含量、RNA/DNA值及水分含量均降到最低。组织切片的结果表明雌性生殖腺中的卵子在成熟过程中体积明显增大,以至于滤泡中充分成熟的卵子被挤压成不规则形状,细胞核的核膜和核仁在卵子排出去之前一般都消失。成熟卵子产出后的滤泡中出现空泡,未能排出的卵子部分被滤泡吸收,形态模糊。