“海龙Ⅲ”号ROV系统深海试验与应用研究

深海水下机器人主要用于深远海地质、矿物资源和生物调查研究,以及海洋石油工程服务等水下综合作业,能够实现深海近底高精度、长时间的定点取样作业及其他精细化调查。结合国内外深海ROV装备和技术发展现状,以新研发的6 000 m级"海龙Ⅲ"号ROV搭载"大洋一号"船执行的2018年南海综合海试和48航次为例,从深海试验流程和方法、浅水区功能测试、深水区功能测试、深海观测及取样功能测试等方面,详细阐述了ROV海上试验和应用作业过程,对作业水深、功率配置、水下运动能力、搭载能力等关键性能指标进行了试验验证。海上功能测试和试验性应用结果表明,"海龙Ⅲ"ROV各项性能指标满足设计要求,验证了系统在不同深度、不同地形条件下的观测取样作业能力,创新了深水ROV作业方法手段,分析得出此类装备目前在国内发展存在的不足之处,并结合实际应用提出后期改进计划,以期为深海ROV的海试应用提供技术参考。     

AUV矢量推进水动力计算及水平回转操纵性试验

针对矢量推进模式下的 AUV 水动力性能和操纵性能,开展了 AUV 矢量推进水动力 CFD 计算, 对矢量推进水平回转操纵性进行了评估,加工了矢量推进样机,并进行湖上操纵性验证。理论计算和试验数据表明：矢量推进具备极高的低速操纵性,该研究为矢量推进在 AUV 上的应用提供了理论和技术基础。     

苏北浅滩沉积物中的大型绿藻微观繁殖体的垂直分布和物种多样性

本研究通过在2017年秋冬季组织实施的2个绿潮种源调查航次,研究苏北浅滩紫菜养殖区沉积物中的大型绿藻微观繁殖体的垂直分布和物种多样性。对沉积物中的微观繁殖体的定量实验结果表明:表层泥样中绿藻微观繁殖体的丰度最高,随着深度的增加迅速降低。在9月份表层沉积物中丰度为9±2ind./g,而在11月份表层丰度达到98±25ind./g;与9月份相比, 11月份浅滩沉积物中绿藻繁殖体数量呈现出显著升高的趋势。通过对51个绿藻样品的分子鉴定发现:沉积物中存在石莼属(Ulva)、尾孢藻属(Urospora)、盘苔属(Blidingia)等大型绿藻的微观繁殖体;数量占优是石莼属繁殖体,主要包括曲浒苔(Ulva flexuosa)、浒苔(Ulva prolifera)、扁浒苔(Ulva compressa)、缘管浒苔(Ulva linza);其中曲浒苔占据的比例最高,在9和11月份分别达到80.94%和73.33%。在2个调查航次中,都从沉积物中发现了绿潮浒苔的微观繁殖体,这些微观繁殖体是绿潮浒苔在苏北浅滩种源维持的重要方式和关键阶段,也构成了黄海浒苔绿潮连年暴发的"种子库"。     

2016年中国沿海海平面上升显著成因分析及影响

使用中国沿海及西北太平洋区域的水位、海温、气温、气压和风等水文气象资料,详细分析了2016年中国沿海海平面显著升高的成因及影响。分析结果表明:（1）2012-2016年,中国沿海海平面处于准2 a、4 a、准9 a和准19 a周期振荡的高位,几个周期振荡高位叠加,对该时段海平面上升起了一定的作用;（2）2016年,中国沿海气温和海温较1993-2011年的平均值分别高0.7℃与0.5℃,均处于1980年以来高位;气压较1993-2011年的平均值低0.2 hPa;（3）2016年4月、9月、10月和11月,中国沿海海平面均达到1980年以来同期高位,这4个月的风场距平值在东海以南均明显偏大,且以偏南向和向岸风为主,风生流使得海水向岸堆积,沿海长时间以增水为主,对当月局部海平面上升的贡献率达到40%~80%;（4）2016年,中国沿海降水总体偏多,局部区域降水量达到历史同期最高,加上沿海径流量的增加,对沿海局部海平面升高有一定贡献;（5）2016年9-10月,有5个台风相继影响我国南部沿海,持续的风暴潮增水导致台风影响期间的海平面高于当月平均海平面70~360 mm,风暴潮和洪涝灾害给当地造成直接经济损失超过30亿元。     

北黄海海底麻坑群形态的定量研究及控制因素

本文基于高分辨率多波束水深数据和反向散射强度数据,对北黄海海底麻坑群的形态参数进行定量研究,结合水深、地形坡度和后向散射强度的变化准确界定了麻坑的轮廓,识别出圆形、椭圆形、拉长型麻坑共282个,并在ArcGIS软件中对其形态参数进行了分析计算,麻坑的平均长轴1.36 km,短轴0.78 km,直径0.94 km,面积0.88 km2,平均周长3.82 km,长宽比1.83,深度0.3~2.5 m,平均面积密集度13%,麻坑的剖面形态有麻坑边缘凹陷、中部有明显凸起（W1型）,麻坑边缘凹陷、中部略凸起（W2型）,麻坑中部单纯凹陷（V型）,分别集中分布在麻坑群的北部、南部、西部。麻坑的平面规模大、深度小的原因与地层中形成麻坑的游离气体浓度较小有关,也可能受到了地震、海啸等外力的诱发。麻坑的长轴优势走向为ENE-WSW、NNE-SSW,底流对其形状的塑造起了较大作用,部分麻坑成串排列,形成串珠状的麻坑链,其排列方式受到海底古河道、古潟湖等沉积地层结构的控制。海底麻坑群发育区反向散射强度为-60~-71 dB,麻坑内部较麻坑外部平均高5 dB,可能为麻坑内部气体泄漏引起海底沉积物被剥蚀后残留下的粗颗粒物质或海底生物活动留下的遗迹导致的。     

基于连续帧间差分的抛弃式探头三维下沉运动处理方法研究

抛弃式探头由无人机装载,能够在较远目标区域和危险海域开展海洋水文环境剖面参数的测量。通过安装不同传感器,可以实现对温度、盐度的剖面测量,其深度的测量采用数学方法计算得到。针对双摄像机水箱实验获得的5个不同攻角实验结果,分析了常用的运动目标的检测方法,最终选择基于连续帧间差分法,确定探头的三维坐标位置,进而得到探头下沉运动的三维运动轨迹和速度曲线等信息。探头从水面释放后攻角在下沉过程中不断调整,改变运动姿态,同时伴随自身的旋转,抵消水平方向阻力作用,初始攻角产生的深度测量误差主要体现在加速过程,探头达到匀速运动后测量误差不变,在不考虑横流的情况下,探头最后以匀速垂直下落运动。     

全球Argo资料共享与服务平台设计与实现

Argo资料已成为海洋环境和气候变化研究重要的实测资料来源和基础数据支撑。自2007年全球Argo实时海洋观测网建成以来,每年产生的Argo资料稳固增长,数据总量呈现出海量增长趋势,如何实时有效地对Argo数据进行组织管理与信息服务已成为当前Argo资料共享的关键难题。本文针对Argo数据多源异构的时空特性及多元化的信息服务需求,综合运用分布式混合数据库架构,设计了一种适用于全球Argo资料组织管理的弹性扩展云存储模型,建立了基于Matlab的Argo网格化产品高效可视化方法,构建了基于Flex RIA的WebGIS服务框架,并研制了"全球Argo资料共享与服务平台"实例。平台实现了对全球Argo资料的查询浏览、快速下载及可视化分析等功能,并已在中国Argo实时资料中心部署及对外服务。     

Porosity Distribution Characteristics and Geological Analysis of Brine Storage Medium in the Qaidam Basin,Western China

Underground brine is an unusual water resource that contains abundant mineral resources. It is distributed widely in the Qaidam Basin, western China, a hyperarid inland basin located in the northern Tibetan Plateau. Pores in the brine storage medium act as storage space and transmission channels of underground brine. Therefore, the porosity of brine storage medium determines its ability to store brine. In this study, Mahai Salt Lake was used as the research area as a modern saline lake located in the north area of the Qaidam Basin. A total of 100 porosity samples were collected from eight sampling points in two profiles of the research area at sampling depths of 1.30–314.78 m. The porosity distribution characteristics and influencing factors in brine storage medium were analysed according to the measured porosity data. Based on analysis of the pore structure characteristics, the brine storage medium contains intercrystalline pores, unlike conventional freshwater storage mediums. Moreover, the primary salt rock is susceptible to dissolution by lighter brine, facilitating the formation of secondary porosity. Due to the formation of secondary pores, a porosity greater than 20% remains even at buried depths greater than 100 m. Based on the geological statistical analysis, due to the geographic location, salt formation time, and depositional environment, the porosity values of Mahai Salt Lake do not exhibit a wider distribution, but also show more extreme values than a nearby salt lake. Based on the porosity characteristics by depth, due to the presence of secondary pores, flooding, stratigraphic static pressure, and other factors, porosity shows fluctuations with increasing depth.     

On the intrinsic shape of the gamma-ray spectrum for Fermi blazars

The curvature of the γ-ray spectrum in blazars may reflect the intrinsic distribution of emitting electrons, which will further give some information on the possible acceleration and cooling processes in the emitting region. The γ-ray spectra of Fermi blazars are normally fitted either by a single power-law(PL) or a log-normal(call Logarithmic Parabola, LP) form. The possible reason for this difference is not clear. We statistically explore this issue based on the different observational properties of 1419 Fermi blazars in the 3 LAC Clean Sample. We find that the γ-ray flux(100 Me V–100 Ge V) and variability index follow bimodal distributions for PL and LP blazars, where the γ-ray flux and variability index show a positive correlation. However, the distributions of γ-ray luminosity and redshift follow a unimodal distribution. Our results suggest that the bimodal distribution of γ-ray fluxes for LP and PL blazars may not be intrinsic and all blazars may have an intrinsically curved γ-ray spectrum, and the PL spectrum is just caused by the fitting effect due to less photons.     

“海上丝绸之路”沿线重要港口竞争力评价

“海上丝绸之路”是促进亚欧和亚非互联互通的重要通道,对其沿线重要港口的竞争力研究,可以为海上丝绸之路的建设提供参考。本文综合考虑港口的自然条件、腹地环境、基础设施、服务水平、政府廉洁度,及其在航运网络中的地位差别等因素,运用熵权-层次分析法对沿线51个国家的99个重要港口的竞争力进行评价。结果表明,① 港口综合竞争力空间分布呈明显的区域化特征,且与国家经济发展水平显著相关,地中海地区港口竞争力普遍较强,亚洲次之,非洲最弱。② 港口的网络地位对竞争力的影响最大,竞争力强的港口多位于重要水域的战略通道,网络地位高,辐射范围广。③ 我国投资的部分沿线港口综合竞争力与成熟港口之间还存在一定差距,但是具备较大的竞争力提升空间。