无人水下智能海洋测绘装备的机遇与挑战

针对海洋测绘面临的问题,分析了无人时代海洋测绘技术的发展机遇,提出了无人水下智能海洋测绘的新模式,讨论了无人水下智能海洋测绘的技术体系和无人水下智能海洋测绘装备的关键技术,以及无人水下智能海洋测绘的装备产业链,展望了无人水下智能海洋测绘装备的发展趋势及应用前景。     

基于深海运载器的小型岩芯取样钻机发展现状分析

深海岩芯取样钻机是开展海洋科学研究、深海资源探测和海底地质取样所必备的关键性装备,随着深海运载器的大规模应用,利用运载器优势发展深海运载器小型岩芯取样探测技术得到了国内外学者的关注,并形成了研究热点方向。在深海运载器作业工具应用认识基础上,首次聚焦运载器岩芯取样钻机研究,对国内外运载器岩芯取样钻机的发展现状、技术特点进行了全面综述。同时,基于"蛟龙"号岩芯钻机研制及应用经验,讨论了发展运载器岩芯取样钻机的关键技术。最后总结了后续发展方向,以期为我国深海运载器岩芯钻机的研发和应用提供技术参考。     

琼东南盆地华光凹陷天然气水合物稳定带厚度的影响因素

为了探讨琼东南盆地华光凹陷海底天然气水合物稳定带的分布规律,定量研究了静水压力、底水温度、地温梯度和气源组分对水合物稳定带的影响程度。在此基础上,分析了华光凹陷现今甲烷水合物稳定带的厚度分布。最后,综合各因素的历史演化过程,初步探讨了华光凹陷1.05 Ma BP以来天然气水合物稳定带的演化。结果表明:(1)气源组分和海底温度的变化对研究区内水合物稳定带的影响较大;水合物稳定带厚度与海底温度呈良好的线性负相关性。(2)水深超过600 m的海域具备形成天然气水合物的温压条件;超过600 m水深的海域水合物稳定带厚度大部分超过 100 m,其中西北部稳定带的最大厚度超过300 m,是有利的水合物勘探区。(3)华光凹陷1.05 Ma BP以来天然气水合物稳定带厚度经历了快速增厚–窄幅变化–快速减薄和恢复的过程。麻坑群与水合物稳定变化敏感区在空间上具有较好的叠合关系。结合前人的研究成果,推测其形成与天然气水合物的分解释放有关。     

1988—2015年马六甲海峡岸线时空变化特征分析

基于Landsat遥感影像,建立1988年、2000年和2015年3个时期马六甲海峡两侧的岸线数据,并从岸线结构、岸线变化速率、海陆格局和岸线开发利用强度等方面分析1988—2000年、2000—2015年和1988—2015年不同时段区域陆体以及槟城港等12个主要港口区域的岸线时空变化特征。结果如下:岸线结构变化显著,人工岸线长度和比例急剧增加,港口区域逐渐从单一类型主导向多元结构转变;除个别港口外,两侧岸线均呈向海扩张状态,南北两岸的岸线平均变化速率分别为0.91m/a和1.20m/a;因海峡南岸沼泽广布、地势低平及海平面上升等原因,其岸线稳定性差于海峡北岸;岸线开发利用强度持续增强,并表现出明显的海峡北岸强于南岸的空间差异,以及北岸第一阶段增长快于第二阶段,南岸第一阶段增长慢于第二阶段的时间差异。马六甲海峡的交通运输功能是两岸岸线变化的主要驱动因素。本研究对认识马六甲海峡两岸及港口区域岸线的时空变化和发展特征有重要意义,对海峡及港口岸线的综合管理具有一定借鉴作用。     

中尺度暖涡对热带气旋强度变化的影响及作用机制

基于两组理想化数值试验,对比研究了分布于热带气旋不同位置处的海洋中尺度暖涡所引发的热带气旋强度变化的时空特征。研究发现,热带气旋中心附近的暖涡对热带气旋强度有增强作用,而位于热带气旋外围的暖涡则会抑制热带气旋的发展。本研究将暖涡增强（减弱）热带气旋强度的区域称为内（外）区。随着时间的推移,内（外）区暖涡对热带气旋强度的增强（减弱）幅度逐渐减小（增大）,区域范围同步减小（增大）。内区暖涡增强了热带气旋的次级环流和结构对称性、增加了海气界面热通量,同时减弱了外围螺旋雨带,进而导致热带气旋强度增强;若暖涡在外区,其对热带气旋的作用相反,导致热带气旋强度减弱。由于理想化试验中热带气旋静止不动,因此研究结果可能只适用于传播速度较慢的热带气旋。本研究结果有助于更好地理解热带气旋和海洋中尺度暖涡之间的相互作用,并通过引入热带气旋外区暖涡的影响助力提高热带气旋强度预报工作。     

中国近海生态环境变化的同位素示踪研究

同位素在确定物质来源、指示生物地球化学循环路径、定量生物地球化学过程速率等方面具有独特的优势,本文以近海生态环境变化研究中常用的稳定同位素（13C、15N、18O）和放射性核素（14C、234Th、232Th、230Th、228Th、210Po、210Pb、137Cs、226Ra、228Ra、224Ra、223Ra）为对象,介绍它们在揭示海洋有机质来源、食物网结构、水体缺氧机制、氮循环过程、颗粒动力学、海底地下水输入、有机地球化学过程、沉积年代学等方面的应用,侧重于总结我国近海生态环境研究中同位素示踪取得的进展。伴随着我国经济的发展,近百年来我国近海生态环境也发生了明显的变化,基于同位素示踪揭示的近海富营养化和沉积环境的演变规律表明,我国近海生态环境自20世纪50年代起经历持续的变化,特别是在过去20~30年时间里,近海生态环境的变化尤为剧烈,反映出人类活动是我国近海生态环境变化的主要驱动力。未来需要通过发展新的同位素技术及拓展更广泛的应用,围绕近海海洋生态环境变化的突出问题,重点揭示近海生态环境变化的响应特征、变化速率和作用机制,从而系统地掌握近海生态环境的时空变化规律。     

基于碳、氮稳定同位素的雅浦海沟底栖生物食物来源和营养级初探

为了分析雅浦海沟中底栖生物群落的食物来源和营养级,本研究分析了雅浦海沟真光层中浮游植物和浮游动物、海底沉积物和巨型底栖生物（海绵、海参、海蛇尾、海星、海葵和钩虾）中的碳、氮稳定同位素组成。研究发现雅浦海沟真光层中的浮游植物和浮游动物δ13C值[（-22.8±0.4）‰和（-21.8±0.8）‰]和δ15N值[（5.4±0.4）‰和（6.8±0.2）‰]与巨型底栖生物的δ13C值（-20.1‰~-16.8‰）和δ15N值（11.9‰~17.9‰）的差异超过了一个营养级,表明作为底栖生物的初始食物来源的浮游植物和浮游动物在向下输送的过程中经历了食物链传递和细菌的降解。巨型底栖生物的δ15N和δ13C值之间无显著的相关性,此外不同物种之间营养级也存在明显差异,表现为海绵的营养级相对较高（3.4~4.7）,海参（3.3~3.6）、海蛇尾（3.4~3.5）和海星（3.2~3.7）的营养级较为接近,钩虾（2.9~3.3）和海葵（3.1）的营养级则相对略低,反映了底栖生物不同物种之间食物来源的多样化。     

底栖有孔虫(Florilus decors)壳体微量元素/钙比值的LA-ICP-MS原位微区分析方法及应用——以长江口外海域为例

深海沉积物中有孔虫壳体的微量元素、同位素测试技术已较为成熟,而河口近海沉积物中有孔虫壳体元素微区测试却鲜有报道。本文报道了一种利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）分析法测试取自长江口外沉积物中的有孔虫壳体元素/钙比值的技术,研究了氦气载气流量、能量密度、束斑大小、激光剥蚀频率等参数对测试结果的影响,优化了活体有孔虫原位分析方法。应用确定的测试条件对2016年7月取自长江口外的底栖有孔虫优美花朵虫样品（Florilus decors）进行测试,发现Mg、Sr等元素/钙比值在壳体不同位置上无显著差异,而Mn的数据较为离散,可能与有孔虫生长过程中经历的水环境及其变化有关。     

基于稳定同位素技术的光背团水虱食性分析

为了探究光背团水虱的食性特征,本研究利用碳、氮稳定同位素技术于2015年冬季和2016年夏季对广西北海廉州湾红树林中光背团水虱及其食物来源的碳、氮稳定同位素比值（δ13C值和δ15N值）进行分析。结果显示,冬季和夏季光背团水虱的δ13C值大小范围为-22.85‰~-21.87‰,平均值为（-22.46±0.35）‰;δ15N值大小范围为11.02‰~12.85‰,平均值为（11.88±0.56）‰;光背团水虱的δ13C值、δ15N值变化范围较小,表明其食物来源较为简单。单因素方差分析结果显示,冬季与夏季光背团水虱的平均δ13C值差异不显著（P>0.05）,而夏季的δ15N值普遍高于冬季δ15N值,差异显著（P<0.05）;不同生长阶段的光背团水虱δ13C值、δ15N值会随着体长的增长而增大,差异显著（P<0.05）,表明光背团水虱在生长的过程中可能发生了食性转变。光背团水虱的δ13C值与浮游生物的δ13C值相近,而与红树植物δ13C值差距较远,说明光背团水虱主要以浮游生物为食物来源。基于R语言稳定同位素混合模型（SIAR）计算结果显示,冬季和夏季各粒径级别浮游生物对不同生长阶段的光背团水虱的贡献率趋势基本一致,表现为1.2~25 μm粒级的浮游生物对光背团水虱平均贡献率最高,其次为25~50 μm粒级,粒径大于100 μm的浮游生物对体长小于5.5 mm的光背团水虱贡献率较低,对体长大于5.5 mm的光背团水虱的贡献率随着体长增大而相应增大,说明不同生长阶段的光背团水虱食性有差异。对光背团水虱食性分析的结果可为深入研究团水虱爆发的原因及危害红树林的作用机理提供基础资料。     

瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachellii)Toll样受体2(TLR2)基因克隆及免疫功能

为探究Toll样受体2(Toll-like receptor 2,TLR2)及下游免疫分子对瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachellii)机体的保护作用,本研究采用RT-PCR及RACE法获得瓦氏黄颡鱼TLR2全长c DNA(2611bp),编码789个氨基酸残基,含有10个富含亮氨酸的重复序列(Leucine Rich Repeat,LRR)和Toll/IL-1R(Toll/IL-1 Receptor Domain,TIR)同源区结构域,属I型跨膜受体。序列同源性比对发现,瓦氏黄颡鱼TLR2 c DNA与斑点叉尾、鲤及虹鳟的同源性分别为78%、62%及49%。系统进化树分析表明,瓦氏黄颡鱼TLR2与斑点叉尾聚为一支。q RT-PCR分析表明,TLR2 m RNA在检测的组织中均有表达,且在头肾和脾脏中表达水平显著高于其他组织(P0.05)。嗜水气单胞菌感染能显著上调瓦氏黄颡鱼肝脏、头肾及脾脏中TLR2 m RNA表达(P0.05),分别在24h、48h及12h达到最大值。头肾中的TLR 2信号通路下游的髓样分化因子、半胱氨酸蛋白酶8、核转录因子kappa B、肿瘤坏死因子α、白细胞介素1βm RNA均显著上升(P0.05),分别在24h、12h、48h,48h和48h达到最大值。结果表明,嗜水气单胞菌感染激活了TLR2信号通路,通过上调表达,肿瘤坏死因子α,白细胞介素1β等。本研究表明,TLR2在瓦氏黄颡鱼抵御嗜水气单胞菌侵染的过程中发挥了重要的免疫作用。