1998年冬季南海上层环流诊断计算

基于1998年11月28日至12月27日的调查航次的CTD资料,采用P矢量方法对调查期间南海环流进行了诊断计算,也对比了在此期间TOPEX/ERS卫星高度计SSH的资料,得到了1998年冬季南海上层环流的以下一些重要特征.(1)南海中部环流系统主要特征:在冬季越南近岸出现西边界南向射流.这支沿岸南向射流以东、114°E以西存在一个尺度大的、显著气旋式环流,它位于南自10°N左右北至16°N附近区域.在区域东中部存在一个尺度不大的、较弱的反气旋暖涡.该反气旋涡中心约位于14°N附近.在上述强的气旋式环流涡与较弱的反气旋式环流涡之间,存在一支强的、逆风方向的,即偏东北方向的海流.上述是冬季南海中部基本流态,并与200m处水平温度分布与密度分布有很好的对应.产生上述基本流态的动力原因有两个:1)在偏东北季风作用下,与地形变化相互作用,是本文首次提出的,并指出,其动力原因与冬季黄海暖流形成机制有相似之处;2)由于斜压场与地形的联合效应(JEBAT).(2)在海区南部存在一个反气旋式环流,在加里曼丹岛西北还有一个尺度不大、冷的气旋式涡.(3)南海北部环流系统:1)在吕宋岛西北明显地存在一个气旋环流系统,并有3个冷水中心;2)在此气旋式环流系统的一个冷水中心(约19°30'N,119°30'E)以西,存在一个反气旋式涡;3)在海南岛以南出现一个暖的、反气旋式环流;4)在南海北部,114°E以东、广东沿岸外侧存在一支东北向流.这是管秉贤首次指出的,冬季时出现南海暖流.(4)上述1998年冬季南海上层环流的一些重要特征都与此期间TOPEX/ERS-2卫星高度计SSH分布有较好的相对应.     

南极电离层特征的球冠谐分析

针对国际GNSS服务(IGS)各电离层分析中心发布的全球电离层图(GIM)在南极地区精度有限的问题,该文在收集IGS、极地对地观测网络(POLENET)计划和中国南极测绘研究中心(CACSM)的GPS数据的基础上,采用球冠谐分析理论建立了南极地区电离层电子总含量(TEC)模型。通过球冠谐分析的零阶项系数表示的日均值与实测TEC日均值的对比,表明二者具有很强相关性,验证了球冠谐分析具有良好的物理意义,可以有效提取南极电离层的周期特征。利用球冠谐函数模型对全南极电离层在2012年季节变化、空间分布和10月地磁暴期间的响应特征进行了分析。实验结果表明,基于球冠谐分析构建的电离层模型更适用于探测南极电离层的特征。     

BPSK-R信号与BOC信号码跟踪性能分析及比较

分析了射频前端带宽与BOC信号自相关函数的关系,研究了射频前端带宽和早迟码间距对S曲线的影响。在规范的TOA误差估计模型框架下,采用非相干延时码跟踪锁定环,推导出非相干延时锁定环理论计算的码跟踪误差与射频前端带宽、早迟码间距、载噪比、积分时间和码环路带宽之间的关系表达式,从而定量地分析了非相干延时锁定环的码跟踪误差。最后对BPSK-R信号和BOC(10,5)信号的码跟踪性能做了比较,比较表明,BOC(10,5)信号的码跟踪性能优于传统的BPSK-R信号,在相同的码跟踪精度条件下,BOC(10,5)比10.23 MHz BPSK-R信号所需要的载噪比约低7 dB,比1.023 MHz BPSK-R信号低15 dB左右。     

2002年春季吕宋海峡海流观测及其谱分析

基于2002年春季航次在吕宋海峡海域锚碇测流站(20°49'57"N,120°48'12"E)200,500与800m锚碇测流水层观测流,进行的海流特征分析与最大熵方法谱分析,得到以下主要结果.(1)在200m处,观测期间海流平均速度为(47.4cm/s,346°),最大观测海流速度V_max和最大日平均海流速度V_d,max分别为(103.8cm/s,10°)和(71.6cm/s,339°);在500m处,观测期间平均流速为(20.3cm/s,350°),最大观测海流速度V_max和最大日平均海流速度V_d,max分别为(74.1cm/s,17°)和(39.1cm/s,317°).这些都表明黑潮在吕宋海峡锚碇测流站200和500m处向西北方向入侵南海.(2)在800m处,观测期间平均流速为(1.2cm/s,35°),最大观测海流速度V_max和最大日平均海流速度V_d,max分别为(10.8cm/s,76°)和(4.7cm/s,46°).这些都表明,它们的流向皆为东北向.比较在每层实测流的结果,表明在800m层海流状况与200和500m层海流状况是不相同的,流速随深度变深明显减弱,流向向右偏转.(3)在观测期间200,500和800m处,日平均流速在4月皆比3月时要强.(4)在200～800m潮流随深度变深有所变化,除了在500m处f<0情况全日潮峰值高于半日潮峰值以及对于半日潮以逆时针方向为主以外,其余情况在200～800m水层半日潮峰值都要高于全日潮的峰值,并且皆以顺时针方向旋转为主.(5)在200～800m水层都存在15d以上或14d左右的周期振动,例如在逆时针方向分量谱(f>0)在200,500m处存在19d左右的周期振动;在800m处存在14d左右的周期振动(f<0).(6)在200～800m处都存在4～6d周期天气过程的振动和2～3d周期振动.还都存在34.5h左右惯性振动周期,它的振动方向为顺时针方向.(7)通过交叉谱的计算,揭示:1)200与500m层两组流速时间序列对于半日潮周期、全日潮周期、15d以上的周期振动、2～3d的周期振动等都有很好的相关性,且对15d以上的长周期振动几乎是同步的;2)500与800m层两组流速时间序列对于4～6d天气过程的周期振动与2～3d的周期振动等都有很好的相关性,但它们之间有相位差,有滞后或提前现象.     

一类新的赤潮藻源——微塑料附生赤潮藻

全球海洋中持续增长的微塑料（microplastics, MPs）为微藻提供了新的栖息生境和传播载体,附生在MPs表面的微藻被称为微塑料附生微藻（epimicroplastic microalgae, EMP MA）。有关EMP-MA的研究可以追溯到1971年,但直到2022年才正式提出EMP-MA的概念,并且由于MPs污染加剧,EMP-MA也逐渐受到了关注。硅藻、甲藻、蓝藻、绿藻等藻类均会在MPs表面附生,其中硅藻是最丰富和最多样的类群,常见的附生硅藻有曲壳藻属（Achnantes）、双眉藻属（Amphora）、卵形藻属（Cocconeis）、舟形藻属（Navicula）和菱形藻属（Nitzschia）等。值得注意的是,在EMP-MA群落中还发现了多种赤潮藻类,如卵形蛎甲藻（近似种）（Ostreopsis cf. ovata）、太平洋亚历山大藻（Alexandrium pacificum）、具刺膝沟藻（Gonyaulax spinifera）、东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）和尖刺伪菱形藻（Pseudo-nitzschia pungens）等。这些赤潮藻类可能随着MPs一起在风、海流等外力的驱动下向四处扩散,从而为赤潮的发生提供种源,增加赤潮的暴发和扩散风险,并且随着MPs污染加剧和全球气候变化,这种风险可能会随之增加。然而,目前尚未有直接证据证明MPs表面附生的赤潮藻类确实引发了赤潮或造成了赤潮扩散。为此,我们应当持续关注MPs附生赤潮藻类的时空动态并积极建立MPs附生赤潮藻类扩散风险评估体系,对其引发赤潮的可能性或诱发赤潮的关键环境因子开展深入研究,以期完善赤潮暴发和扩散机制,为海洋防灾减灾工作提供理论依据。     

近20年来厦门海域富营养化程度的时空变化

为揭示厦门海域水体富营养化程度的时空变化特征,本研究根据2003年、2013年和2020年秋季在厦门海域开展的3个航次的调查数据,对水体中的溶解无机氮（DIN）和活性磷酸盐（DIP）含量及氮磷比的时空分布进行了研究,并通过第三代潜在性富营养化评价模型(potential eutrophication assessment model, PE3) 评价了厦门海域富营养化程度的变化。结果表明,厦门海域营养盐平均含量及氮磷摩尔比平均值整体上呈现出湾内向湾外递减的空间分布趋势,高值主要集中在厦门西海域和九龙江口临近海域,低值主要出现在大嶝海域。厦门海域DIN平均含量表现为2013年>2020年>2003年,其值分别为（0.789±0.527）、（0.539±0.234）和（0.345±0.167）mg/L;DIP平均含量表现为分别2013年>2003年>2020年,其值分别为（0.070±0.082）、（0.040±0.021）和（0.032±0.009）mg/L;氮磷摩尔比平均比值表现为2020年>2013年>2003年,其值分别为36.2±9.0、28.1±12.7和23.0±19.0。厦门海域的富营养化不仅受沿岸人为活动和陆源径流输入的影响,还受到海域中的海水养殖活动和水体交换能力等的影响。随着近年来厦门市不断加强海洋空间规划的管控,构建陆海统筹的污染防治体系,开展海洋生态综合修复,相较于2003年和2013年,2020年厦门海域富营养化程度明显降低,厦门市海洋生态修复工作取得了显著成效。     

基于连续分形理论的土壤非饱和水力传导度的研究

土壤的孔隙是具有连续分形性质的物理结构,根据土壤孔隙分形结构建立了非饱和水力传导度模型。模型包括综合系数、分形维数和临界体积比3个参数,综合系数为不同土壤基质势对应的非饱和水力传导度与饱和传导度之间的水力联系,与土壤质地有关;分形维数反映土壤孔隙结构对于非饱和水力传导度的作用,土壤不同尺寸孔隙之间的连通性则通过临界体积加以描述。模型具有较为明确的物理解释。将模型应用于5种不同土壤的结果表明,所提出的非饱和水力传导度模型具有较好的模拟效果。     

2002年春季吕宋海峡海流:观测与改进逆模式计算

基于2002年春季航次在吕宋海峡海域锚碇测流站(20°49'57"N,120°48'12"E)200,500与800m处锚碇测流以及CTD观测,采用改进逆方法对调查海域进行海流计算.(1)主要观测的结果:1)在200m处,观测期间海流平均速度为(47.4cm/s,346°).在500m处,海流观测期间平均速度为(20.3cm/s,350°).这些都表明黑潮在吕宋海峡锚碇测流站200和500m处向西北方向入侵南海.2)在800m处,海流观测期间平均速度为(1.2cm/s,35°),它的方向为东北向.比较每层实测流结果,表明800m层海流状况与200和500m层流况不同.3)在观测期间,200,500和800m处,日平均流速在4月皆比3月时要强.4)在调查海区西部的中间区域存在一个高密、冷水中心(HDCW),其中心位置位于断面A的水文站3附近.5)在调查海区东南区域存在一个低密、暖水(LDWW)中心,其中心位置位于断面B的水文站8附近.(2)主要计算结果:1)通过断面B的偏北方向与偏南方向的流量分别为32.48×106m3/s(包括反气旋涡的流量)与3.34×106m3/s.因此通过断面B的净北向流量为29.14×106m3/s.2)通过断面A的东向与西向的流量分别为16.71×106m3/s与8.57×106m3/s(包括气旋涡的流量).因此,通过断面A的净东向流量为8.14×106m3/s.3)通过断面M北向的净流量为24.68×106m3/s.4)黑潮通过断面M后分为主流和一个支流,其主流,流量为16.54×106m3/s,流向断面C的东部分.主流通过断面C的东部分后,最后流向台湾以东海域.而其一个分支,净流量为8.14×106m3/s,在一个高密、冷水中心(HDCW)的区域以东作气旋式弯曲,然后向西北方向通过断面C的西部.因此,黑潮在断面C有两个流核.5)比较计算得到的在锚碇测流站M附近流方向与在200与500m处观测流方向为西北向,它们甚为一致.6)在断面B西侧位于550m以深水层南海水可能缓慢地从西北流向东南,通过断面B的南向流量大约为3.34×106m3/s.     

基于反演基岩地震波的场地调整系数估计

基于KiK-net台阵中73个台站的一维土层模型和从不同地震中筛选的262条地表加速度记录,按照峰值加速度的分档标准和场地分类原则,将这些记录分成了28组。采用一维土层地震反应分析的等效线性化方法,反演计算了基岩输入加速度。通过分别计算各组基于有效峰值加速度EPA的场地放大倍数,并得到了各类场地的有效峰值加速度的调整系数F_a。结果表明：Ⅱ类场地的放大倍数和调整系数F_a最大,其次是Ⅲ类和Ⅰ类,Ⅳ类场地的最小。     

基于结构面性状对岩体力学性质响应的模拟研究

为研究结构面性状对锦屏大奔流料场边坡岩体性质的影响,在对该边坡砂岩进行室内三轴压缩试验的基础上,开展含4组不同结构面性状岩体的力学模拟测试,最后对该边坡岩体的开挖进行数值模拟。试验结果表明,岩样破坏过程可以分为4个典型的阶段: 弹性变形阶段,屈服阶段,残余强度阶段及塑性流动阶段。随着围压的增大,岩石破坏所需偏应力逐渐增大,且岩石逐渐表现出延性特征。结构面性状模拟结果表明,含软弱充填结构面比不含者对岩体力学性质影响(弱化)大,有倾角结构面比无倾角结构面对岩体性质影响较大,大倾角结构面总体上比小倾角的影响大,软弱充填厚度对岩体内摩擦角影响较大。实例模拟结果表明,开挖卸荷使得边坡后缘岩体产生卸荷回弹变形,产生X向拉伸位移,煌斑岩脉的存在使得塑性区域沿此软弱带发展,开挖第8步时,塑性区贯通,边坡发生失稳。研究结果对陡高边坡岩体开挖的稳定性评价具有一定指导意义。