基于核磁共振的褐牙鲆幼鱼组织代谢组学分析

基于核磁共振的代谢组学技术是系统生物学研究的重要组成部分,近年来已被广泛应用于海洋生物学中。由于海洋环境具有高盐度的特点,海洋生物与其他生物相比,体内代谢物浓度差异极大。通常来说,海洋生物为应对高盐度的海水环境,其体内的渗透调节物,例如牛磺酸、甜菜碱、氮氧三甲胺等的浓度往往是其他代谢物的数百倍,造成体内代谢物所占代谢组权重的极不均衡。因此,选择合适的代谢组数据预处理方法,是准确分析海洋生物代谢组差异的关键。本研究以褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)幼鱼为研究对象,经低盐胁迫48小时后,利用一维核磁共振氢谱,分析了褐牙鲆幼鱼全组织在低盐胁迫后的代谢组变化,比较了三种不同预处理方法 (单位方差换算、帕莱托换算与对数化-中心化处理)对于低盐胁迫诱导的代谢响应分析的差异。结果表明,褐牙鲆幼鱼体内的渗透调节物-氮氧三甲胺浓度是其他代谢物浓度的200倍以上,而低盐胁迫可诱导褐牙鲆幼鱼体内显著的代谢响应。其中,对数化-中心化处理的代谢组数据,经正交偏最小二乘判别分析后,能发现8个低盐胁迫诱导的差异代谢物(不含1个未知代谢物),与代谢物定量结果一致,多于其他两种预处理方法 (单位方差换算、帕莱托换算)的代谢组分析结果,适合用于褐牙鲆代谢组学分析。以上研究结果为褐牙鲆代谢组数据的准确分析提供了方法学依据。     

不同海潮模型对东南极沿海地区GPS基线解算的影响

在高精度GPS数据处理中,海潮的影响是一个不可忽略的因素。利用GAMIT软件解算2011年东南极沿海地区中国中山站及其周边6个IGS站的GPS数据,对比分析了FES2004、DTU10、EOT11a、GOT4.7、HAMTIDE11a、OSU12以及TPXO7.2等7个全球海潮模型在不同测站的海潮负荷差异,比较了海潮负荷对于GPS基线解的影响。结果表明,海潮负荷对GPS基线解的影响与测站所处位置及基线方位有关,达到cm级,相对影响达到10^-8,因此,在高精度的GPS基线解算中必须考虑海潮的影响;但选用不同海潮模型对东南极沿海地区GPS基线解算的差异可忽略不计。     

拟调和性及重调和性重力场源的正交分解

文章针对物理大地测量学反问题研究中的拟调和性重力场源及重调和性重力场源,将该研究中的理论核心－正交分解定理予以具体实现。使得这一定理实际应用于场源结构的解释与分析成为。同时,给出并证明几个具有重要实用意义的关于零外部位密度、拟调和性及重调和性场源性质的基本公式。最后对具体实现场源正交分解的实际步骤、正交分解定理的实质、以及物理大地测量学反问题研究中关于场源涵数的主要限制的意义予以评述。     

应用Bjerhammar方法确定GPS重力似大地水准面

GPS技术的发展提出了新的大地边值问题——GPS重力边值问题.本文将Bjerhammar方法应用于GPS重力问题的求解,并在给出理论公式的基础上,针对实际计算中虚拟场元的分布和求解、虚拟球半径的确定及奇异积分等问题提出了具体的解决方案.文中通过比例因子k在虚拟球半径和GPS重力数据密度间建立起联系,并推导出其近似值.在此基础上,利用收集到的某地区的4870个GPS重力数据计算了该地区的似大地水准面,65个高精度GPS水准点进行的外部检核表明其精度为±2.4 cm.经二次多项式拟合后,另外29个GPS水准点外部检核精度达到±1.4 cm.不同分辨率GPS重力数据的计算结果表明,尽管比例因子k的近似值不是最优值,但其对重力场逼近效果影响不是很大.这些结果说明了将Bjerhammar方法应用于GPS重力边值问题求解的合理性及本文计算方法的可行性和可靠性.     

冰川均衡调整对南极冰质量平衡监测的影响及其不确定性

本文研究了新的全球冰川均衡调整(GIA)模型对南极冰盖质量平衡监测的影响,考虑现有冰川负荷模型和地幔黏滞度模型的差异,完整评估了结果的不确定性,最后结合GRACE和卫星测高的结果进行了对比分析.结果表明,GIA对GRACE监测的等效水柱变化有重大影响,较大的GIA影响出现在西南极,沿罗斯冰架-卡姆布冰流-罗尼冰架-南极半岛分布,最大值在卡姆布冰流,达到29.8 mm/a;GIA对南极整体冰质量平衡的影响达到134±28 Gt/a.在不确定性的方差中,西南极和东南极分别以冰负荷模型差异和地幔黏滞度差异影响为主,对整个南极,冰模型差异影响占88.4%;在一些典型地区,GRACE监测的等效水柱在扣除GIA前后分别是,卡姆布冰流~32.8 mm/a和~6.3 mm/a,阿蒙森海湾~-95.3 mm/a和~-102.5 mm/a,Enderby Land~13.6 mm/a和~8.1 mm/a.整个南极冰盖总质量变化在扣除GIA贡献后为-82±29 Gt/a,该估计与卫星测高结果较吻合.此外,GIA对卫星测高监测的冰面高程变化的影响一般不超过8%.本研究为空间大地测量监测南极冰质量平衡提供了新的改正模型.     

基于远震接收函数的南极大陆冰盖厚度研究

冰盖厚度是研究南极冰盖质量、建立冰盖动力学模型的基本参数,对于冰川均衡调整、冰盖物质平衡及全球气候变化研究具有重要意义.基于地震学的远震接收函数和H-Kappa格网搜索方法可以用于地震台站下方冰盖厚度的可靠探测,不仅能与冰雷达获得的冰盖厚度进行独立对比,还可以与冰雷达方法相互补充,进一步填补南极大陆冰盖厚度探测空白区.本文利用布设于南极大陆冰盖上方的流动地震台阵记录到的远震波形数据,基于接收函数方法对台阵下方的冰盖厚度进行了研究.结果显示:基于远震接收函数方法的冰盖厚度与Bedmap2冰厚格网模型相比,二者差别大多在200 m以内;少数台站差值达到600 m左右,这一差别可能与Bedmap2测线分布空区、冰雷达测深不确定性以及冰盖内部复杂波速结构等因素有关.本文研究结果表明:利用南极大陆冰盖上方的流动地震台阵,基于远震接收函数方法可以获得比较可靠的南极冰盖厚度,为独立验证冰雷达的探测结果并弥补冰雷达探测空白区提供了有效方法.同时,部分台站接收函数波形的复杂性可能暗示了南极大陆数千米厚的冰盖内部结构不是均一的,仍然存在比较复杂的内部结构变化.因此,有必要进一步利用包括接收函数波形拟合、地震面波反演等方法对南极大陆冰盖厚度及其内部精细结构进行更为深入的研究.     

物理大地测量研究动态及发展趋势(第二届国际重力委员会与国际大地水准面委员会联合大会情况介绍)

本文首先介绍１９９８年９月在意大利Ｔｒｉｅｓｔｅ召开的第二届国际重力委员会（ＩＧＣ）与国际大地水准面委员会（ＩＧｅＣ）联合大会的有关情况．然后根据大会报告的论文及交流的信息,对国际上物理大地测量若干领域的研究动态及发展趋势作简要论述．最后结合我国物理大地测量研究的有关状况提出思考和建议．     

物理大地测量学与地球物理学结合中的有关问题评注

本文依据大地重力学反问题的有关研究，对重力场边界扰动量的本征含义进行分析，由此揭示出它们在逼近地球实际重力场源过程中所具有的物理意义及存在的不足。然后进一步论及正常场源的非物理性上，并对其解决途径进行了探讨，最后对大地得力学反问题研究中的物理核－－正交分解定理描述的场源量所具有的实际意义及其在地球物理反演中的具有的作用进行了分析和评注。     

利用CryoSat-2波形数据建立南极Lambert冰川流域DEM

Lambert冰川-Amery冰架系统是南极冰盖最大的冰流系统之一,对南极冰盖物质平衡研究有着重要的作用.数字高程模型（DEM）是进行南极冰盖研究的基础.本文基于CryoSat-2 L1b波形数据,研究建立了Lambert冰川流域高分辨率DEM.测高卫星返回波形在冰盖区域存在变形,需进行波形重跟踪处理.利用交叉点分析方法对重心偏移法（OCOG）、阈值法和β参数法等常用的波形重跟踪方法对不同类型的CryoSat-2波形的适用性进行了研究.最后,利用克里金插值方法建立了500 m分辨率的Lambert冰川流域DEM——LAS DEM（Lambert Glacier-Amery Ice Shelf system DEM）.利用ICESat卫星测高数据和GPS地面实测数据对LAS DEM进行精度验证,并与另外两种基于CryoSat-2数据的南极DEM进行了对比.结果表明：LAS DEM的整体精度约为0.295±2.7 m,优于另外两种CryoSat-2 DEM;在冰盖内陆地区,LAS DEM的高程误差在2 m之内;在Amery冰架上,LAS DEM的精度优于1 m.

     

基于地形精化的金星重力场模型VGM2013

高精度金星重力场的获取,是金星探测的重要内容.本文利用最新的金星地形和重力模型,通过高通滤波后的残差地形（RTM）并在考虑均衡改正的情况下改进了重力的短波成分,最终提出了一个新的金星重力模型VGM2013,该模型赤道分辨率达10 km量级,大大高于现有的金星重力场模型,最终结果是金星表面重力加速度和重力扰动.研究中同时发现金星在Airy-Heiskanen均衡模型下的全球最优补偿深度为30 km,金星地壳的密度可能小于当前认为的2700~2900 kg·m-3.VGM2013模型的结果可为将来的金星探测器定轨和着陆导航提供参考,作为重力计算的先验模型.但由于该模型没有包含短波重力观测信息,不建议直接用于更小尺度的地质和地球物理解释.