海山区浮游生态学研究

本文综述了海山浮游生态学研究的现状。海山是大洋中常见的地形单元,在有的海山附近鱼类和底栖生物的生物量比周围大洋中要多,针对这些鱼类和底栖生物的饵料来源提出了三种假说,第一种假说认为海山区特殊的物理环境导致初级生产力较高(经典假说),第二种假说认为海山区的饵料不是本地生产的,地形和流场使得外来的浮游生物在海山区富集或通量加大(外来营养补充假说),第三种假说认为海山上部的颗粒有机物营养较高,是鱼类和底栖生物的营养来源之一(颗粒有机物补充假说)。对海山浮游生态学的研究基本围绕这几个假说进行。目前只在9座海山进行了浮游生态学研究,这些研究表明单个假说并不能解释海山附近鱼类生物量较大的现象,海山鱼类和底栖生物的营养来源可能有很多,这些假说阐述的机制并不互相矛盾,海山生物之间的营养关系也比原来想象的复杂得多。已有研究都是针对其中某个假说进行验证研究,建议我国即将进行的海山浮游生态学研究针对三种假说进行海上调查,以提供完备的数据支持。     

两类La Nia季节演变过程的海气耦合特征对比

利用1951—2010年逐月的HadISST海表温度资料、SODA次表层海温资料和NCEP/NCAR再分析资料等,对比分析了东太平洋(EP型)La Nia和中太平洋(CP型)La Nia的海气耦合特征在季节演变过程中的差异。EP La Nia海表温度异常中心在发展年夏季出现于南美沿岸,随后向西移动,盛期最大海表温度异常中心位于赤道东太平洋,而CP La Nia海温异常中心少动,基本维持在160°W附近,其强度更强,持续时间更长。受海温分布形态影响,热带大气对两类La Nia的响应非常不同,成熟期间CP型在中太平洋偏旱的强度和范围比EP型大,且略偏西。发展年夏、秋季,北半球位势高度响应较弱;冬季,负PNA位相易伴随两类La Nia出现,但异常活动中心的位置和强度不同,在北大西洋其大气响应几乎相反,这些差异会引起显著不同的区域气候异常。     

鳗鲡目鱼类线粒体蛋白质编码基因易位及系统演化关系分析

鳗鲡目鱼类线粒体基因组的基因组成较为保守,在58个线粒体基因组中,仅有3个物种存在基因数量的差异。在19个鳗鲡目鱼类线粒体基因组中存在主编码基因的重排。主编码基因的变异位点分析结果支持nad5、nad4和nad2基因作为cox1和lrRNA基因辅助的分子标记。鳗鲡科Anguillidae的20个种(亚种)聚在一起,强烈支持鳗鲡科为单系群(BPP=100)。鳗鲡科下属的3个类群(大洋洲类群、大西洋类群和印度洋-太平洋类群)也同时得到有力的验证(BPP均为100)。线鳗科Nemichthyidae和锯齿鳗科Serrivomeridae亲缘关系最近,二者聚类后,与鳗鲡科Anguillidae构成姊妹群(BPP=100)。在囊喉鱼亚目Saccopharyngoidei中,宽咽鱼科Eurypharyngidae与囊鳃鳗科Saccopharyngidae聚类(BPP=100),同时,单颌鳗科Monognathidae与月尾鳗科Cyematidae聚类(BPP=100),4个科聚在一支,支持囊喉鱼亚目为单系群(BPP=100)。在囊喉鱼亚目线粒体基因组中,3个物种(吞鳗Eurypharynx pelecanoides、拉文囊鳃鳗Saccopharynx lavenbergi和杰氏单颌鳗Monognathus jesperseni)存在主编码基因的重排。16种鳗鲡(细美体鳗Ariosoma shiroanago、短吻颈鳗Derichthys serpentinus、凯氏短尾康吉鳗Coloconger cadenati、鸭颈鳗Nessorhamphus ingolfianus、龟草鳗Thalassenchelys sp.、粗犁齿海鳗Cynoponticus ferox、百吉海鳗Muraenesox bagio、巨斑花蛇鳗Myrichthys maculosus、大吻沙蛇鳗Ophisurus macrorhynchos、几内亚副康吉鳗Paraconger notialis、哈氏异康吉鳗Heteroconger hassi、小头鸭嘴鳗Nettastoma parviceps、弱头鳗Leptocephalus sp.、斑点长犁齿鳗Hoplunnis punctata、尖吻小鸭嘴鳗Facciolella oxyrhyncha和星康吉鳗Conger myriaster),与鳗鲡目线粒体主编码基因的原始排列相比,共享nad6基因的易位。同时,基于线粒体基因组13个蛋白质编码基因构建的系统演化树,强烈支持这16个物种聚为一支(BPP=100)。然而,由此而带来的海鳗科Muraenesocidae、拟鯙科Chlopsidae和糯鳗科Congridae是否为单系群的问题,值得今后深入探究。     

东海表层水体中的多环芳烃及其沉积通量估算

以东海陆架水体中溶解态多环芳烃(PAHs)含量为基础,引入颗粒相-水相间的物质吸附系数(Koc)计算悬浮颗粒物中PAHs有机碳归一化含量,结合陆架沉积物有机碳的年埋藏通量,估算东海陆架沉积物中PAHs沉积通量。结果显示:水体中溶解态的15种PAHs总含量为(701±392)ng/L,变化范围为412~1 032ng/L,PAHs组成以3环为主。计算得到的悬浮颗粒物中15种PAHs有机碳归一化含量为20~28μg/g,对应的PAHs沉积通量为150~210t/a。估算结果与实测沉积物中PAHs含量和沉积通量结果基本吻合,表明实验室模拟实验获取的化合物Koc值适用于东海颗粒相-水相间的分配模型,证实悬浮颗粒物有机碳含量在控制PAHs两相分布过程中起着重要作用。同时,该方法为海洋沉积物中PAHs沉积通量的估算提供一种新途径。     

一个两时间层分裂显格式海洋环流模式(MASNUM)及其检验

A two-time-level, three-dimensional numerical ocean circulation model（named MASNUM） was established with a two-level, single-step Eulerian forward-backward time-differencing scheme. A mathematical model of large-scale oceanic motions was based on the terrain-following coordinated, Boussinesq, Reynolds-averaged primitive equations of ocean dynamics. A simple but very practical Eulerian forward-backward method was adopted to replace the most preferred leapfrog scheme as the time-differencing method for both barotropic and baroclinic modes. The forward-backward method is of second-order of accuracy, computationally efficient by requiring only one function evaluation per time step, and free of the computational mode inherent in the three-level schemes. This method is superior to the leapfrog scheme in that the maximum time step of stability is twice as large as that of the leapfrog scheme in staggered meshes thus the computational efficiency could be doubled. A spatial smoothing method was introduced to control the nonlinear instability in the numerical integration. An ideal numerical experiment simulating the propagation of the equatorial Rossby soliton was performed to test the amplitude and phase error of this new model. The performance of this circulation model was further verified with a regional（northwest Pacific） and a quasi-global（global ocean simulation with the Arctic Ocean excluded） simulation experiments. These two numerical experiments show fairly good agreement with the observations. The maximum time step of stability in these two experiments were also investigated and compared between this model and that model which adopts the leapfrog scheme.     

褐藻纲海带目Laminaria属和Saccharina属基于三个分子标记的系统发育分析

In the past two decades, many studies have focused on the classification within genus Laminaria, ultimately trying to divide it into two subgroups or genera: Laminaria and Saccharina. A significant debate still surrounds the question of its division, as the conflicting phylogenetic hypotheses that have resulted from the classification studies are based on different taxon sampling, molecular markers, or analysis methods. It is aimed at elucidate the molecular phylogeny within Laminaria and Saccharina. The nine species of Laminariales are sampled from northern Asia and Europe, and 23 new sequences in the nuclear, plastid, and mitochondrial genomes are determined to identify their taxonomic status. The phylogenetic analyses of 71 species are performed, including representatives from six of the seven families of the order Laminariales, based on three separate data sets. An evidence is provided to strongly support a clear split that maintains the two recognized genera, Laminaria and Saccharina, with Laminaria appearing to be the ancestor group. Further, analyses indicate that all taxa in Saccharina and Laminaria did not form a monophyletic lineage, instead Laminariaceae and Lessoniaceae grouped together interlacedly, and Costariaceae appeared as the sister taxon of the Lessoniaceae–Laminariaceae clade. In the phylogenetic analysis, mitochondrial c oxidase I(COI) sequences appeared to be the most credible molecular marker which was more befitting than nuclear encoded internal transcribed spacer(ITS) and plastid encoded rbcL for establishment of Laminariales systematics. It is the most comprehensive phylogeny of the order Laminariales, and contributes to an enhanced understanding and estimation of the phylogenetic relationships for the economically important seaweeds, Laminaria and Saccharina.     

国内外雾预报技术研究进展

大雾是引起低能见度的主要天气现象.提高雾的预报技术水平是确保交通安全的重要措施.从统计和数值预报两个方面,回顾了过去几十年来国内外在雾预报技术上的主要研究进展,并总结了各种方法的特点及存在的缺陷.在某些情形下,新统计方法的应用提高了雾的预报准确率,但仍然无法摆脱统计方法本身的缺陷.相比较而言,数值模式在大雾预报方面具有更广泛的应用和更大的潜力.在目前的计算机水平下,使用高分辨率的一维雾模式与中尺度天气模式相结合的方法,在一定程度上可以提高雾的预报准确率,该方法在大雾易发区的机场及高速公路沿线具有重要的应用价值.随着计算机能力的不断提高,包含大雾形成和演变的各种复杂过程、具有先进资料同化过程的高分辨率三维雾模式,以及集合数值预报系统将是未来的发展方向.     

基于MapReduce计算模型的气象资料处理调优试验

云计算技术使用分布式的计算技术实现了并行计算的计算能力和计算效率,解决了单机服务器计算能力低的问题。基于长序列历史资料所计算得出的气候标准值对于气象领域实时业务、准实时业务及科学研究中均具有重要的意义。由于长序列历史资料数据量大、运算逻辑较复杂,在传统单节点计算平台上进行整编计算耗时非常长。该文基于Hadoop分布式计算框架搭建了集群模式的云计算平台,以长序列历史资料作为源数据,基于MapReduce计算模型实现了部分整编算法,提高计算时效。同时,由于数据源本身具有文件个数多、单个文件小等特点,对数据源存储形式及数据文件大小进行改造,分别利用SequenceFile方式及文本文件合并方式对同一种场景进行计算时效对比测试,分别测试了10个文件合并、100个文件合并两种情况,使时效性得到了更大程度的提升。     

Signal acquisition of Luojia-1A low earth orbit navigation augmentation system with software defined receiver

Low Earth Orbit (LEO) satellite navigation signal can be used as an opportunity signal in the case of a Global Navigation Satellite System (GNSS) outage, or as ...     

遥感影像相对辐射校正方法及适用性研究

遥感影像相对辐射校正是一项基础的数据预处理工作,用于去除影像整体的辐射不均匀性、条带噪声、坏线等辐射问题,经过30多年的发展,已形成几十种不同的相对辐射校正方法和算法。面对种类众多的相对辐射校正方法,它们之间的区别和关联是什么,每种方法的特点是什么,如何选择合适的校正方法,是3个亟需解决的问题。围绕这3个问题,第一,本文以相对辐射校正系数获取的不同方式为原则,将现有的相对辐射校正方法分为3大类:定标法、统计法和综合法,使该分类体系能够反映各类校正方法的区别和关联。第二,在新的分类体系下,给出了定标法、统计法、综合法的数学模型表达,详细介绍了3类方法包含的每种具体的校正方法和算法,比较分析了每种方法的基本思想、原理和优缺点。第三,从影像辐射不均匀特征、影像几何特征、传感器定标、影像综合特征4个方面,对各种校正方法的适用性进行综合分析,给出了科学合理地选择相对辐射校正方法的建议,同时结合具体应用实例进行了实验验证。最后,分析了相对辐射校正研究的发展趋势和存在的问题,有效信息和噪声的计算机判定准则、相对辐射校正效果的评价体系、相对辐射校正对于后续的绝对辐射校正结果的影响是下一步需要深入研究的问题。