浙闽沿岸潮余流的空间变化

利用非结构网格海洋环流模式(FVCOM),研究了浙闽沿岸潮余流的空间变化及其生成机制。结果表明,浙闽沿岸的潮余流具有明显的水平二维特征。根据潮余流的流速和方向,浙闽沿岸的潮余流可分为3个区域,自东北向西南,依次为区域I、区域II和区域III。区域I和区域III的潮余流较强,前者流速为0.6~2.5 cm/s,方向沿等深线指向西南;后者流速为0.5~1.5 cm/s,方向沿等深线指向东北。区域II的潮余流较弱,均小于0.6 cm/s,方向自岸向海逆时针旋转,离岸较近区域方向指向西南,离岸较远区域方向指向东北。结合浙闽沿岸的潮余流和海底地形进行分析,发现潮余流与地形β效应ddx1H成正比,这与前人研究获得的海底地形对潮流的整流机制相符合,表明浙闽沿岸海域陡峭的海底地形对潮流有明显的整流作用。     

基于经验模态分解和小波阈值的自适应降噪方法

针对全波形三维激光测绘雷达(LiDAR)在数字地形测量中如何降低背景噪声问题,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和小波阈值的自适应降噪方法.在扫测的地形信号经EMD分解后,计算内蕴模式函数(IMF)与经过2/3阶重构的扫测信号之间的互相关函数,从而改善小波阈值自适应地对IMF中的高频噪声成分进行滤除.实验结果表明,与...     

低孔低渗储层各向异性研究在增产中的作用——以东海A凹陷为例

东海盆地A凹陷主要以低孔低渗储层发育为主，经生产实践证实，该类储层运用常规直井或低角度定向井(产能低)难以实现商业产能，因此，渗透率各向异性和储层“甜点”攻关显得尤为重要。碎屑岩储层各向异性特征普遍存在，基于全直径岩芯360°分扇区各向异性实验(渗透率、声波时差)结果表明：6个扇区的水平渗透率分布范围为(3.7～17.3)×10^-3μm²，轴向90°渗透率为0.06×10^-3μm²，渗透率各向异性分布范围为62～288，其中水平优势方向的渗透率是非优势方向的3～5倍，且渗透率高值与纵波时差、横波时差低值存在较小夹角。进一步利用成像测井资料与区域地应力分析证实，最大水平主应力方向与构造裂缝发育方向(渗透率优势方向)存在较小夹角，结合“甜点”储层展布形态，并垂直于最大水平主应力方向布井有利于产能释放，助力低渗储层的经济有效开发。     

乌干达Albert地堑中新—上新统沉积特征及控制因素

乌干达Albert地堑位于东非裂谷西支北段,是晚中新世开始发育的陆内裂谷盆地。盆地油气资源丰富,中新—上新统砂岩是盆地的主要储层。综合运用录井、测井、岩心、孢藻和地震等资料分析认为,该时期气候温湿,湖平面振荡式上升;盆地物源体系复杂,发育Victoria Nile、Albert Nile和Kafu等多条主水系;盆地构造分带差异明显,由北至南依次发育缓坡带、中部断阶带、南部陡断带、断阶带和高角度斜坡带。北部缓坡带发育沿盆地长轴方向的正常三角洲;中部断阶带、南部陡断带及南部断阶带发育一系列垂直于盆地轴向的扇三角洲及湖底扇;高角度斜坡带发育沿盆地长轴方向的扇三角洲及近岸水下扇。沉积体系的类型及展布特征与物源体系、构造分带、湖平面升降和气候特征密切相关。综合分析认为盆地北部区域、东部边界断层下降盘及盆地南部是良好的储盖组合发育区。     

一个典型南海北部第二模态内孤立波的观测分析

第二模态内孤立波在海洋中极少被观测到。本文基于潜标高时空分辨率观测数据,对南海北部陆架区的一个典型第二模态内孤立波进行了分析。结果表明,该第二模态内孤立波的流核出现在135 m深度处,其最大水平流速为0.66 m/s,传播方向为西偏北58°。沿传播方向的内孤立波流速分布在80～170 m的深度范围内,而与传播方向相反的逆流出现在海表和海底附近。垂向模态分析表明,该第二模态内孤立波水平流速的垂向结构与理论结果吻合良好。能量计算结果显示其动能密度的垂向积分可达14 kJ/m2,而波峰线方向单位长度上的动能估算值为5.98 MJ/m。尽管该第二模态内孤立波的动能比陆架区第一模态内孤立波小1个量级,但其高达0.045 s-1的流速垂向剪切约为典型第一模态内孤立波的2倍,表明其导致的混合可能更强。     

沉积物供给影响下厦门岛东南部海滩响应差异性研究

以厦门岛东南部海滩为例,基于10条剖面连续6年野外实测地形数据,利用经验正交函数分析方法（EOF）提取海滩变化的主要模态,分析海滩中长期蚀淤变化特征及其控制因素。EOF提取方差总占比超过90%的前三种模态反映研究区海滩时空演变特征：沙源条件对海滩蚀淤过程起主导作用为第一模态,受上游沙源条件及沿岸输沙方向影响,海滩剖面在纵向上存在差异性,研究区北侧剖面持续淤积,南侧剖面则呈现侵蚀状态;第二模态为波浪季节性变化导致海滩滩肩在冬季变窄和夏季变宽之间旋回;人类活动影响滩面形态变化为第三模态,人类活动对岸滩形态及其变化产生一定影响,其中人工构筑物对研究区海滩影响较大。从多年海滩变化来看,沙源条件控制海滩响应差异性,沉积物供给充足的海滩形态变化幅度及系统可调节范围比沉积物匮乏海滩大,泥沙供给贫乏的海滩地形变化幅度虽小,其系统缓冲能力及自适应能力却弱。     

环境引导气流两类典型年际模态与西北太平洋热带气旋活动的联系

本文基于中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋（Tropical Cyclone, TC）最佳路径资料及美国NCEP/NCAR月平均再分析资料,采用经验正交函数分解、合成分析、相关分析等统计方法,分析了1979-2016年7-9月西北太平洋地区海盆尺度大尺度环境引导气流的年际变化与热带气旋活动之间的联系。结果表明：（1）西北太平洋地区夏季大尺度环境引导气流在年际尺度上存在两个典型模态。其中第一典型模态大尺度环境引导气流呈现经向分布的偶极型环流型,该模态与东部型ENSO密切相关;第二典型模态大尺度环境引导气流呈明显的局地反气旋环流形态,其与中部型ENSO和热带大西洋海温异常紧密关联。（2）大尺度环境引导气流第一典型模态异常年份之间TC活动（生成位置、路径、强度和持续时间）具有显著差异,TC生成空间分布南北差异显著;TC路径尤其西北行和西行盛行路径也具有显著差异。（3）第二典型模态异常年份之间,TC生成位置和路径差异与第一模态呈现显著不同,TC生成位置呈现较为明显的东西向分布,在东南象限TC生成差异尤为显著,TC路径的差异主要体现在西北行和近海转向两类盛行路径。     

岸外沙洲潮间带地形的增强型遥感构建方法

水边线法是潮间带地形遥感反演的重要方法。针对常规水边线方法在应用于地形多变的岸外沙洲潮间带数字高程模型（DEM）构建中出现的水边线交叉和缺乏表现潮沟微地形特征的问题,本文提出了一种增强型地形遥感构建方法：首先通过潮位排序,筛选出具有正确高程变化趋势、空间分离的水边线;然后对筛选过程中水边线位置相近的影像组按像元计算改进的归一化差值水体指数并进行均值序列合成,提取出合成海陆边界线,二者共同构建出初始的潮间带DEM;进一步利用低潮期的潮沟边界线和中线生成潮沟DEM,通过潮沟镶嵌处理,最终获得可表达滩面微地形起伏的潮滩DEM。该方法在江苏岸外辐射沙洲中部核心区域的模拟应用表明,对比4条验证剖面的平均结果,高程平均绝对误差为0.43 m,均方根误差为0.54 m,相关系数（r）为0.75,模拟高程与验证高程在剖面起伏形态变化方面具有良好的一致性,同时模拟DEM的空间破碎度小,能够反映更多的细节地形特征。该方法可为利用多源遥感数据构建考虑微地形变化的高精度潮间带地形DEM提供新的思路。     

内波吸引子的数值模拟

密度稳定层结的流体中产生的内波沿着由内波固有频率、流体浮力频率等因素所确定的特征线(或内波射线)传播。边界上的反射不改变内波的频率,从而也不改变反射后的内波特征线与重力方向所成的夹角。侧边界倾斜的封闭容器内,内波能量沿特征线传播的过程中经侧壁、表面和底面的反射可能会集中在一个封闭的轨道上,形成内波吸引子。该现象已经得到水槽试验、线性理论和数值试验的验证。本文利用非线性非静压的环流模式MITgcm,模拟了二维封闭区域中(1,1)-吸引子和(2,1)-吸引子的形成过程,并讨论初值条件对它们的影响。稳定的(1,1)-吸引子其极限环两侧流速出现很强的剪切流。当减小地形的坡度时,由于线性因素的增加,吸引子的结构不变,但吸引子厚度在相空间中的收缩速度加快。对于(2,1)-吸引子,由于轨道所成的两个环中间的节点耗散了部分能量,吸引子的收敛速度较慢。节点处,流体速度始终为0,但存在强烈混合,流体浮力频率呈现振幅较大的周期变化。     

潮滩干湿转换的地貌发育物理模型及动力机制

为研究潮汐作用下潮滩干湿转换过程中的潮沟系统形成和地貌发育,使用黄河三角洲潮滩天然粉砂建立试验室物理模型,并首次将Argus系统引入试验,用于监测现场,模拟在一定坡度下潮滩干湿转换过程的地表变化,分析了天然粉砂孔隙内潴留空气对潮滩地形起伏的动力机制,研究了不均匀流对地貌发育的影响。研究表明,整平均匀、坡度均一的干潮滩,在正向潮流、潮汐作用下,粉砂孔隙内潴留空气排出滞后于潮流淹没,承压后沿水平和垂直方向随机运移,导致平坦的潮滩表面形成细微的地形起伏。这种初始起伏会进一步影响潮流运动和潮滩冲淤,从而形成各种潮滩地貌形态,并决定着潮滩地貌空间分布。高潮滩形成高密度和连通复杂的不规则潮沟-碗口状塌陷系统;中潮滩和低潮滩较为平坦,在微小陡坎和碗口状塌陷上方发育有沿岸线平行方向排列分布的树枝状细密潮沟,且有明显的溯源侵蚀现象。受不均匀水流影响,中心轴附近潮滩率先淹没,孔隙内潴留空气排赶到两侧,导致潮滩中间地表较为平坦,两侧地表变化大,且沙波偏移以中部为对称轴,两侧对称。     

2002年夏季广东陆架边缘上升流海域的内潮现象及其局地反馈初探

基于2002年夏季开展的"中国近海环流形成变异机理、数值预测方法及对环境的影响"观测项目获得的往复走航温盐流资料,结合同期的卫星观测(风、SST、海表动力高度)数据,初步探讨了粤东陆架边缘上升流区的内潮现象及其局地反馈特征.研究结果表明:粤东陆架边缘海域存在显著的、间歇性的相对低温海水的沿陆坡涌升现象,其中A航段的低温(18～23℃)海水涌升发生在约50～150m深度,B航段的低温(<18℃)海水涌升则主要位于150 m以深.由于观测期间海表风变化很小,而海洋涡旋在几周至几个月内相对稳定,并且研究海域涡旋对流场的影响似乎局限于75 m以浅的上层海洋,因而A、B航段的差异显然不能用海表风或海表动力高度变化来解释.进一步的分析表明粤东陆架边缘上升流区存在显著的内潮现象,尽管资料所限使得我们无法准确判定该内潮性质,往复走航海流剖面的确揭示了1阶和5阶内潮模的存在.内潮的不同模态极大地改变了上层海洋的热力和环流结构;低阶内潮模导致沿最大温度水平梯度处水温的剧烈垂向起伏(>30 m)以及跃层两侧的海流反向现象;高阶内潮模导致垂直陆坡方向水平流速的多次反向,强烈的流剪切可能与增强的混合联系在一起.导致低阶内潮模(A航段)向高阶内潮模(B航段)转变的原因可能是由于内潮特征线倾角与地形坡度比较接近而激发的"临界反射"效应.分析结果还表明,不同内潮模态导致的环流结构变异叠加在背景环流场之上,会显著影响粤东陆架边缘上升流的空间结构及强度.     

多波束测深边缘波束误差的综合校正

边缘波束误差是影响多波束测深数据精度的主要因素,数据精度影响其可信度和使用范围,也是进行相关研究的基础.多波束勘测系统声呐参数的精确校正、勘测区声场模型的建立以及实时勘测海洋噪声的合理剔除是影响边缘波束数据质量的关键因素,严重时甚至导致勘测数据出现沿测线方向的条带状假地形或地形位置偏移.上述因素对多波束勘测数据的影响是一个综合作用的过程,靠单一的校正或编辑方法很难提高采集数据的精度.以多波束勘测原理和声学理论为指导,以多波束实测数据为研究基础和分析对象,运用GIS面向对象方法,全面分析造成多波束勘测大误差边缘波束的原因,并探寻改善已勘测多波束大误差数据、提高数据精度的综合处理方法,最终以可视化的方式实现人机交互处理.该项研究成果已初步应用于海洋项目总图编绘工作,并取得了预期效果.     

伶仃洋洪季潮波传播变形及不对称性规律分析

珠江河口伶仃洋水域潮波传播变形及其不对称性关系对河口动力环境和物质输运产生影响。研究根据珠江口伶仃洋及东四口门19个潮位站2011年6月实测逐时潮位, 利用收缩河型沿程潮幅解析理论, 阐释伶仃洋从桂山岛上行沿程潮汐传播规律特征; 在调和分析基础上, 应用偏度理论和分潮组合分析方法, 阐明了伶仃洋东西岸及洪奇门、蕉门内潮汐不对称性分布特征, 对照数值研究结果, 指出伶仃洋至虎门之间水域导致潮汐不对称性的主控因素及响应规律。研究表明, 河口平面形态呈近似指数收缩特征的伶仃洋, 沿程潮幅的变化符合指数收缩型河口波幅解析变化规律, 东岸潮幅高于西岸的主要原因是东岸水深大于西岸, 其次是科氏力影响; 行进潮波虽受地形摩擦耗能及非线性作用下不同频率分潮间能量迁移的影响, 但收缩河口能量汇聚效应可以保证收缩段天文分潮潮幅减缓衰减甚至增加, 半日分潮能量汇聚效果强于全日分潮, 各非线性项作用促使浅水分潮产生并持续增能, 保证一定距离内沿程潮幅的增大; 潮汐不对称性的偏度由湾口落潮占优向湾顶涨潮占优发展, 在伶仃洋中部赤湾至金星港一线转为涨潮占优, 产生该现象的原因是自湾口向湾顶不同频率间天文分潮K₁-O₁-M₂的相互作用, 导致表现为落潮优势潮的不对称性减弱, 而天文分潮M₂和其对应的浅水分潮倍潮M₄组合作用使涨潮优势偏度值的不对称性增强; 收缩河口形态属性要素中, 水深是影响潮不对称性的最主要因素。     

东南印度洋中脊(108°—134°E区域)断层构造与岩浆活动关系

东南印度洋脊(Southeast Indian Ridge, 简称SEIR)是中速扩张洋中脊, 在其中的108°—134°E区域的全扩张速率为72~76 mm·a ^-1。但在接近澳大利亚-南极洲不整合带(Australian-Antarctic Discordance, 简称AAD)区内, 海底地貌沿洋中脊的变化强烈, 其变化范围涵盖了从慢速到快速扩张洋中脊上常见的例子, 且出现了明显的地球物理与地球化学异常, 说明洋中脊在AAD区附近的岩浆供应量极不均匀。文章定量分析了高精度多波束测深数据, 计算了洋中脊不同段的地形坡度、断层比例以及平面与剖面的岩浆参数M值, 结合研究区内剩余地幔布格重力异常以及洋中脊轴部地球化学指标Na_8.0、Fe_8.0等资料, 分析与讨论了研究区的断层构造与岩浆活动特征的关系。研究发现, 东南印度洋脊108°—134°E区域的B区(在AAD区内)及C5段(在AAD区外西侧)发育有大量的海洋核杂岩, 而且B区的海洋核杂岩单体规模更大, 其中最大的位于B3区, 沿洋中脊扩张方向延伸约50km。研究结果首次系统性地显示, 相比东南印度洋的其他区域, B和C5异常区具有偏低的平面与剖面M值、偏高的断层比例、偏正的地幔布格重力异常以及偏高的Na_8.0值与偏低的Fe_8.0值, 这些异常特征可能反映了B区和C5段的岩浆初始熔融深度较浅以及岩浆熔融程度较低, 因此导致其岩浆供应量异常少, 形成较薄的地壳。研究结果同时表明, 在岩浆供应量极少的洋中脊, 构造伸展作用有利于海洋核杂岩的发育, 导致地壳进一步减薄。     

海南岛西南海底沙波活动及底床冲淤变化

为了研究沙波迁移对底床稳定性的影响,通过对比分析2004-2006年连续3年的多波束海底地貌扫描数据,得出研究区域海底沙波的波长为5.8~91.8 m,波高0.1~4.3 m,陡峭度0.013~0.12,对称指数0.32~6.52。沙波的移动速率最大48.8 m/a,移动方向在研究区域西部为SE向,中部呈往复迁移,东部为NW向;沙波不同部位的迁移速率不同,一般的沙波尾翼迁移速率较大;同一组沙波存在反向扭转迁移的现象,反向扭转迁移的轴线位于研究区域沙脊的脊线附近,这种反向迁移不仅与底层流作用有关,还与海底地形关系密切;西部海底底床处于侵蚀状态,局部最大侵蚀量可达1.3 m,东部处于堆积状态,最大堆积量达2.8 m。     

双曲余弦海脊上海啸俘获波的解析与数值研究

海啸能被大洋海脊引导以俘获波的形式沿其传播上万千米,且因其特殊的运动方式,携带巨大能量影响远场地区的港口,严重威胁海岸安全。本文首先基于线性浅水方程,推导了双曲余弦平方海脊上俘获波的波面解,其为μ阶ν次的连带勒让德函数的第一类解和第二类解的组合。进一步推导出其对应的频散关系,其中对于确定的频率ω,存在无穷多个波数k_y与之对应。采用MIKE21-BW模型,模拟了产生于海脊脊顶处的海啸在理想双曲余弦平方海脊上的传播变形过程。结果表明,小部分能量以自由先驱波进行传播,海啸波的波能大部分被海脊俘获。海脊俘获波沿着海脊方向为行进波,随着海啸波传播时间的增加,波浪在沿着海脊方向的延展范围也逐渐增大,波高逐渐减小、波的个数逐渐增加。俘获波能量主要由不同频率以相同速度传播的具有孤立波特性的波浪成分和能量主要集中在特定频率范围内的波浪成分组成。     

黄河口附近海域表层悬浮体分布及粒度特征

利用2001年7月进行的两船同步走航调查资料,结合同一时期的陆地卫星合成图像,对枯水期黄河口表层悬浮体空间分布和粒度特征进行了研究。低潮时,黄河河口表层悬浮体含量、温度、盐度在河口口门外5 km范围内变化迅速,表层悬浮体含量和温度向海方向呈指数方式迅速降低,悬浮体含量由519 mg/L下降到20~30mg/L,温度则下降4℃左右;盐度则由1升至33。表层悬浮体含量的变化与表层水体温度、盐度变化有很好的对应关系,温度、盐度变化反映了河流注入的淡水在表层与海水的混合过程。与调查时期接近的一景遥感图像(RGB321)对照,可以看出图像色调变化与测量数值的变化比较吻合。悬浮体平均粒径为6.64~5.26Φ,以粉砂为主。沿测线由河口向海方向,粒度成分和粒径的变化趋势明显,粒径逐渐变粗,黏土成分减少而砂的成分增多,这可能与絮凝作用有关。     

闽江口外海域全新统地震地层学特征和沉积作用

本文采用高分辨率单道浅地震剖面资料研究闽江口外海域的全新统沉积作用。研究区的全新统底面为MIS 2期侵蚀面,局部为古河道,深度一般在现海面下约30～60 m,最深约65 m;近岸浅,外海深,局部受古河道的下切影响呈条带状负地形。全新统由早全新世晚期以来的海相沉积层(U1)和早全新世河流湖沼相沉积层(U2)组成,前者包括滨浅海平行地震相和河口滨岸前积地震相,根据其反射波向陆上超和向海下超底界面,结合沉积物厚度分布特征,可以判断主要的沉积物来源和运移趋势。全新统沉积层厚度一般为10～20 m,最厚约38 m,位于古河道区,但是在马祖列岛和白犬列岛之间海区缺失。海相全新统沉积层的厚度为数米至20 m,最厚约25 m,位于研究区东南部(海坛岛东侧)。自全新世海侵以来,沉积物主要来源于3部分：台湾海峡来沙为研究区南部海区提供了沉积物;闽江悬沙扩散沉积物覆盖研究区北部海区,主要沿NE方向至外海,在河口向南呈舌状,现代沉积中心位于河口北部,厚度大于15 m;浙闽沿岸流来沙对研究区东北部海区的沉积物有影响。沉积环境划分为台湾海峡源沉积区、闽江源沉积区、东北部混合沉积区和马祖−白犬沉积缺失区,平均沉积速率分别约为0.8 mm/a、1.0 mm/a、1.1 mm/a和0 mm/a。马祖−白犬沉积缺失区主要因为沉积物受沿岛环流的控制。     

最近和即将发生的崩解事件不会削弱埃默里冰架的稳定性

冰架崩解约占南极物质损耗总量的一半。借助卫星遥感本世纪已经观测到多次大型崩解事件,引发了公众对气候变化问题的广泛关注。然而作为冰架消涨的自然循环,某些崩解事件只是周期性重现而并非近年来南极升温导致。2019年9月-10月,我们通过“哨兵一号”雷达卫星和“京师一号”小卫星完整地记录到发生在埃默里冰架前端的一次大型崩解事件,并利用冰流数值模式模拟了本次以及未来两次即将发生的崩解事件对该冰架的动力学影响。遥感观测表明,埃默里冰架前端发育有两条纵向、两条横向和一条斜向共五条大型裂隙。它们沿尖端继续向上游延伸可以造成三次崩解事件,其中第一次发生于2019年9月末,D28冰山随普里兹湾涡流向西北方向旋转漂移。依据前人推测的崩解周期,我们在模型中设置五组试验,选择露出海面体积、接地面积、冰流通量三个参数估算冰架对三次崩解的响应。结果表明,通过设计合理的网格系统,我们的模型能够捕捉到每次崩解事件释放的物理信号。三次崩解总体响应趋于一致,仅表现出微弱的差异。在一个60年的崩解周期内,三次崩解引发冰流加速70 m/a,前端减薄2 m,接地线退缩60 km2,共约造成40亿吨额外的物质损耗。然而上述变化仍然处于最新卫星估算误差内部,所以我们认为这些崩解事件并不会显著削弱埃默里冰架整体的稳定结构。考虑到这还是首次明确观测到该冰架进入新一轮崩解周期,未来仍必要收集更长时间序列的遥感资料用以验证模式结果。     

深圳东部海域造礁石珊瑚资源分布及其群落健康评价

采用边界摸查与截线样条法对深圳东部海域的造礁石珊瑚资源分布及其多样性进行全面调查,并对其群落生态系统健康状况进行了分析评价。结果表明,深圳东部海域共有造礁石珊瑚群落密集分布区37片,其中23片为重点分布区,总分布面积为193.73 hm²;共有造礁石珊瑚67种,分隶于13科及1个未定类,25属;优势种前三位为澄黄滨珊瑚（Porites lutea）、肉质扁脑珊瑚（Platygyra carnosus）和翼形蔷薇珊瑚（Montipora peltiformis）;造礁石珊瑚覆盖度均值为37.58%,其中站位16的覆盖度最高,为57.33%;站位2最低,为14.89%;丰度（d）、种类多样性指数（H′）、均匀度（J）均值分别为5.32、2.71和0.81;死亡率均值为8.23%,平均补充量均值为3.66 ind/m²;深圳东部海域造礁石珊瑚群落生态系统健康状况良好,其中鹅公湾、大鹿湾、西涌—东涌及杨梅坑海域为健康状态,梅沙—溪涌、大澳湾及茅东湾海域为亚健康状态。本研究对深圳东部海域造礁石珊瑚资源进行全面调查和评估,并对资源保护和生态系统健康发展提出做好规划与布局,制定相应保护及修复规划,设立监测站位,加强研究并建立修复示范区,联动公众与社会科普等5条建议,可为区域造礁石珊瑚群落的保护、管理、恢复、重建和可持续发展提供参考。