“蛟龙”号载人潜水器运行与保障信息管理系统设计与应用

2017年我国"蛟龙"号载人潜水器完成了为期5年的试验性应用,期间累计下潜100余次,形成和建立了科学完善的应用保障体系和专业的应用人才队伍。以"蛟龙"号试验性应用中运行与保障的实践经验为基础,针对其中设备与备品备件管理、运行作业管理、拆检总装管理、数据资料查询与利用等方面的重要需求,设计开发了一套"蛟龙"号载人潜水器运行与保障信息管理系统,通过信息化平台实现设备资源、作业成果以及经验积累传承之间的高效衔接与复用,最大限度地降低装备运行成本、提高作业效率、保障海上作业安全。文章提出的载人潜水器运维体系能够为我国其他行业或部门的载人潜水器、远程缆控机器人(ROV)、水下自治机器人(AUV)等重大海洋装备的运行与保障提供有益参考借鉴。     

基于云存储技术的海岛信息管理和 展示平台设计与实现

随着海岛遥感影像数据的不断积累,传统数据存储管理方法越来越难以满足需求。针对上述问题,利用云存储技术对海岛影像数据进行分块组织,建立分布式海岛影像数据集,并在优化数据存储的同时,设计了一套海岛信息多形式展示平台。实现了信息检索、数据传输与审核、分析评价、成果展示和共享等功能。     

六溴环十二烷胁迫下红树蚬鳃及肝胰腺线粒体基因表达定量研究

红树蚬(Polymesoda erosa)作为一种主要栖息于潮间带的沼泽地或红树林的双壳贝类,近年来很多研究都证明其具有做为海洋污染监测指示物种的潜力。红树蚬受六溴环十二烷(HBCD)不同浓度(0、0. 086、0. 860、8. 600μg/dm~3)及不同天数(1、3、11、15、22 d)胁迫后,从转录组上调文库中挑取6个线粒体编码基因:细胞色素c氧化酶亚基Ⅰ、Ⅲ(COXⅠ、COX Ⅲ),NADH脱氢酶亚基Ⅰ、Ⅲ(ND Ⅰ、ND Ⅲ),细胞色素b(Cyt b),无机焦磷酸酶(PPase),并用实时荧光定量PCR研究各基因在红树蚬各组织内的表达情况,因为基因不稳定性,利用β-actin作为内参对各目的基因所得数据进行均一化处理。结果发现:6个基因在HBCD胁迫后都有转录且差异表达。经生物统计学分析,胁迫后鳃及肝胰腺组织中各基因的表达量较对照组中有显著变化,总体上随着胁迫天数及浓度的增加呈增加趋势,但当胁迫浓度过高时,因线粒体产生的应激能力有限,表达量反而降低。最后从酶复合物在呼吸链、ROS生成、ATP合成中的作用等各方面分析了HBCD胁迫导致线粒体基因表达变化的原因,为进一步开展分子毒理研究和开发分子生物标志物在海洋监测中的应用奠定了基础。     

海洋沉积物重金属生态风险评价方法比较及实例验证——以莱州湾为例

利用2016年8月份莱州湾沉积物中Hg、Cd、Pb、Cu、As、Cr、Zn监测数据,分别利用单因子污染指数法、潜在生态风险指数法、地积累指数法、沉积物质量基准法、尼梅罗综合指数法、污染负荷指数法等6种沉积物重金属风险评价方法进行评价,以比较沉积物重金属生态风险评估方法的适用性与局限性。结果表明,莱州湾表层沉积物中,重金属Hg、Cd、Pb、Cu、As、Cr和Zn含量分别为0.077 4 mg/kg、0.169 mg/kg、12.1 mg/kg、11.9 mg/kg、11.6 mg/kg、31.1 mg/kg、45.3 mg/kg。不同方法在莱州湾沉积物风险评价结果上存在差异。单因素评价方法中,单因子污染指数法、潜在生态危害指数法、尼梅罗综合指数法的评价结果适中,地累积指数法评价结果偏轻,沉积物质量基准法评价结果偏重。Hg、As、Cd元素的污染评价结果均较大,为主要的污染元素;综合因素评价方法中,污染负荷指数法评价结果风险偏轻,潜在生态危害指数法评价结果适中,内梅罗综合指数法评价结果则倾向偏重。沉积物重金属含量与底栖生物的丰度、生物量的pearson相关系数表明,Hg与底栖生物的生物量呈现显著负相关。6种方法都有自身优缺点和适用范围,但潜在生态危害指数法更适合莱州湾沉积物重金属风险评价。     

刘公岛海洋牧场底层海水溶解氧浓度的变化特征

由于缺乏长期观测资料,前人对山东半岛邻近海域海水溶解氧的时间变化和空间分布特征的研究较少。本文基于威海刘公岛海洋牧场于2016年7月20日至2017年3月14日期间,利用生态环境实时在线观测系统获得的底层海水的温度、盐度、水深、溶解氧数据,分析了该牧场海水溶解氧浓度的时间变化特征及其影响因素,并探讨了低氧灾害发生的可能性。结果表明在观测期间,该牧场海水溶解氧浓度以季节变化为主,冬季最大、夏季最小,其中2月份平均值最高,约为10.86mg/L,8月份平均值最低,约为5.91mg/L。同时海水溶解氧浓度也存在显著的小时变化和日变化,且变化幅度于8月份最大、3月份最小。影响海水溶解氧浓度变化的主要因素是海水温度,溶解氧浓度随着温度的季节性变化而变化。夏季,水体分层会使溶解氧浓度发生大幅度的降低,大风过程对于溶解氧浓度也有一定的影响,通过打破夏季的季节性温跃层使水体发生垂向混合从而为海底提供氧气,但大风过程之后的几天会出现溶解氧浓度降低的现象。本次研究发现刘公岛海洋牧场在观测期间不存在低氧现象。     

养殖水体环境参数随潮汐变化特征及相关性分析——以湛江特呈岛东近岸海域为例

利用2018年4-5月在湛江特呈岛东边海域养殖区内测定的数据,以及海事服务网提供的潮汐数据,分析了研究区域潮汐、流速和流向的变化规律,研究了溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)、化学需氧量CODMn(Chemical Oxygen Demand)、二氧化碳CO2浓度和pH等海水环境参数随潮汐变化的特征以及相关性,建立了分别利用DO和pH值来估算海水CO2浓度的新算法,平均估算精度分别达到90%和95%。分析结果表明:(1)研究区域呈现不规则半日潮,流速随潮汐变化分为正相关和负相关两种类型;流向随着潮汐变化基本是东南与西北向;(2) CODMn的变化完全取决于涨落潮过程,涨潮时CODMn值逐渐下降,而落潮过程CODMn值逐渐上升;(3) CO2浓度呈现出明显的日变化,在午后数值达到最低值,不完全受制于潮汐过程的控制;(4) DO和pH两者的变化趋势高度一致,其变化过程与CO2浓度变化过程正好相反;(5)同一地点的海洋环境参数随潮汐涨落有很大的变异性,因而在进行空间大面海洋环境参数调查时,用某时刻的值代表该点的全天情况会出现较大的误差。     

“海龙Ⅲ”号ROV系统深海试验与应用研究

深海水下机器人主要用于深远海地质、矿物资源和生物调查研究,以及海洋石油工程服务等水下综合作业,能够实现深海近底高精度、长时间的定点取样作业及其他精细化调查。结合国内外深海ROV装备和技术发展现状,以新研发的6 000 m级"海龙Ⅲ"号ROV搭载"大洋一号"船执行的2018年南海综合海试和48航次为例,从深海试验流程和方法、浅水区功能测试、深水区功能测试、深海观测及取样功能测试等方面,详细阐述了ROV海上试验和应用作业过程,对作业水深、功率配置、水下运动能力、搭载能力等关键性能指标进行了试验验证。海上功能测试和试验性应用结果表明,"海龙Ⅲ"ROV各项性能指标满足设计要求,验证了系统在不同深度、不同地形条件下的观测取样作业能力,创新了深水ROV作业方法手段,分析得出此类装备目前在国内发展存在的不足之处,并结合实际应用提出后期改进计划,以期为深海ROV的海试应用提供技术参考。     

基于无人机的用海项目施工期悬浮泥沙监测

为实现对用海项目施工期悬浮泥沙扩散的实时跟踪监测,尝试采用无人机携带可见光、多光谱传感器对古雷围填海项目的围堰区进行遥感探测。利用Pix4d软件对无人机携带的可见光及多光谱照片进行处理,结果表明,可见光及多光谱影像对水体中的悬浮泥沙分布均具有一定的识别能力。通过研究分析多光谱影像的光谱特征发现,近红外波段对悬浮泥沙含量的升高较为敏感,运用波段比值公式计算结果显示,围堰内含沙水体经溢流口排入海域后浓度明显降低,并可向南继续扩散约300 m。该方法可克服遥感卫星影像时空分辨率低的特点,为用海项目资源环境影响跟踪监测提供新的技术手段。     

基于水声环境空间中多模态深度融合模型的目标识别方法研究

随着对水下目标特性研究的深入和声学探测技术的发展,基于单模态的阵列式信息融合或基于空间信息的分布式信息融合的水下目标识别方法研究已有一定成果,但针对复杂海况导致单一物理场或单一融合层次的系统识别性能提高有限等方面影响的水下目标识别方法研究还有所不足,因此,开展基于多模态深度融合模型的水下目标识别方法研究可利用模态互补,共享信息而提升识别率。文中在国内外研究基础上,深入研究了基于到达时差法和多模态方法组合的检测方法,初步形成了基于水声环境空间中多模态深度融合模型的识别框架,开展了海洋中典型自然与人为事件的信号分析与特征提取,并在此基础上,设计新型基于海底基站的被动识别系统。该系统同步记录和由位置等组成的时间序列标记声、磁和压数据,可实现高精度、高分辨率的识别。本研究可满足未来海洋观测对高性能水下目标探测、定位和跟踪系统的迫切需要,为海洋安全监管、海洋突发事件应急响应等领域提供新的技术手段和科学参考。     

海洋防灾减灾信息共享的现状、问题和对策

为加快海洋防灾减灾信息共享,有力支撑海洋防灾减灾决策,文章概述我国海洋防灾减灾信息共享现状,分析存在的体制机制问题,并提出对策建议。研究结果表明;我国海洋防灾减灾工作的信息支撑主要包括海洋和气象观测监测信息、海洋预报信息、海洋防灾减灾对象及其主体信息以及救灾措施和政策法规信息,通过全国海洋科学数据共享平台等实现信息共享;针对目前海洋防灾减灾信息共享在组织领导机构、统筹规划协调、标准规范和技术支撑、服务意识以及专业人才等体制机制方面存在的不足,亟须组建信息管理机构、构建标准规范体系、开发信息共享平台、提高共享服务意识、培养专业技术队伍和实施考核激励办法。