SMOS卫星遥感海表盐度资料处理应用研究进展

土壤湿度和海洋盐度卫星首次提供了覆盖全球的高频率、高精度、业务化的海表盐度产品,但其处理和延伸应用仍处于初级阶段,后续校准校正工作还将持续数年,如何及时把握其发展轨迹成为一个重要的科学问题.本研究从SMOS计划、数据概况、盐度反演算法、格点产品制作、多源数据融合和产品应用等方面,介绍和评述了SMOS计划及其海表盐度产品应用研究进展,着重分析了反演算法中的各种误差来源,对在轨2 a的运行情况进行了回顾、对未来的发展重点进行了展望,旨在为开发和应用SMOS产品提供参考.     

曹妃甸浅海人工岛工程海底泥沙冲淤

浅海人工岛建设改变了周边海洋环境动力边界条件,引起周边海域泥沙冲淤变化。对卫星遥感数据和地形测量数据进行了对比分析,结合研究区风浪、潮流、悬浮泥沙分析了海底地形变化原因,研究了周边海域的泥沙冲淤规律,并对淤积和侵蚀的程度进行了量化评价,提出可以对护岛潜堤进行优化设计,此研究对类似浅海人工岛建设具有指导作用。     

威海双岛湾海域重金属的分布特征及生态风险评价

根据2012年双岛湾海域环境调查资料,研究了海水和表层沉积物中重金属的分布特征以及生态风险。结果显示,双岛湾海域海水中的重金属Cu和Pb在湾中部和湾底的部分站位含量较高,Zn和Cr含量在湾底最高、湾外最低,Cd和Hg在湾底和湾外的含量均高于湾中部,As的分布比较均匀;除Zn和Pb外,其余重金属含量均高于周边其他海域。双岛湾海域沉积物中重金属含量较低,与区域背景值相近,其中重金属Hg和Cd在湾内沉积作用明显,而Cu、Pb和Cr在湾外沉积作用比较明显。相关性分析表明,有机碳含量对双岛湾沉积物中的重金属分布影响不大。生态风险评价结果表明,双岛湾海域海水未受到重金属的污染;表层沉积物中重金属存在中低度的生态风险,具有潜在的不利生物毒性效应,重金属毒性大小依次为Pb>As>Cu>Hg>Cr=Cd>Zn。     

浅基础地基荷载-变形特性的分析研究

在土体主应力方向的旋转过程中,主应力方向与塑性主应变增量方向之间存在着非共轴现象,非共轴现象对应力-应变关系具有显著的影响。通过有限元二次开发,将角点结构非共轴理论应用到有限元程序ABAQUS中;对密砂单剪试验进行数值模拟,研究了非共轴现象及其对应力-应变关系的影响;采用离心模型试验方法,对圆形浅基础作用下饱和密砂地基荷载-变形特性进行试验研究;对离心模型试验进行数值模拟,将试验结果与数值计算结果进行对比,对非共轴模型的计算结果的合理性进行验证。研究结果表明:非共轴现象对浅基础地基荷载-变形特性具有显著的影响;当选取合理的非共轴塑性模量时,非共轴模型的计算结果与离心模型试验结果比较接近。     

基于LAGFD-WAM海浪数值模式的海南万宁近海波浪能资源评估

利用1991—2010年的NCEP再分析风场驱动LAGFD-WAM海浪数值模式,通过数值后报方法,对海南万宁近海海域近20年的波浪场进行了逐时数值模拟,数值模拟结果和实测结果对比的一致性良好。在数值后报数据的基础上计算了万宁近海波浪能流密度和能流密度变异系数,并对其年内变化特点、区域分布特征和稳定性进行了分析。万宁近海年均波浪能流密度3—10 k W/m,属于波浪能资源可利用区和较丰富区。年内各月月均能流密度差别较大,12月波浪能资源最好,5月波浪能资源最差。秋季(9—11月)和冬季(12—2月)月均波浪能流密度分别为5—24 k W/m和6—29 k W/m,春季(3—5月)和夏季(6—8月)分别为3—7 k W/m和1—6 k W/m。地形对波浪能量的辐聚作用明显,受岬角、岛屿、海底陡坡等因素影响,大洲岛、白鞍岛周边、大花角附近及白鞍岛以北部分近岸区域形成波浪能富集区。除9月外,年内其他时段能流密度变异系数都在2.8以下,9月能流密度变异系数在3.0—5.9之间。     

日照岚山港北作业区邻近海域春、秋季浮游动物群落结构研究

以2015年5月(春季)和10月(秋季)在日照岚山港北作业区邻近海域进行的浮游动物调查数据为例,分析了该海域浮游动物的群落结构特征。调查海域两季共发现浮游动物成体20种,浮游幼虫7类,其中春季成体12种,浮游幼虫4类,秋季成体19种,浮游幼虫6类;春、秋两季调查浮游动物平均丰度分别为128.1 ind./m³、103.3 ind./m³;平均生物量(湿重)分别为1 129.9 mg/m³、954.3 mg/m³;平均多样性指数分别为2.39、2.01;平均丰富度指数分别为0.85、1.21;平均均匀度指数分别为0.87、0.62;春季调查优势种为强壮箭虫(Sagitta crassa)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)、真刺唇角水蚤(Labibocera euchaeta)、太平洋纺锤水蚤(Acartia pacifica)、球型侧腕水母(Pleurobrachia globosa),秋季调查优势种为太平洋纺锤水蚤、小齿海樽(Doliolum denticulatum)、强壮箭虫、真刺唇角水蚤;聚类分析表明,调查海域浮游动物可划分为3个群落。本研究可为深入研究该海域浮游动物群落结构提供重要的基础数据。     

黄河口及邻近海域鱼卵、仔稚鱼群落结构及多样性的年间变化

为了解黄河口及邻近海域鱼卵、仔稚鱼的群落结构动态,分别于2014年、2015年、2017年和2018年的6月利用大型浮游生物网对黄河口及邻近海域进行4个航次的表层水平拖网调查。根据鱼卵、仔稚鱼的种类组成、数量分布等群落结构特征,运用生物多样性指数、聚类分析和皮尔逊相关性矩阵分析等方法对该海域鱼卵、仔稚鱼的资源分布进行了综合研究。结果表明,4年调查共采获鱼卵3 829粒,仔稚鱼234尾,隶属于7目14科15属。鱼卵的主要优势种为鳀（Engraulis japonicus）和短吻红舌鳎（Cynoglossus joyeri）,仔稚鱼的主要优势种为斑鰶（Konosirus punctatus）和虾虎鱼科未定种Gobiidae sp.。生物多样性各指数均以2015年最高,2018年最低。利用R语言对鱼卵、仔稚鱼年间种类组成相似性进行聚类,将4个调查年份划分为3组,各分组之间主要的分歧种均为鳀。生物多样性各指数与环境因子之间皮尔逊相关性分析表明,盐度与鱼卵、仔稚鱼生物多样性的关系较为密切。分析认为,黄河口及邻近海域鱼卵、仔稚鱼群落分布和多样性的年间变化特征体现了鱼类对环境变异的响应。     

The environmental impacts of pollutants generated by routine shipping operations on ports

The environmental impacts generated by shipping operations have increasingly become an important research topic, where its pollutants often pose negative externalities to natural habitats and economic losses to coastal areas. While the environmental impact costs generated by shipping disasters, notably large scale accidental oil spills, have been widely studied, hitherto, works dedicated to the assessment of environmental impact costs of pollutants generated by routine shipping operations remain scarce due to their relatively implicit nature and thus delays of consequential risks. Hence, by proposing an economic model and calibrating it to Port of Rotterdam, this paper assesses the environmental impact costs generated by routine shipping operations on ports. By shedding light on this important, but under-researched, issue critical to the well-being of the global shipping industry, this paper provides a decent framework for further research in sustainable shipping and port management for future generations.     

基于KPCA-RBF模型的风暴潮灾害经济损失预测

作为破坏性最强的海洋灾害,风暴潮灾害每年都给我国沿海地区造成了巨大的经济损失,运用科学的方法模型合理预测风暴潮灾害经济损失对指导沿海地区的防灾减灾工作意义深远。本文基于风暴潮灾害的成灾特点建立了风暴潮灾害直接经济损失预评估指标体系,由于评估指标数据高度非线性,采用核主成分分析（KPCA）对高维非线性数据进行降维优化,并利用径向基函数（RBF）神经网络对降维后的数据进行训练,从而实现对风暴潮灾害直接经济损失的预测。选取广东省1996—2018年的32个风暴潮灾害损失样本对模型进行仿真测试,结果表明,KPCA-RBF预测模型集成了核主成分分析和径向基函数神经网络的优势,预测结果精度高,学习收敛速度快,对风暴潮灾害数据序列有较好的非线性拟合能力。     

Diurnal variation of nitric oxide emission flux from a mangrove wetland in Zhangjiang River Estuary,China

The diurnal variation of nitric oxide (NO) emission fluxes from a Kandelia obovata and Avicennia marina mangrove wetland were studied in the Zhangjiang River Estuary Mangrove National Nature Reserve using a dynamic chamber-based technique and a chemiluminescent analyzer. Results from field experiments show that NO emission from K. obovata and A. marina sampling sites reached maximal values of 1.07 ng N m⁻² s⁻¹ and 1.23 ng N m⁻² s⁻¹, respectively after the night tide. Meanwhile NO emission maintained at a steady lower level in daytime for both wetland sites. In laboratory experiments, NO emission from the mangrove wetland soil samples treated with simulated tides in the darkness exhibited higher values than those in the light, therefore it seems that tides and darkness could increase NO emission from mangrove wetlands, while intensive light, high temperature, and dryness in the daytime decreased NO emission. Compared with K. obovata soil samples, the diurnal average NO emission rate of the A. marina site was significantly higher, which was closely related to relatively higher diurnal average CO₂ emission rate, soil available nitrogen content and soil net nitrification rate of the A. marina site. Moreover, soil samples of the A. marina site were more responsive to simulated tides and the addition of nitrogen than those of the K. obovata site.