浙江海洋浮标监测数据质量控制体系设计

准确有效的数据是开展各项海洋科学研究的基础和前提。与传统采样监测流程不同,海洋浮标在线监测从样品采集到数据结果完全实现自动化,数据质量控制的重点也不再聚焦于样品采集和分析测试阶段。文章选用浙江近年的浮标监测数据,结合浮标监测特点,从浮体稳定性、仪器设备校准、系统运行维护、数据传输接收、比对监测和异常值判定等关键环节,对浙江近岸海洋浮标监测数据质量控制体系进行设计,重点聚焦异常值判定和比对监测;建立质量控制方法库,提出浮标数据质量控制的有效、可信和相对准确3个层级的异常值判定规则,具有首创性,其中第一层为去除明显的故障值、异常值和离群值等无效数据后得到的有效数据集,第二层是经方法库选取合适的质控方法处理后得到的可信数据集,第三层是根据现场比对监测结果验证后的相对准确数据集。以浙江海洋浮标监测数据为基础提出的浮标监测数据质量控制体系的设计思路和方法,将有助于整体提升浙江近岸海域浮标在线监测数据质量,可为全国海洋浮标监测数据质量控制以及相关数据质量控制提供参考。     

基于指标体系法的海湾生态系统健康评价方法——以莱州湾为例

海湾生态系统在维持能量流动、物质循环、生物群落稳定和生态系统平衡等方面发挥重要作用。文章基于2011-2020年夏季监测数据,选取水环境、沉积环境、生物群落、初级生产力和生态灾害5类指标,通过层次分析法与专家咨询法相结合的方式确定指标权重,基于指标体系法构建莱州湾生态系统健康评价指标体系。评价结果表明：莱州湾近岸海域生态系统长期处于亚健康状态,主要影响指标为水环境和生物群落;生态系统健康评价结果与现行《近岸海洋生态健康评价指南》基本一致,但本方法能够识别溢油和台风等极端事件对生态系统造成的不利影响,较传统方法更为灵敏;区间型指标和环境容许值的引入可避免监测数据“劣势掩盖”“信息漏缺”以及极限监测值对评价结果的放大问题。     

HRCLDAS-V1.0和ERA5海面风场对比评估分析

基于2020年中国近海31个浮标的逐小时数据,使用统计分析方法对中国气象局高分辨率陆面数据同化系统(HRCLDAS-V1.0)和欧洲中期天气预报中心第5代全球大气再分析数据(ERA5)海面风场进行了系统的检验,检验结果表明：两者在我国近海均具有较高的可信度,风速平均绝对误差(MAE)分别为1.16 m/s和1.09 m/s,风向MAE分别为23°和22°。随着风力增大两者的风速准确度均有所降低,当风力等级≥10级时,前者准确度优于后者;对于风向而言,随着风力增大,两者准确度均升高。此外,选取2020年典型的两次冷空气过程和2008号台风“巴威”过程,检验两者在不同天气过程影响下的准确度,两类融合产品均能较好地再现冷空气过程引起的风向变化,而对不同强度的冷空气过程下的风速反映存在差异;对于台风引起的大风,在风速较低时两者风速均具有不错的表现,但HRCLDAS-V1.0对峰值强度的表现优于ERA5。     

卫星遥感接收数据的管理与软件开发

卫星遥感接收数据是遥感影像应用的重要数据来源,因此对特殊格式的海量接收数据的存储和管理成为卫星遥感应用的重要环节。采用多层存储模式对数据分类、分级存储,建立空间数据库管理空间数据和属性数据。基于ArcEngine开发技术建立卫星接收数据管理平台,实现空间数据的快速查询和属性数据的自动入库等高效管理功能。     

海湾扇贝微卫星标记开发及其分离方式分析

利用尼龙膜吸附杂交法构建了海湾扇贝的(AC)_(15)、(AG)_(15)微卫星富集文库,随机挑取3 000个克隆,经菌落原位杂交二次筛选共获得阳性克隆1 268个(42.3%).经序列测定和生物信息学分析后得到521个独立的阳性克隆,其中微卫星506个,小卫星15个.微卫星中,完美型248个,占总数的49.0%;非完美型216个,占42.7%;复合型42个,占8.3%;其中AG/TC重复占70.4%(356个),AC/TG重复29.6%(150个).选择其中的55条序列设计引物,筛选出其中的20对引物检测它们在海湾扇贝CC10家系的双亲和94个子代个体中的分离情况,结果表明:(1) 其中6个位点在母本和子代中发生分离,10个位点在父本和子代中发生分离,4个为双亲共享位点;(2) 2个位点存在无效等位基因;(3) 16个位点符合孟德尔遗传定律,4个位点的子代个体基因型频率偏离孟德尔遗传定律.上述结果表明,这些微卫星引物可以用于构建海湾扇贝的遗传连锁图谱,并且所构建的富集文库适用于微卫星标记的大规模开发.     

北黄海潮流、余流垂直结构及其季节变化

基于对2006年夏季与2007年冬季在123.51°E,38.00°N的各1个月潮流和水位观测数据的分析,发现夏季余流呈现两层结构,上层流向为西北,下层流向东南,并且当大潮日期附近,在跃层附近深度存在若干流速较强的水层;冬季余流除了个别层以外基本上均为西北向流入北黄海,从中可以看到风场改变所引发的异常增减水和强流出现。对潮流椭圆的分析表明,半日潮族分潮流的最大流向自夏季至冬季存在着顺时针的旋转,旋转角大约为16(°)～18(°),并且夏季半日潮族随深度顺时针,全日潮族逆时针旋转,而冬季基本上上下一致。     

青蛤(Cyclina sinensis)溶菌酶基因在鳗弧菌(Vibrio anguillarum)刺激下的表达

利用构建的SMART cDNA文库和高通量测序方法,得到了青蛤溶菌酶相关基因的全长,采用荧光定量RT-PCR方法分析了c型溶菌酶基因在鳗弧菌刺激下的表达变化。结果表明,青蛤有c型溶菌酶和i型溶菌酶基因,分别编码155和182个氨基酸,c型溶菌酶信号肽为21个氨基酸并具有典型的LYZ1结构域,i型溶菌酶信号肽为19个氨基酸,其结构域为Destabilase domain结构,用于识别和切断谷氨酰胺-甲酰胺与赖氨酸ε-氨基之间的肽键。荧光定量PCR结果显示,在鳗弧菌刺激后6—24h,青蛤血细胞中c型溶菌酶的表达量出现明显上调的趋势,与对照组有显著性差异(P0.05),说明c型溶菌酶基因在青蛤的免疫应答中起重要的作用。     

厦门近岸水域海洋附着细菌的群落结构及其动态变化

为研究海洋附着细菌的群落结构及动态变化,在厦门近岸海区进行挂板实验.将无菌玻璃板浸没于海水中,连续放置14 d.分别于放置1 h和7、14 d后取玻璃板上附着生物样品.用细菌通用引物构建16S rRNA基因克隆文库,每个克隆文库随机挑选约40个克隆子测序,序列同源性分析和系统进化分析结果表明,所有的克隆子可分为六大类群:γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和真核硅藻类叶绿体,各类群分别占42.0%、4.5%、2.2%、2.2%、1.1%和45.0%.γ-变形菌纲变形斑沙雷氏菌(Serratia proteamaculans)为优势附着细菌,占测序克隆子的31.5%.这类细菌在1 h样品中的比例超过一半,说明变形斑沙雷氏菌在生物膜形成初期发挥着重要作用.随着挂板时间延长,检测到的细菌类群有所增加:附着7 d后检测到拟杆菌门细菌,附着14 d后检测到厚壁菌门细菌.γ-变形菌纲细菌所占比例随挂板时间的延长而逐渐降低,从挂板1 h的81%降至7 d的21%,14 d的18%.另外,在各阶段的附着样品中,都检测到较多的真核克隆子序列,约占16%～64%.本研究为进一步阐明海洋附着细菌的附着动态及其在生物膜形成过程中的作用奠定了基础.     

不同地区毛蚶群体的形态差异的比较研究

运用多变量形态度量学分析方法,采用13个形态性状,对山东省4个地区:青岛红岛、威海乳山、东营河口、东营广饶,以及辽宁省葫芦岛和海南省三亚6个不同地区的毛蚶(Scapharca subcrenata)群体间的形态差异进行了比较研究。聚类分析和主成分分析结果表明:河口群体和广饶群体形态最为接近,海南群体的趋异程度最大。主成分分析建立了3个主成分—壳质量、楯面长、前端到腹缘,其贡献率分别为:31.25%,24.46%,12.39%,积累贡献率为68.10%。判别分析结果显示,6个毛蚶群体的形态差异显著(P<0.01)。建立了6个毛蚶群体的判别函数,其判别准确率P1为82.76%～98.63%,P2为80.00%～100%,综合判别率为91.7%。研究结果为毛蚶的地理群体识别、遗传特征研究、种质资源保护与恢复提供重要的依据。     

长江口及邻近海区营养盐结构与限制

通过研究长江口及邻近海域溶解无机氮(DIN=NO₃-+NO₂-+NH₄+)、磷酸盐(PO₄3-)、硅酸盐(SiO₃2-)所表征的营养盐区域结构特征及影响因素,在分析营养盐绝对限制情况的基础上,划分了潜在相对营养限制区域。结果表明,123°E以西近岸表层区域DIN/P比值全年均高于16,而Si/DIN除秋季外基本小于1,显示出长江冲淡水影响下"过量氮"的特征。春夏季河口锋面区(31°~32.5°N,122.5°~124°E)硅藻的大量生长可使DIN/P异常升高和Si/DIN异常降低。秋季研究区域北部DIN/P西低东高且Si/DIN西高东低是由于在高DIN、低PO₄3-的长江冲淡水影响下,近岸受相对低DIN、高SiO₃2-的苏北沿岸流南下入侵影响而被分割而成。冬季长江口门东北部存在的高DIN/P和低Si/DIN区则主要由于寡营养盐的黑潮水深入陆架,向东北输送的部分长江冲淡水和增强的苏北沿岸流共同作用造成DIN升高所致。利用Redfield比值进行了不同站位表层潜在相对营养限制情况的区分。近岸123°E以西受高DIN、SiO₃2-长江冲淡水影响,四季多呈现PO₄3-潜在相对限制,而在春夏季由于浮游植物的大量吸收PO₄3-,造成局部PO₄3-绝对限制及潜在相对限制。春夏季氮限(DIN潜在相对限制)一般发生在外海部分站位,但较为零散。秋季除了东南外海大部分站位外,受苏北沿岸流影响在长江口北部近岸也存在氮限。随着低DIN/P的黑潮表层水(KSW)的入侵加强,冬季外海氮限站位增多。硅限(SiO₃2-潜在相对限制)在夏季发生在赤潮高发区,而冬季南部存在较多硅限站位表明KSW中SiO₃2-相对较为缺乏。