应用海洋生态足迹评价三亚珊瑚礁资源的可持续利用

珊瑚礁源源小断地向人类社会提供多样的产品和服务,是宝贵的海洋资源,但珊瑚礁受自然环境变化和人类活动加剧的双重影响正处于严重退化之中.文章以三亚珊瑚礁为例,利用海洋生态足迹方法评价珊瑚礁资源的可持续利用状况.三亚源自珊瑚礁的海洋生态足迹主要来自于本地居民消费、外来旅游消费、贸易输出及其他方面.分析结果表明,近年来的海洋生态足迹已远远超出了珊瑚礁自身的生态承载力,并呈现不断增长趋势,打破了珊瑚礁资源利用的可持续性.迫切需要拓宽捕捞范围、调整渔业结构和发展生态旅游等来减少对珊瑚礁的破坏,并加强珊瑚礁的保护、管理和科学研究,以实现珊瑚礁生态资源的可持续利用.     

珊瑚礁生态系统健康评价方法的研究进展

简要介绍了珊瑚礁生态系统具有极高生产力和物种多样性,易受外界环境影响而衰退等特点.珊瑚礁生态系统的健康评价离不开对珊瑚礁的监测及数据的调查,全球珊瑚礁监测网络推荐的珊瑚礁监测包括生态监测以及经济监测两部分,监测方法应满足相应的要求,以保证所获数据可以进行相关比较.应用于生态系统评价的方法主要有指示物种法和指标体系法.珊瑚礁监测及评价中常用的指示物种的生物指标包括石珊瑚生物指标以及其它生物指标.造礁石珊瑚是珊瑚礁最重要的生物,目前对珊瑚礁的监测主要集中于存活硬珊瑚盖度以及生物多样性指数.一般而言,这是两个最重要的参数,但仍有不足.因此,珊瑚生长率(骨骼生长)的测量、钙化生产率、珊瑚生育力及补充、监测虫黄藻损失、珊瑚疾病及细菌暴发性增值、珊瑚骨骼的生物累积等指标也随之建立起来.为了对珊瑚礁原始生存结构生物提供一个早期亚致死压力预警,以便对珊瑚礁采取有效的保护管理措施,珊瑚礁鱼类、软体动物等其它生物及相关指标得到了应用和发展.与指示物种法相比,指标体系法不仅考虑了不同组织水平之间的相互作用以及同一组织水平上不同物种间的相互作用,而且还考虑了不同尺度转换时监测指标的变化,更能客观全面反映珊瑚礁的健康状况及变化趋势.HRHPI推荐从生态结构、生态功能、压力及社会经济几个特征属性方面对珊瑚礁健康进行评价,并给出每个特征属性包含的具体指标,以及各指标与珊瑚礁健康的相关性,指标选取标准,指标数据的获得方法以及基准值或目标值的设定等.尽管HRHPI给出了详细的评价指标体系,并探讨了指标评价标准("基准值"及"目标值")、健康指数、生态完整指数等概念,但评价模型或模式仍在探索中.随着新方法新技术的发展,高科技方法在珊瑚礁健康评估中得到了应用并迅速发展.由于尚无确定的评价珊瑚礁健康的模式,因此建立一个可以描述珊瑚礁群落健康状况的数量模型或者指标非常有必要.     

在三亚湾环境下四种方法在五种造礁石珊瑚上移植效果的比较

珊瑚移植一直被认为是增加退化珊瑚礁上珊瑚数量的重要手段之一。为了调查多种珊瑚移植方法和不同珊瑚种类的移植效果,我们选择了已严重退化并仍面临着人类和自然环境胁迫的三亚鹿回头珊瑚礁作为移植地,对5种珊瑚共902个断枝利用4种方法进行了移植。在移植后的10个月,移植珊瑚的存活率为45.5%。移植方法对于不同珊瑚种类具有不同效果,但没有一种方法能够对所有珊瑚的移植效果产生促进作用。虽然对于叶状蔷薇珊瑚（Montipora foliosa）和风信子鹿角珊瑚（Acropora hyacinthus）来说,适合的移植方法能够减缓其死亡速率,但并不能改变其死亡趋势。叶状蔷薇珊瑚和风信子鹿角珊瑚的移植个体呈现出高死亡率和明显的存活组织面积下降,而扁枝滨珊瑚（Porites andrewsi）和丛生盔形珊瑚（Galaxea fascicularis）死亡率和组织部分死亡率则优于前两者。扁枝滨珊瑚和丛生盔形珊瑚仅在一种移植方法中出现了存活组织面积明显增长。鹿角杯形珊瑚（Pocillopora damicornis）是移植珊瑚中唯一一种在所有移植方法上都呈现珊瑚平均存活面积增长的种类。实验结果说明在受到高度胁迫的海域进行珊瑚移植很难取得满意效果,珊瑚种类的选择对胁迫环境下的珊瑚移植效果具有决定性影响,而移植方法只能在部分程度上改善移植效果,但无法弥补鹿回头环境压力对敏感种类胁迫造成的影响。在鹿回头珊瑚礁需首先治理对珊瑚造成胁迫的因子,再进行珊瑚移植,并应优先考虑移植环境耐受性高的珊瑚种类。     

基于LSH方法的珊瑚礁鱼类竞争压力查询和资源分配方法

基于海洋大数据查询技术的珊瑚礁鱼类保护策略是海洋科学研究的重要课题, 其中鱼群竞争状况对鱼类保护具有重要意义。研究鱼群竞争状况就必须模型化鱼群与珊瑚礁的依赖关系。作为一个简单有效的大数据模型, 图模型是表达这个关系的实用模型。文章提出表达珊瑚礁鱼类种群和珊瑚礁资源依赖关系的竞争图建模方法, 并提出基于局部敏感哈希(Local Sensitive Hashing, LSH)的鱼类种群竞争压力竞争图查询方法, 得到鱼类种群的实时竞争压力状况; 然后根据LSH查询结果, 分析出需要优先保护的鱼类种群; 最后对这些需要优先保护的鱼类种群设计了基于构建人工礁的资源分配方法, 使得区域内珊瑚礁鱼类总体竞争状况改善。     

四种检验方法在山东暴雪预报中的应用对比

利用山东122个国家级地面气象观测站2017—2021年中1—3月和11—12月“24 h降雪量p≥10.0 mm”的暴雪实况资料,采用二分类法、邻域空间检验法（以下简称“邻域法”）、时间偏移法和量级模糊法等4种方法对山东暴雪预报进行检验与对比。结果表明：（1）山东暴雪具有明显的时空分布特征,暴雪主要出现在半岛北部地区,鲁东南和半岛南部产生暴雪的概率最小;暴雪出现次数的年际变化和月际变化较大,最多年份出现98次,最少年份仅有5次,2月是高发月,占全年暴雪总次数的38.5%。（2）现行业务中应用最广泛的二分类法检验的预报命中率较低,其中24 h预报命中率仅为12.08%,主要原因是该方法受到空间、时间和量级的多重影响,不能精细准确地反映预报能力。（3）邻域法、时间偏移法和量级模糊法对24 h的暴雪预报命中率分别为14.40%、14.69%和30.05%;相较于二分类法,这3种检验方法的预报命中率均有较大幅度提高,空报率和漏报率均有较大幅度下降。（4）融合邻域法、时间偏移法和量级模糊法的综合检验法,能从空间、时间和量级3个维度区分出预报差异,检验结果更加精细准确,有利于引导预报员放下“检验评分低”的思想包袱,做出更加科学客观的预报,进一步提升预报服务效果。     

贝叶斯统计方法在海浪方向谱研究中的应用

较详细介绍了贝叶斯统计方法在海浪方向谱估计中的应用,指出先验分布的不同对估计结果没有影响,由于均匀分布与最大熵原则相对应,使其具有某种特殊性.数值模拟表明贝叶斯方法对双峰方向分布估计的有效性,将其应用于黑海实测资料,证明双峰方向分布的出现依赖于估计方法分辨力的大小,而用最大似然法得到的双峰方向分布值得怀疑.最后给出出现双峰方向分布的一种可能物理解释.     

极值波高Weibull分布的参数估计方法对比分析

介绍了三参数威布尔分布及其4种参数估计方法：极大似然估计法、相关系数优化法、灰色估计法和概率权重矩法。利用蒙特卡罗法对以上参数估计方法进行不同样本尺度的模拟,通过偏差、标准差和均方误差对比分析各种方法的特点、精度和适用性。运用上述方法结合涠洲站34a实测年极值波高,推算涠洲岛的设计波高,从相关系数、均方根误差和Q统计值分析各种方法的差异及优劣性。结果表明,小样本情况下各估计法的差别较大,而大样本时差别较小,极大似然估计法能较好拟合各种大小的样本,相关系数优化法次之;选取合适的经验频率会提高参数估计精度;各种参数估计方法计算而得的设计波高相差不大,其中极大似然估计法的精度最高     

ERA-Interim和ERA5再分析数据在江苏区域的适用性对比研究

基于江苏省73个国家级自动气象观测站和3个高空探测站的观测数据,对比研究了ERA-Interim和ERA5两套再分析数据在江苏区域的适用性。结果表明:无论是地面气象要素还是高空气象要素,ERA5再分析数据的适用性均优于ERA-Interim再分析数据,特别是ERA5再分析数据中的2 m气温及2 m相对湿度相对于ERA-Interim再分析数据体现出系统性的改进,相关系数的提升超过0.4。两套数据的小时降水量与观测之间均存在相对较大的误差,在实际使用中需谨慎。ERA5再分析数据与观测数据在一致性及误差方面存在较为显著的时空变化特征,该数据在夏季的适用性低于其他季节,在空间上夏半年体现了明显的南北分布特征,与之对应,ERA-Interim再分析数据没有显著的时空分布特征。采用新一代的ERA5再分析数据对江苏区域的天气/气候进行研究/预报具有潜在的优势。     

多波束海底地形数据空值区域的插值填补方法分析

由于边界误差剔除、测线布设过于稀疏等因素影响,利用多波束数据生成高分辨率DEM时,常常会存在一些水深空值单元或区域。为了对这些数据空值区域进行可靠填补,在考虑地形特征及空值单元大小的情况下,利用IDW、Spline、Kriging、TIN四种插值方法对某区域多波束海底DEM空值区域进行直接内插填补试验,结果表明插值算法的选取不仅受地形类型限制,而且与空值区域的大小也密切相关。     

基于三次样条插值重构方法对西太平洋海洋要素时空分布的分析

月平均海洋要素的分布规律对水下活动器具的运动具有重要作用,且其中最大梯度的相对值比绝对值更具有实用价值.利用样条插值重构方法对LEVITUS数据库中的温度、密度和声速的月平均变化规律进行了分析,得到的海洋要素平面分布.结果显示西太平洋在最大温度、密度、水声梯度及其深度的整体分布在12月至次年3-4月的梯度小,深度大,其中黄海和东海的分布规律性差.从5月开始,强度开始逐步增大,而深度变小,黄海和东海也开始呈现出一定的规律性.     

相空间反演方法及其在海洋资料分析中的应用

时间序列重建相空间理论是研究实验数据所隐含着非线性复杂现象(如奇怪吸引子、分形、自相似结构及混沌)的有力工具.本文在时间序列重建相空间理论基础上,建立了在嵌入相空间中反演动力系统方法,并将此方法应用于TOGA COARE提供的海表温度(SST)时间序列资料分析中,给出了奇怪吸引子关联维数、嵌入相空间维数、Lyapunov特征指数、Kolmogorov熵及可预报时间尺度.利用相空间中反演动力系统,在可预报时间尺度上进行预报实验,其结果与实测值基本一致.     

海岸带区域海洋生态环境承载力综合评价方法体系的探讨与分析

作为协调海岸带区域开发利用活动与生态环境保护之间关系,衡量海岸带区域可持续发展能力的重要手段之一,海洋生态环境承载力综合评价的量化研究至关重要。文章总结了当前海洋生态环境承载力综合评价研究中所存在的问题,比较分析了当前承载力评价中常用的技术方法,并结合海岸带区域的特点,遴选出一套适用于海岸带区域海洋生态环境承载力综合评价的方法体系;在此基础上,通过案例应用的结果分析,进一步探讨该方法体系的可行性与局限性,并提出了改进建议。研究结果表明：鉴于海岸带区域生态系统的复杂性和不确定性,目前一些传统、常用的承载力评价方法,并不能很好地适用于海岸带区域海洋生态环境承载力综合评价;文章所提出的方法体系通过充分考虑人类活动与海洋生态环境之间的相互作用,能较好地支持海岸带区域海洋生态环境承载力评价指标体系的建立,客观地对各项评价指标进行赋权,并能定量化地对海洋生态环境承载力开展综合分析与评估,从而为海岸带区域生态环境承载力综合评价提供一个可行的途径,并为确保海岸带区域的可持续发展提供经验参考;此外,该方法体系存在着两方面的局限性,包括缺乏权威和统一的指标体系构建方法,以及缺乏具体的评价结果分级标准。鉴此,建议未来需要对指标体系构建和评价结果分类标准的相关方法,进一步开展深入研究,从而不断地完善海洋生态环境承载力综合评价的方法体系,使海洋生态环境承载力综合评价的结果更加科学精确。     

对应分析方法在粤西水东湾动力沉积环境分析的应用

本文以粤西水东湾表层沉积物样品的粒度分布为基本数据,使用对应分析方法并结合地形与波流特征,分析了海湾动力沉积环境。分析结果表明,海湾现代沉积环境可划分为4个动力沉积区。     

海-气界面动量通量的估计方法分析与应用

首次将经验模态分解方法引入湍流稳定性分析,与传统的线性和滑动平均去势方法进行了比较,发现经验模态分解方法的去势效果最好。基于"南海平台通量观测计划"(FOPSCS)近两年的连续通量观测数据,得到了22 476个摩擦速度的估算值,结果表明,当风速小于5m/s时,拖曳系数随风速增大而减小,而风速大于5m/s时,拖曳系数随风速增大而增大,两种情形分别反映了黏性表皮摩擦和波浪引起的形状阻力对海面风应力的贡献。同时发现短风区情形的拖曳系数大于长风区情形,说明波浪成长状态会对海-气界面动量交换产生影响。     

杰氏风暴潮预报方法在珠海及粤西海域的应用

本文通过杰氏风暴潮预报方法对历史上给珠海和粤西海域造成较大影响的台风增水事件进行后报试验,并通过统计分析方法对原有的预报公式进行订正,总结出适合珠海及粤西海域的风暴潮预报公式.利用5a的时间对珠海及粤西海域的台风增水进行试报,结果表明预报准确率分别达95.0%和87.6%,尤其对一些增水较大、影响较严重的台风增水预报相对更加准确,预报准确率均达90.0%以上.这说明订正后的公式对珠海及粤西海域的风暴潮预报能得到较好的预报效果.     

分析海浪方向谱的扩展本征矢方法 Ⅱ.方法的验证、比较和应用

采用Longuet－Higgins形式的方向分布函数作为已知谱，用模拟数据检验了作者所提出的估计方法EEV的合理性，并与扩展最大似然方法（EMLM）及Lygre等（1986）的最大熵方法（MEM）作了比较．在验证和比较中，使用纵摇-横摇浮标、星形阵列和CERC阵列作为复合阵列。计算表明，EEV优于EMLM和MEM。最后将EEV和EMLM两种方法应用于仪器阵列的外海观测数据，得到了比较合理的海浪方向谱。     

两变量线性关系第三型一种解决方法——在地学中应用的讨论(英文)

地学研究经常涉及两变量间的线性回归分析。此类线性关系可有三种情形：（１）ｘ数据的观测误差很小，数据点的离散只与ｙ数据有关；（２）ｘ和ｙ数据都有观测误差，且数据点的离散仅由观测误差所引起；（３）数据点的离散不仅与观测误差有关，而且还受到其它因素的影响（但两变量仍存在显著的线性关系）。其中第三种情形在地学中最为常见，但已有的回归分析方法只是针对前两种情形。本文对ＬＮＳ方法进行了改进，使之适用于第三型的回归分析。改进的方法在逻辑上具有一致性，在应用上适合线性关系第三型线性关系的特点，因而优于传统的ＯＬＳ方法     

基于马氏距离的重采样方法在流量识别中的应用

针对网络流量识别中的多分类数据分布不均衡的问题,本文提出了一种基于马氏距离的重采样方法。首先,将网络流量数据进行零均值化处理并转换至主成分空间;再根据少数类样本数据到集合中心点之间的马氏距离对其进行新样本的生成;之后将新生成的样本数据转换至原始空间并进行逆零均值化处理;最后返回所有新生成的样本数据。使用剑桥大学公共网络流量数据进行流量分类实验,实验结果表明该方法能够有效提升少数类的识别准确率,并且比现有的重采样方法和成本敏感方法能够获得更好的分类效果。     

伴随同化方法在渤、黄海生态模式中的应用——生态参数的空间分布

将伴随同化方法用于渤、黄海NPZD三维浮游生态动力学模型的研究中,利用1998年～2006年的SeaWiFS叶绿素资料作为观测数据进行同化实验,优化难以确定的生态参数.文中对参数在整个计算区域取常数时进行了优化,同时尝试了一种新的参数化方案,即在海区中选取一些点作为独立参数点,其它点的参数由独立参数点的值经过线性插值得到,优化独立点的参数后得到所有计算格点的参数.针对这两种不同的参数化方案做了一系列对比实验,结果表明利用伴随同化方法反演空间分布的参数能有效地提高数值模拟的精度.