中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”,发展了第三代海浪数值模式;提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了“棉兰老潜流”,揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了“南海内波潜标观测网”,实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流“边缘不稳定”的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。     

Wave breaking on turbulent energy budget in the ocean surface mixed layer

As an important physical process at the air-sea interface, wave movement and breaking have a significant effect on the ocean surface mixed layer （OSML）. When breaking waves occur at the ocean surface, turbulent kinetic energy （TKE） is input downwards, and a sublayer is formed near the surface and turbulence vertical mixing is intensively enhanced. A one-dimensional ocean model including the Mellor-Yamada level 2.5 turbulence closure equations was employed in our research on variations in turbulent energy budget within OSML. The influence of wave breaking could be introduced into the model by modifying an existing surface boundary condition of the TKE equation and specifying its input. The vertical diffusion and dissipation of TKE were effectively enhanced in the sublayer when wave breaking was considered. Turbulent energy dissipated in the sublayer was about 92.0% of the total depth-integrated dissipated TKE, which is twice higher than that of non-wave breaking. The shear production of TKE decreased by 3.5% because the mean flow fields tended to be uniform due to wave-enhanced turbulent mixing. As a result, a new local equilibrium between diffusion and dissipation of TKE was reached in the wave-enhanced layer. Below the sublayer, the local equilibrium between shear production and dissipation of TKE agreed with the conclusion drawn from the classical law-of-the-wall （Craig and Banner, 1994）.     

热带西太平洋海洋上层热含量的分布特征及其年际变化的分析

选用海面至20℃等温线所处深度水层的平均温度来表征研究海域海洋上层热含量。利用这一特征值，分析1986—1990年期间热带西太平洋边缘海域海洋上层热含量在秋季的分布特征和年际变化。结果表明：（1）热含量呈南高北低分布，在7．5－22．1°N范围内。以130°E断面为代表，热含量的平均递减率为0．179（℃／纬度）；（2）热含量的分布主要取决于环流系统，其等值线因受黑潮和棉兰老海流的影响而由纬向分布转向经向分布。某些区域因受暖涡及冷涡的影响而呈封闭状分布；（3）热含量的年际变化与E1Nino事件存在着很好的相关性，在E1Nino事件发生期间，热含量变得很低，高热含量（大于26．5℃）海区的分布范围明显缩小。     

有机饵料常规饵料对扣蟹品质的比较研究

从扣蟹的体重、壳长、壳宽,扣蟹体内粗蛋白、氨基酸及药物残留和重金属含量等几个方面比较了在有机养殖和常规养殖模式下扣蟹的品质。结果显示,在有机养殖模式下,扣蟹的体重增长,壳长、壳宽与常规养殖差异显著(p<0.05);体内粗蛋白含量、必需氨基酸含量中,有机养殖组为55.43%、48.07%,常规养殖组为46.55%、40.64%,常规养殖组扣蟹的氨基酸含量明显低于有机饵料养殖组;在药残和重金属含量方面,除常规养殖组的六六六检出外,其余指标均符合有机蟹卫生质量地方标准(DB32/T609.3-2003),但有机养殖组的重金属含量则远较常规养殖组低。     

无人化时代反水雷装备体系构想

根据我国海洋方向面临的战略安全环境、建设“海上丝绸之路”的要求,我国的反水雷作战范围将延伸到第一岛链以外的海域,反水雷任务除了传统的近岸/ 近海反水雷任务,还增加了海峡反水雷、交通线反水雷以及海外基地反水雷等任务。 为了满足我国反水雷作战需求,结合国际上反水雷技术装备发展方向,用信息化改造、无人化拓展现有反水雷装备,构建无人化时代反水雷装备体系,形成能够在近岸、近海、中远海实施快速、安全、高效的反水雷作战能力。     

水中目标信息智能识别方法研究

提出了基于判定准则的海洋环境下目标关系识别方法。通过HBACA算法查找或识别不同元素关系能力强的特性,提取目标信息数据的关系,之后在信息数据关系中计算每个信息节点的点度中心度、紧致中心度和节点活跃度,根据信息数据在目标事件中的重要或关键程度,将信息数据划分为关键目标信息、重要目标信息和一般目标信息。仿真结果显示:能够明确地获得关键的信息数据坐标,并与其所处事件的重要程度能够匹配,同时相关信息数据的关系非常明显,很容易提炼出所处目标事件中重要目标信息数据之间的关联。     

粘性土微结构形态要素及其定量信息处理技术

本文论述了粘性土微结构的形态要素及其层次关系，提出了11种结构参数并难予了相应的图像定义；以分形理论为基础确定了7项非线性结构要素的定量描述方法及其分维指标，并对其定量信息获取手段——粘性土微结构图象处理系统（MIPS）作了简要介绍。     

Duffing振子系统周期解的唯一性与精确周期信号的获取方法

研究Duffing振子系统的周期解的唯一性与精确周期信号的获取方法. 应用定性分析方法,获得了一类Duffing振子系统具有唯一周期解的必要条件,同时也得到了一类更广泛的非线性周期系统的周期解的唯一性.在一定条件下,给出了Duffing振子系统精确周期信号的获取方法.     

上海市居民乡村旅游行为特征及感知研究

运用旅游心理学原理,采用比较分析和交互分析等研究方法,分析了上海市居民乡村旅游的人口学特征、行为偏好以及效果感知,并提出加强乡村旅游宣传力度、观念创新和服务管理等建议.