伊洛瓦底海豚被追逐时回声定位信号特征变化的初步分析

本文的研究基于文莱湾浅水域的一头野生伊洛瓦底海豚水声定位信号的调查数据。在记录期间,有一艘渔船突然开启发动机,惊扰了其附近的一头伊洛瓦底海豚,接着渔船开始两次连续追逐海豚。这期间海豚回声定位信号的变化情况被记录下来。当伊洛瓦底海豚受惊吓被追逐时,信号的声压级、每分钟嘀嗒声信号串的发生次数、每个嘀嗒声信号串中的脉冲个数和平均脉冲间隔都发生了相应的变化。平均的脉冲间隔在事件发生的瞬间立即增大,并在追逐期间呈现轻微下降趋势。脉冲间隔的增大对应着探测距离的增加,代表着海豚对未知区域的探索能力,制约着它的逃离速度。数据记录结果的分析表明,伊洛瓦底海豚会根据外界干扰对发出的回声定位信号进行调整,改变自己对潜在危险的探查能力。分析结果同时提醒我们需要随海豚生存环境的噪声进行管理,避免突然的发动机操作或者追逐它们。     

基于图像处理的回声定位信号检测方法

鲸豚类海洋哺乳动物发出的回声定位信号是一种频率较高的短时脉冲信号,研究回声定位信号检测方法有助于快速、准确地检测海洋哺乳动物发声,进而更好地保护海洋哺乳动物.本文提出了一种基于图像处理的鲸豚类动物回声定位信号检测方法.该方法首先对收集到的数据进行分帧,计算每帧信号的时频图;使用Frangi滤波器对时频图进行滤波,以降低...     

南极普里兹湾沉积物中有机碳和总氮的含量与分布

利用中国多次南极科学考察获得的沉积物样品,对普里兹湾沉积物中有机碳(OC)、总氮(TN)的含量和分布以及OC/TN进行了分析。结果表明:普里兹湾表层沉积物中OC和TN的含量变化范围分别为0.14%~1.20%和0.02%~0.20%,平均值分别为0.63%和0.11%。OC/TN的变化范围为5.5~8.2,平均值为6.8。OC和TN含量呈现明显的正相关性,表明有机质来源相同,比值接近6.6,说明有机质主要为海洋生源沉积。两者平面分布趋势非常一致,且与沉积物中泥质含量呈显著正相关,湾内73°E以西区域OC和TN含量较低,而以东区域含量较高,这是上层水体生产过程和冰川携带陆源砂等因素共同作用的结果。垂直分布上,OC和TN含量总体上表层高于深层,OC含量随深度增加逐渐降低,达到一定深度后趋于稳定。较高的沉积速率加速OC的埋藏,5根柱样中OC的埋藏率为39%~91%,平均为66%,表明普里兹湾是重要的碳汇区。     

倒置式回声测深仪

倒置式回声测深仪(Inverted Echo Sounder,简称IES)是专门用于精确测定黑潮流轴的,由日本东京大学海洋研究所和日油技研工业(株)研制。 倒置式回声测深仪与一般的相反,它将发射换能器置于海底上,向上发射声波,经海面反射后回到海底,记录这段往返时间,同样能知道水深。IES的整机分可成三部分,①音响部分:以一定的时间间隔发射声波脉冲,并测定脉冲从海面反射回来的往返时间;②记录装置:用晶体管记忆方式将接收换能器输出信号(脉冲传播时间)记录下来;③读出处理装置:观测结束后从海底取上记录装置,读出记录,进行演算分析。     

基于强度分析方法的秀山岛土地利用/覆盖变化研究

本文收集了1970、1992、2003和2014年4期卫星遥感影像,利用遥感解译和GIS技术提取秀山岛土地利用/覆盖信息,运用强度分析方法,从时间、类型和转换3个层次统计分析秀山岛土地利用/覆盖变化。结果显示:秀山岛主要的土地利用类型分别为林草地、耕地、建设用地和滩涂;1970—2014年期间,土地转换速率呈先加速后减速的特征;各土地利用类型在不同时间段表现特点各异;耕地转换为建设用地是最主要的土地利用类型转换方式。规划政策、经济和人口从业结构等社会人文因子是秀山岛土地利用/覆盖变化的主要影响因子。     

南极普里兹湾海域夏季表层悬浮颗粒物物质组分研究

基于对第29次南极考察中在普里兹湾海域的53个站的表层水样的悬浮颗粒物含量测定和颗粒物电镜扫描图像和能谱半定量分析,研究了普里兹湾海域表层悬浮颗粒物的物质组成与分布特征,分析了其控制因素,进一步探讨了悬浮颗粒物的絮凝作用。结果显示:夏季普里兹湾海域表层悬浮颗粒物的含量为0.08~1.66mg/L,平均为0.43mg/L,整体上呈现近岸高于外海,东部高于西部的分布趋势。悬浮颗粒物以单颗粒组分为主,其中以硅藻和放射虫等硅质生物为主的生物颗粒占绝对优势,矿物颗粒相对较少,其他颗粒介于前两者之间;集合体组分平均约为10%,包括硅藻集合体、微型藻类集合体、矿物集合体、有机包膜和混杂集合体等。影响夏季普里兹湾海域悬浮颗粒物物质组分及其分布的主要因素包括悬浮颗粒物物质来源、海洋环流和海底地形等。悬浮颗粒物的絮凝过程包括胞外聚合物、透明胞外聚合物和海雪等几种类型,絮凝集合体的形成可以促进颗粒物的沉降。     

一种猎雷声呐信号被动定向技术研究

介绍了一种猎雷声呐脉冲信号被动定位的测向方法。反猎水雷采用被动声自导方式,利用猎雷声呐发射的窄带脉冲信号,采用自适应 notch 滤波器估计信号的包络、频率、相位差。采用时延差粗测与相位差精测相结合的方法实现时延估计。此方法不仅对 CW 脉冲信号可测向、测距,还可适用于调频、跳频信号。 该方法已通过仿真及实测数据验证有效。     

北海狮水下声信号类型分析

以水族馆内圈养的北海狮为研究对象,利用长达29 h的连续被动声学观测数据,对北海狮水下声信号类型进行了研究。共检测出22 689个水下声信号,对时长、最小频率、最大频率和峰值频率这4个声学参数采用聚类分析方法将信号分为10种类型:单脉冲(SP)、哨声(WS)、咕咕声(GG)、咚咚声(DS)、狗吠声(BK)、吼叫声(WY)、嗡嗡声(BZ)、撞击声(BG)、单频声(SF)以及咩咩声(BT)。该分类方式涵盖了北海狮92.6%的水下发声。北海狮水下声信号时长的均值为5~1 244 ms,峰值频率一般小于10 kHz。10种类型信号的占比各有不同,BK,BT和BG信号的比例较高;SP,WS和BZ信号的比例次之;DS,WY,SF和GG信号的比例较低。对北海狮水下声信号类型的分析能帮助了解北海狮的声行为特征,对野外北海狮的声学观测具有重要的指导价值。     

南极普里兹湾浮游植物现存量与初级生产力粒级结构和新生产力研究

报道1998～1999年夏季在南极普里兹湾及其毗邻海域对细胞丰度、优势种类组成、生物量和初级生产力的粒级结构、新生产力及其环境制约机制的研究.结果表明,调查海区具有显著的空间区域化特征.普里兹湾及其毗邻陆架区浮游植物现存生物量和生产力均较高,大陆坡和深海区明显降低;营养盐浓度由于浮游植物的消耗则有相反的分布趋势.浮游植物生物量和生产力受水体的垂直稳定度、浮游动物摄食、水温和光照等环境条件的控制.粒度分级测定结果表明,对调查海区叶绿素a的贡献,小型浮游生物为52.2%,微型为29.4%,微微型为18.4%;对初级生产力的贡献,小型为52.4%,微型为28.7%,微微型为18.9%.研究海区的平均新生产力和f比分别为230.6mg/(m2·d)和0.43.     

南极普里兹湾表层沉积物中放射虫的组合与分布特征

对普里兹湾16个表层沉积物样品中的放射虫动物群进行了全属种鉴定和分析,共检出放射虫2目66属107种,其中罩笼虫目40属71种,泡沫虫目26属36种,前者的属种多样性和个体数量都显著高于后者。研究结果显示:普里兹湾放射虫多样性程度较低,但丰度较高,平均可达3.36万枚/g,呈现出陆架区湾口区冰架前缘的趋势,且湾西部高于东部,可能主要受研究区表层生产力、环流结构、沉积物类型和冷水团分布等海洋环境要素的影响。以Antarctissa strelkovi、Antarctissa denticulata为代表的Antarctissa group是该区最典型的优势种组合,平均百分含量高达42.43%,其分布主要受控于水体温度,其高含量具有指示冷水团分布的潜力,而该组合丰度的分布主要受环流和地形的影响;由Phormacantha hystrix、Plectacantha oikiskos和Rhizoplegmaboreale组成的特征种组合平均百分含量为12.54%,其丰度和含量的分布模式主要表征的是与环流结构有关的水团混合作用的强弱,对水深或离岸距离的指示作用并不明显。     

胶州湾秋季文石饱和度分布及控制因素分析

基于2017-10-18航次在胶州湾调查获取的水文、碳化学和叶绿素a(Chl a)等数据与资料,分析了秋季该海域文石饱和度(Ω_arag(现场))的分布状况,探讨了影响其空间分布的主要控制因素。结果显示,秋季航次期间胶州湾表层Ω_arag(现场)为1.85～2.57,平均值为(2.20±0.24);其分布具有较大的空间差异,低值位于湾的西部和东北部(<2.05),高值位于湾口(>2.45),总体上呈现出由湾口向湾顶逐步降低的趋势。除了通过分析Ω_arag(现场)与温度、盐度和Chl a的相关性来定性确定Ω_arag(现场)的主控因素外,我们还通过引入总碱度与溶解无机碳的差值作为Ω_arag(现场)的指征参数,定量确定了影响Ω_arag(现场)空间分布的主要过程及其贡献。研究发现,陆源输入是影响胶州湾秋季Ω_arag(现场)空间分布的最重要因素(>50%),而温度和生物过程的影响相对较小。     

海量数据驱动下的高分辨率海洋数值模式发展与展望

海洋数值模式是定量描述海洋物理现象及其变化的数值模型,也是海洋与气候研究、预测的核心工具。随着海洋观测的不断投入与积累、对海洋认识的不断深入,特别是在高性能计算技术的支撑下,海洋数值模式已有了长足进步,正朝着高分辨率和多物理过程的方向发展。随着分辨率的提高、物理过程的细化,海洋数值模式的发展面临着多个方面的挑战。当前,海洋数据数量和种类不断增多,同时超级计算机、高性能计算和深度学习等技术的快速发展,为海洋数值模式的突破提供了机遇与挑战。本研究回顾了海洋数值模式的发展现状,梳理和分析了其发展中遇到的大规模高效并行计算和参数优化这两个关键问题,探讨和展望了当前海量数据驱动下海洋数值模式的发展趋势。提出计算负载均衡、计算与I/O重叠的并行流水线设计以及降低全局交换的算法改进是当前突破高分辨率海洋模式大规模高效并行效率的关键。从海洋科学、高性能计算以及深度学习深度交叉融合的角度,提出了实现海洋科学与深度学习相结合的6个途径,在此基础上,探讨了基于深度学习的参数化优化可能实现的途径。     

南海西缘泰国晚新生代玄武岩岩浆过程研究及其地质意义

泰国晚新生代玄武质岩石主要为碱玄岩、玄武岩、粗玄岩和玄武粗安岩,属于碱性系列,呈现似洋岛玄武岩的地球化学特征,与南海地区其他位置的同时代玄武岩特征一致。本研究玄武岩的斑晶矿物主要为橄榄石、斜长石及少量的单斜辉石。利用全岩组分推算,泰国玄武岩源区岩性为石榴石辉石岩,与越南、北部湾等地同期玄武岩的岩性类似。本研究利用PRIMELT软件模拟计算了泰国晚新生代玄武岩的原始岩浆组分。利用反演的原始岩浆组分计算出本区域的玄武岩熔融温度范围为1 425～1 442℃,熔融压力范围为22.3～27.4 kbar,类似于海南岛(1 420～1 530℃,18～32 kbar)和越南南部地区(1 470～1 480℃,29.7～32.8 kbar)。本区域的地幔潜在温度为1 448～1 467℃,与越南南部(1 468～1 490℃)类似,稍低于海南岛北部(1 420～1 530℃)。总体上,泰国晚新生代玄武岩与南海地区其他区域同时代玄武岩的岩石地球化学特征和岩浆过程类似,它们的深部地球动力学背景均与海南地幔柱有关。     

日本海末次冰期以来沉积作用和环境演化及其控制要素

基于对日本海南部、中部和西部3个沉积岩芯的综合研究,探讨了末次冰期以来日本海不同区域的沉积作用、环境演化特征及其控制因素。结果发现：在距今8ka以前,日本海南部、中部和西部陆源碎屑物质分别由河流物质、西风携带的风尘物质和海冰输运的物质组成;8ka以来日本海西部沉积物中存在连续分布的火山物质,推测与利曼寒流形成有关,标志着现代日本海表层环流格局的形成。在末次冰期,日本海中部和南部因为水体层化较强,导致底层水通风较弱,而日本海西部则由于盐析作用,通风较强。在冰消期早期,随着海平面上升,东海北部高盐水团再次入侵日本海,改善了日本海深层水体通风条件,但在日本海西部因受到常年海冰覆盖的影响,沉积物氧含量显著减小;在冰消期晚期和早全新世,日本海南部深层水体通风减弱,而在日本海中部和西部通风较好;但8ka以来日本海通风普遍增强。日本海的沉积作用和环境演化受海平面、东亚季风(西风环流)和对马暖流控制,但不同海域对上述3个因子的响应程度存在差异。海平面变化是控制日本海环境变化的首要因子,它直接制约着日本海与周围水体的交换程度;东亚夏季风影响日本海表层水体层化,而东亚冬季风则控制着日本海西部海冰的形成和深层水体垂向对流;8ka以来对马暖流成为控制日本海环境演化的重要因子,它的入侵增强了表层和底层水体交换,提高了日本海深层水体和沉积物溶解氧的更新速率。     

渤海沉积记录的末次冰期千年尺度古环境与古气候变化

末次冰期千年尺度古气候变化事件在全球大部分载体中均有不同程度的记录,但在海岸带-陆架区的沉积记录中该事件还未见有报道。对取自渤海的BH08孔上部26m的岩芯进行了高分辨率粒度测试与分析,结合AMS 14C测年结果和微体古生物特征,探讨了研究区末次冰期以来古环境和古气候变化。运用粒级-标准偏差法对粒度数据进行研究,发现BH08孔敏感组分(88.4~148.7μm)的变化记录了末次冰期D-O(Dansgarrd-Oeschger)旋回冷暖事件:在暖期时敏感粒级粗组分(88.4~148.7μm)的含量低,而在冷期时含量高,且可以与反映东亚夏季风的指标对应。在暖期时,强盛的夏季风带来丰富的降水,增加的径流可以将粗粒沉积物搬运至更远的下游区,且暖湿气候有利于植被的发育,使得流域内粗粒沉积物减少;而在冷期呈现相反的变化趋势。我们推测,在末次冰期低海面的背景下,格陵兰和北大西洋等高纬地区气候变化导致大气环流和/或洋流系统发生改变,从而对东亚夏季风降水的调控造成河流输入物质的变化可能是造成BH08岩芯敏感组分变化的主要原因。     

西菲律宾海26万年来古生产力变化的颗石藻证据

基于国际海洋古全球变化研究项目(IMAGES)在西菲律宾海本哈姆海台获取的高质量柱状沉积物岩芯MD06-3047(17°00.44′N、124°47.93′E),利用颗石藻下透光带属种Florisphaera profunda的相对丰度以及初级生产力转换函数,恢复了260 ka以来西菲律宾海上部水体营养跃层以及初级生产力的变化历史。发现该区域26万年以来初级生产力冰期-间冰期变化特征较不明显,冰期生产力平均值略高于间冰期。通过与前人已发表的指示东亚冬季风强弱的伊利石/蒙脱石记录和热带太平洋纬向表层海水温度梯度记录的对比,提出MIS 8期以来,热带西菲律宾海古生产力变化的主要受控因素在MIS 5a左右发生明显转变。在MIS 8后期至MIS 5a之间,初级生产力受到长期类ENSO过程的影响较为显著,当热带东西太平洋海水表层温度梯度较小的时期,认为热带太平洋处于类El Niño状态,此时西菲律宾海营养跃层相对较浅,生产力较高,反之则相反。而在MIS 5末期至末次冰消期时段,生产力受东亚冬季风的影响相对于长期ENSO过程更强,可能掩盖了后者的古生产力信号。冰期东亚冬季风加强,一方面,可以引起上部水体混合加强,增加下部营养物质向上的输送,另一方面大量风尘物质的输入可以刺激颗石藻的生长;反之在冰消期,水体混合较弱,风尘输入显著减少,生产力也随之降低。     

南海北部陆坡内孤立波对桩柱作用力的极值推算

内孤立波的发生常伴随着大振幅波动和突发性强流,对桩柱等海中结构物产生强烈破坏作用。基于KdV方程和Morison公式,在忽略高阶模态的情况下,探讨内孤立波对桩柱的单位作用力、总作用力、剪力和弯矩的极值问题,并利用2016-07南海北部陆坡的实测资料对理论结果进行检验。结果表明:1)在内孤立波最大振幅所在的垂向剖面上,上层与下层各存在一个单位作用力极值,且二者方向相反,上层总作用力强于下层,最大剪力和弯矩分别发生于水平流速的转向层和海底;2)各水层中,沿着内孤立波的传播方向,所有作用力的数值均随时间的推移先递增后递减,存在正向或负向的最大值;3)全水层总作用力极值发生在半周期,其值与波动振幅和水平波速有关,其他作用力极值发生于最大振幅时刻之前,作用力极值与振幅和非线性波速正相关,与水平特征宽度负相关;4)单位作用力极值的时间提前量与振幅和水平特征宽度强相关,与非线性波速弱相关。     

北戴河退化滨海湿地土壤微生物多样性研究

滨海湿地退化是全球关注的一个热点研究问题,其中湿地退化对土壤细菌群落结构和生态学功能的影响程度目前知之甚少。对北戴河大潮坪滨海湿地植被区和退化区土壤细菌多样性、环境因子和共现性关系的研究显示,滨海湿地植被区微生物香农指数显著高于退化区的,细菌OTU注释结果表明变形菌门(Proteobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)是主要的细菌类群,它们相对丰度共占群落的85%～95%。厚壁菌门的芽胞杆菌纲(Bacilli)在退化区丰度显著高于植被区的,浮霉菌门的Planctomycetia和Phycisphaerae在植被区的丰度明显高于退化区的。环境因子分析表明,退化区域微生物群落结构受土壤多环芳烃(PAHs)质量比和土壤含盐量的影响,其中土壤PAHs质量比高于1.273 mg/kg时,微生物多样性呈现下降趋势,土壤含盐量和细菌的丰富度呈负相关关系。属间共现性关系(Co-occurrence)研究表明随着滨海湿地的退化,土壤中固碳细菌的生态学功能逐渐增强。对滨海湿地退化影响土壤细菌群落结构和生态学功能的进一步认识,为滨海湿地生态修复和效果评价提供了科学依据。     

2016年夏季胶州湾表层海水pCO_2的分布及控制机制

根据胶州湾2016年夏季6月末和7月初两个航次调查得到的碳酸盐数据和相关水文参数,探讨了两个航次下表层海水pCO_2分布的主要控制机制。结果表明:6月末表层海水pCO_2处于478～1 043μatm之间。其中在湾东北海域,处理后污水DIC直接输入和好氧呼吸使得DIC明显盈余,这是造成这一区域pCO_2最高的主要原因。而在湾西部和湾中海域,初级生产和碳酸钙沉淀引起DIC明显亏损,但由于碳酸钙沉淀释放CO_2强于初级生产消耗,该区域pCO_2最低仍高达500μatm左右,表现为CO_2的源。而到了7月初,降雨过程发生后,湾内初级生产显著增强,pCO_2下降至298～570μatm。但由于同时伴随的碳酸钙沉淀释放CO_2,使得CO_2的汇区主要出现在DO%大于140%的李村河口和湾西部部分区域。7月初初级生产的显著增强可能与湿沉降带来的营养盐输入有关。     

盐地碱蓬AGO蛋白基因家族的分离及表达分析

AGO蛋白(Argonature protein)作为RNA诱导沉默复合物的核心元件,在植物的非生物胁迫过程中发挥着重要作用。以前期获得的盐地碱蓬转录组数据为基础,开展了针对盐地碱蓬(Suaeda salsa)AGO蛋白的生物信息学及盐胁迫下的表达规律研究。采用RACE技术克隆2个AGO基因家族成员(SsAGO1、SsAGO16)的cDNA全长序列,并对其蛋白结构、进化关系、表达模式等进行分析。结果表明:盐地碱蓬2类AGO蛋白家族成员基因长度分别为3 212 bp和3 766 bp,编码的蛋白均是一个无跨膜结构域、无信号肽的亲水性蛋白,α-螺旋散布于每个蛋白质的整体结构中;SsAGO1和SsAGO16都含有一个未知的结构域DUF1785,除此之外,SsAGO1还含有PAZ和PIWI两个特征结构域,而SsAGO16仅含有PIWI结构域,SsAGO1和SsAGO16亲缘关系较远,且具有不同的时空表达模式。首次从盐地碱蓬鉴定了AGO蛋白基因并进行了盐胁迫下的表达规律分析,为研究AGO蛋白家族在盐生植物耐盐生理过程中的作用奠定了基础。