新一代区域海-气-浪耦合台风预报系统

依托国家重点基础研究（973）计划项目"上层海洋对台风的响应和调制机理研究",中国气象局上海台风研究所联合国家海洋局的相关单位,通过实施近海台风的外场观测科学试验、加强台风边界层（特别是海气相互作用）物理过程诊断分析及参数化方案等的研究,建立并改进了台风强度预报的海-气-浪耦合预报模式系统,并在此基础上发展了台风强度的集合预报技术,在历史典型台风个例和2016-2017年台汛期的业务化测试中表现出良好的预报性能。     

长江口盐度梯度下不同形态碳的分布、来源与混合行为

河口碳的生物地球化学过程是全球碳循环的重要组成。通过测定溶解无机碳（DIC）及其稳定同位素丰度（δ13C_DIC）,溶解有机碳（DOC）,有色溶解有机物（CDOM）,颗粒有机碳（POC）及其稳定同位素丰度（δ13C_POC）与元素比值（N/C）及相关指标,研究了2014年7月长江口盐度梯度下不同形态碳的分布、来源和混合行为。结果表明,DIC浓度、DOC浓度、POC含量分别为1 583.2~1 739.6 μmol/L,128.4~369.4 μmol/L和51.2~530.8 μmol/L,这些不同形态碳及CDOM的荧光组分的分布模式相似,均是从口内到口外,整体呈现先增大后减小的趋势,并与盐度呈现非保守混合行为。添加作用主要发生在在口门处最大浑浊带附近。与含量相反,从口内到口外,δ13C_DIC和δ13C_POC均呈现逐渐减小再增大的趋势,在口门附近达到最低值,分别为-9.7‰和-26.7‰。在口门附近不同形态碳含量上升及δ13C_DIC、δ13C_POC的降低可能主要与沉积物再悬浮及微生物作用有关。基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型的结果显示,河口内外POC来源变化明显,口内POC以陆源有机碳贡献为主,平均为62.3%,口外海源贡献逐渐增加。CDOM相关参数结果表明长江口CDOM主要来自陆源输入,海源及人类活动等也对其产生影响。     

Numerical Study on Tidal Mixing in the Bohai Sea

The spatial and temporal variability of tidal mixing in Bohai Sea is studied using a numerical approach. In calculating tidal mixing, accurate barotropic tidal current is obtained via a harmonic analysis package utilizing the simulated current output from a high-resolution regional ocean model. And a “small-scale” roughness map is adopted to describe the detailed topographic features of Bohai Sea. It is shown that the tidal mixing estimated in Bohai Sea is much higher than the level of global background, and fluctuates considerably at some regions within a single day. In Liaodong Bay, Bohai Bay and Bohai Strait, the mixing varies greatly, with the peak value of O (10^?2) m² s^?1. The order of magnitude of mixing in Laizhou Bay is about O (10^?5～10^?3) m² s^?1. Mixing with background level of O (10^?5) m² s^?1 only appears in central area. Result also shows that rough topography plays relatively a more important role than tidal current in enhancing diapycnal mixing in Bohai Sea. The distributions of tidal mixing in selected sections reveal that the vertical stratification in Bohai Sea is not obvious, generally renders a barotropic structure.     

耐压柱壳参数化设计与灵敏度分析

为提高耐压柱壳设计效率,设计了耐压柱壳参数化分析流程。研究了有限元分析所涉及的材料属性、载荷施加、边界条件设置等内容,确定了采用弧长法分析耐压柱壳稳定性。利用Python语言对于ABAQUS软件进行了二次开发,利用Isight软件实现了ABAQUS的集成,实现了耐压柱壳有限元分析模型的网格自动划分、自动分析计算等。选择样本点进行参数化分析,利用响应面模型对于样本点进行了拟合,得到了具有较高拟合精度、满足工程需要的近似模型,进行了设计变量的灵敏度分析。研究结果表明:参数化分析流程可实现耐压柱壳的自动分析、近似模型及灵敏度分析,可降低耐压柱壳分析难度,均可提高耐压柱壳设计效率。     

Prediction methods of spudcan penetration for jack-up units

Jack-up units are extensively playing a successful role in drilling engineering around the world, and their safety and efficiency take more and more attraction in both research and engineering practice. An accurate prediction of the spudcan penetration depth is quite instrumental in deciding on whether a jack-up unit is feasible to operate at the site. The prediction of a too large penetration depth may lead to the hesitation or even rejection of a site due to potential difficulties in the subsequent extraction process; the same is true of a too small depth prediction due to the problem of possible instability during operation. However, a deviation between predictive results and final field data usually exists, especially when a strong-over-soft soil is included in the strata. The ultimate decision sometimes to a great extent depends on the practical experience, not the predictive results given by the guideline. It is somewhat risky, but no choice. Therefore, a feasible predictive method for the spudcan penetration depth, especially in strata with strong-over-soft soil profile, is urgently needed by the jack-up industry. In view of this, a comprehensive investigation on methods of predicting spudcan penetration is executed. For types of different soil profiles, predictive methods for spudcan penetration depth are proposed, and the corresponding experiment is also conducted to validate these methods. In addition, to further verify the feasibility of the proposed methods, a practical engineering case encountered in the South China Sea is also presented, and the corresponding numerical and experimental results are also presented and discussed.     

任意阵列形状的欠定多目标方位估计

随着人类社会对海洋认识和探索的深入,对水下监测和探测设备提出了更高的要求,探测阵列模型和阵列信号处理算法决定了监测和探测设备的复杂度。 针对特定水下多目标定位平台的复杂环境,建立了一种任意空间阵列数学模型,介绍了四阶累积量算法,分析了阵列信号处理中四阶累积量的阵列扩展特性。 基于四阶累积量的 MUSIC 算法的空间谱分析,建立了任意阵列形状的欠自由度多目标方位估计的理论基础。 计算机仿真结果表明了算法的正确性和有效性。     

东海北部外陆架MIS 6以来的沉积地层格架及古环境演化

利用最新采集的高分辨率浅地层剖面资料,结合SHD-1钻孔岩心资料,对东海北部外陆架MIS 6以来的地层结构进行了分析,建立了MIS 6以来的沉积地层格架,并对地层的地质年代进行了厘定。根据Octavian Catuneanu（2005）的层序地层学理论,研究区地层划分出海侵和高位体系域、下降期体系域、海退和低位体系域。研究表明,过孔的浅地层剖面与钻孔岩心的沉积地层有很好的对应关系。东海北部外陆架MIS 6以来可划分出7个不整合界面（D7—D1）和7个地震单元（SU7—SU1）。东海外陆架的海进层序与海退层序有规律地交替发育,它们与海平面变化曲线也有很好的对应关系。其中,地震单元SU1、SU5分别为MIS 1、MIS 5形成的海侵沉积,主要发育浅海沉积层,100 m以浅的位置发育潮流沙脊;地震单元SU2、SU4、SU6分别对应 MIS 2、MIS 4和MIS 6低海平面时期形成的河流/河口—三角洲沉积;地震单元SU3、SU4为下降期体系域,这两个亚单元分别对应MIS 3和MIS 4晚期。MIS 4—MIS 3发育厚层且分布广泛的水下三角洲,但MIS 4发育的水下三角洲的规模不及MIS 3大。总之,对MIS 6以来沉积地层格架的建立和古环境研究可为东海外陆架晚第四纪地层的海平面变化、古环境演化等相关研究提供参考。     

15 ka以来罗斯海陆架岩心沉积学记录及古海洋学意义

本文对取自罗斯海陆架的JB04岩心沉积物进行AMS14C测年、粒度、有机碳等测试,结合沉积物粒度组分因子分析,研究该岩心的沉积学记录,探讨其古海洋学意义。结果显示:JB04岩心沉积物的底部年龄为15 ka;沉积物粒度组分因子分析提取出3个环境敏感粒级,分别代表正常冰海沉积、低能海洋沉积和高能海洋沉积;综合沉积物岩相及沉积物组成特征,可以将岩心分为4段,从底部到顶部依次为主要受冰盖刮蚀影响的冰盖下沉积、属低能海洋环境的冰架下沉积、属高能海洋环境的冰架前缘沉积和主要受冰山影响的季节性海冰区沉积。该岩心的沉积地质记录及其古海洋学研究对全面认识罗斯海的海洋环境演变具有重要的意义。     

胶州湾夜光藻种群动态及其大量繁殖的生态机制

为研究胶州湾夜光藻大量繁殖的生态机制,于2015年逐月对胶州湾12个站位进行了多学科综合调查,获取了温度、盐度、营养盐等环境因子的周年数据,分析了夜光藻种群丰度和结构的时空分布特征,探讨了环境因子对夜光藻种群动态的影响,以及夜光藻种群增长与其繁殖方式的相关关系。结果发现:全年各站位夜光藻丰度范围为0—31.17×10~3ind./m~3,月平均丰度呈现双峰分布;二分裂个体比例介于0—31.25‰,有性繁殖个体比例介于0—29.41‰,两种繁殖方式均呈现出季节差异及空间差异。相关性分析表明,影响夜光藻种群动态的主要因子包括水温、叶绿素a、硝氮及亚硝氮。夜光藻是冷水种,水温与夜光藻种群丰度、两种繁殖个体比例均呈显著负相关;叶绿素a反映夜光藻食物的丰富程度,与夜光藻丰度、两种繁殖个体比例呈显著正相关;亚硝氮和硝氮可能对夜光藻代谢繁殖起调控作用,与夜光藻丰度及有性繁殖个体比例呈负相关。     

基于水淘选分级的长江口及邻近海域表层沉积物中磷的形态分布和迁移转化

磷是一种重要的生源要素,在河口、边缘海的初级生产中发挥重要作用,了解沉积物中磷的形态分布和迁移转化有助于深入了解该区域生态系统动力学。于2013年3月在长江口及邻近海域采集了表层沉积物样品,利用水淘选方法对沉积物进行了分级,并采用化学连续提取法分析了未分级和分级沉积物样品中的6种磷形态含量:可交换态磷、活性有机磷、铁结合态磷、自生磷灰石磷、碎屑磷和难分解有机磷,讨论了该区域沉积物中磷的形态分布、选择性输运过程和迁移转化。沉积物中总磷含量在14.0~18.4 μmol/g,其中碎屑磷是其主要成分,占54.5%,其次是有机磷和难分解有机磷,分别占到15.1%和13.1%。不同粒级沉积物中磷形态含量不同,可交换态磷、活性有机磷、铁结合态磷、自生磷灰石磷和难分解有机磷随粒级增加含量逐渐降低,而碎屑磷主要集中在粗粒级（大于32 μm）沉积物中。基于各粒级磷形态的质量分布,发现小于32 μm粒级的沉积物中各磷形态含量从长江口向浙闽沿岸逐渐增加,向外海方向逐渐减小,而大于32 μm沉积物的变化趋势与此相反,体现了不同形态磷的选择性输运。随粒径增大,总有机碳对有机磷比值（TOC/Or-P）先降低后升高,在大粒级沉积物中,TOC/Or-P比值较高主要是因为陆源有机碳贡献较高,而在小粒级沉积物中,主要是由于有机磷的迁移和转化更为活跃,体现了细颗粒物中有机磷相对有机碳的优先分解。本研究表明,从分级的角度可以对河口、边缘海的磷循环有一个更全面的认识。