海洋无人观测装备发展与应用思考

海洋无人自主观测装备作为海洋观探测的一种不可替代的高科技先进装备和新兴装备,是海洋观探测装备摇篮中的新生命、新领域的开拓者。基于海洋无人观测装备提高海洋移动观测能力是未来构建立体、连续、实时水下观测网络的重要技术手段,将会对未来海洋观探测的方式产生深远影响。基于国内外海洋无人观测装备发展与应用现状分析,对我国海洋无人观测装备发展的主要问题和差距进行了思考,并对海洋无人观测装备未来的发展应用进行了展望。     

基于改进领航者法的多AUV队形控制方法研究

针对多自主水下机器人(多 AUV)编队问题,提出了一种基于改进跟随领航者法的编队控制方法,通过仿真实验和湖上试验进行了验证。将对跟随者的航向和速度控制简化成单一的速度控制,并采用多级精准速度调控方法进行编队控制。然后,通过仿真实验对该方法进行初步验证,并确定关键控制参数。最后,建立一套队形评价指标,通过外场试验验证该方法有效性。试验结果表明：该编队控制方法在控制的快速性、准确性和稳定性等方面均表现很好。     

广西北海半岛夏季营养盐及水质状况分析

近年北部湾藻华灾害频发,为了解与藻华暴发密切相关的营养盐及水质状况,2020年8月作者对北部湾北海半岛铁山港、营盘、涠洲岛、斜阳岛及涠洲岛西部远岸海域共21个站位采集表层海水,分析营养盐含量和结构特征,并利用富营养化指数和有机污染指数对该海域水质进行等级划分与评价。结果表明:北海半岛海域DIN、PO₄-P和SiO₃-Si均值分别为0.210、0.021和0.270 mg/L。其中,铁山港营养盐由港内至港外呈递减趋势,营盘海域由近岸至远岸, DIN和SiO₃-Si含量先递减再增加, PO₄-P则表现为递增,涠洲岛海域及远岸各站位营养盐分布无明显特征。北海半岛海域N/P、Si/N和Si/P均值分别为11.8、1.7和14.6,显示47.6%海域为潜在N限制,而潜在P限制和Si限制海域均为9.5%;叶绿素a仅与COD显著相关,相关系数为0.475。调查海域富营养化指数均值1.82,以铁山港港内富营养化程度最高,由港内严重富营养至港外贫营养递减,营盘近岸7号站位中度富营养,其余76.2%调查站位仍处于贫营养...     

国际海洋观测计划数据规范化存储与管理的述评

基于世界大洋环流实验(World Ocean Circulation Experiment,WOCE)、全球联合海洋通量研究(Joint Global Ocean Flux Study,JGOFS)、全球海洋船基水文调查计划(Global Ocean Ship-based Hydro-graphic Investiga...     

黄河口近岸海域鱼卵、仔稚鱼种类组成及群落结构特征

为了解调水调沙期间黄河口及邻近海域鱼卵、仔稚鱼群落结构的动态变化,作者分别于2011年和2018年黄河调水调沙期间（6月—7月）,利用大型浮游生物网对该海域的鱼卵、仔稚鱼进行表层水平拖网调查。结果表明：2011年3个航次共采集鱼卵1 280粒,仔稚鱼5 973尾,隶属于7目11科13属;2018年3个航次共采集鱼卵4 104粒,仔稚鱼237尾,隶属于7目11科13属。优势种以斑鰶（Konosirus punctatus）、鳀（Engraulis japonicus）和赤鼻棱鳀（Thryssa kammalensis）等短生命周期、低营养层级的小型中上层鱼类为主。靠近黄河入海口处站位的鱼卵、仔稚鱼密度相对较高,鱼卵、仔稚鱼分布范围向黄河入海口门处集中。鱼卵、仔稚鱼的多样性指数在调水调沙过程中出现波动,过后又恢复至调水调沙前水平。环境因子Pearson相关性分析表明,鱼卵数量与环境因子间无显著相关性（P0.05）,仔稚鱼数量与叶绿素a的含量呈极显著正相关（R=0.870,P<0.01）。两个年度调查结果对比发现,总体来说调查期间黄河口及邻近海域鱼卵、仔稚鱼种类数变化不大,在适温类型组成上均以暖温种为主;2018年鱼卵、仔稚鱼采集数量均小于2011年,但是鱼卵、仔稚鱼的均匀度指数（J’）和多样性指数（H’）均大于2011年,除6月上旬航次外,其他两个航次丰富度指数（D）也均大于2011年。本研究补充了黄河口及邻近海域鱼类早期补充资源的基础数据,旨为黄河口邻近海域及渤海的渔业资源评估和养护提供依据。     

The influence of Stokes drift on oil spills: Sanchi oil spill case

Spilled oil floats and travels across the water’s surface under the influence of wind, currents, and wave action. Wave-induced Stokes drift is an important physical process that can affect surface water particles but that is currently absent from oil spill analyses. In this study, two methods are applied to determine the velocity of Stokes drift, the first calculates velocity from the wind-related formula based upon a one-dimensional frequency spectrum, while the second determines velocity directly from the wave model that was based on a two-dimensional spectrum. The experimental results of numerous models indicated that: (1) oil simulations that include the influence of Stokes drift are more accurate than that those do not; (2) for medium and long-term simulations longer than two days or more, Stokes drift is a significant factor that should not be ignored, and its magnitude can reach about 2% of the wind speed; (3) the velocity of Stokes drift is related to the wind but is not linear. Therefore, Stokes drift cannot simply be replaced or substituted by simply increasing the wind drift factor, which can cause errors in oil spill projections; (4) the Stokes drift velocity obtained from the two-dimensional wave spectrum makes the oil spill simulation more accurate.     

清洗频率对固定床生物滤器水处理性能的影响

本实验基于一种新型的具有自洁功能的固定床生物滤器, 研究了不同的清洗频率: 0.5次/d (S1)、1次/d(S2)和2次/d(S3)对生物滤器的硝化性能、截污能力和硝酸盐氮积累的影响。研究表明: 清洗频率对生物滤器去除氨氮(NH₄⁺-N)没有显著影响(P > 0.05); 在第6~9 d对生物滤器内亚硝酸盐氮(NO₂^–-N)的浓度有显著影响(P < 0.05), 第11 d后均无显著影响(P > 0.05); 在整个实验过程中, S3处理组与S1、S2处理组相比总固体悬浮物(TSS)去除分别提高53.52%和19.01%, 化学需氧量(COD_Mn)去除分别提高57.94%和27.01%, 差异性显著(P < 0.05); 在硝酸盐氮(NO₃^–-N)积累方面, S3处理组积累最少, 在整个实验过程期间与S1、S2处理组相比分别降低16.04%和23.01%, 差异性显著(P < 0.05)。总体来说, 高清洗频率对生物滤器的硝化性能无显著影响, 但能使生物滤器截留的TSS快速排出系统, 从而减少系统内的水处理负荷和硝酸盐氮积累, 有利于系统的长期稳定运行。     

气候变化对海洋鱼类群落结构的影响研究进展

全球气候变化影响着海洋生态系统的多个方面,而鱼类群落结构对气候变化的响应机制是探索海洋生态系统演变规律的关键点之一。本文结合国内外相关研究成果,概述了气候变化引起的温度、盐度、CO₂浓度、海平面高度、溶解氧以及海流等的改变对鱼类群落结构的影响,并以太平洋十年涛动(Pacific Decadal Oscillation,PDO)和厄尔尼诺−南方涛动(El Niño Southern Oscillation,ENSO)等典型气候现象为例,探讨了鱼类群落对典型气候现象的响应,讨论了需要解决的重点问题,以期为科学应对气候变化和制定海洋生物多样性保护策略提供依据。     

玻尿酸合成酶的鲨鱼源单域抗体筛选

在鲨鱼等软骨鱼类体内存在天然的缺失轻链、仅包含重链的抗体,源于这种重链抗体可变区的片段称为单域抗体(single domain antibody)。目前单域抗体研究中的抗原主要来源于水溶性蛋白或病原体,筛选膜蛋白鲨鱼源单域抗体的领域接近空白。本研究以重组表达的小球藻病毒玻尿酸合成酶(一种膜蛋白)为抗原,经过免疫、建库、淘选、验证等步骤获得了抗原特异性条纹斑竹鲨(Chiloscyllium plagiosum)单域抗体序列。随后利用大肠杆菌表达了该单域抗体,通过等温滴定量热技术(ITC)测定了其与抗原的亲和力,证实了以膜蛋白作为抗原制备鲨鱼源单域抗体的可行性。     

张力腿平台绕流数值模拟分析

在一定来流条件下,张力腿平台(tension leg platform,简称TLP)的立柱后缘出现周期性的交替旋涡脱落,致使立柱受到垂直于来流方向的升力和平行于来流方向的阻力作用,导致TLP产生大幅度往复运动,显著增加平台结构和系泊系统的负载。目前,关于单柱、多柱结构绕流问题的研究较多,但对于TLP绕流特性的研究较少,机理尚存不明确的地方。为研究TLP的绕流力变化情况和流场特征,开展了数值模拟分析。利用计算流体动力学数值模拟软件,基于雷诺平均(RANS)法和分离涡模拟(DES)法对TLP绕流场进行仿真分析,揭示了TLP的绕流特性。结果表明,在3种来流角度和多个折合速度V_r下,TLP绕流的流体力系数存在明显差异,升力系数时域曲线呈现脉动性。TLP的上、下游立柱间存在明显的相互作用,影响了旋涡的形成与发展。TLP的旋涡脱落大多集中在平台固有频率附近,且在V_r=7,来流角度为0°时,升力系数频谱峰值最大,旋涡脱落集中。