北极冰下声传播特性实验研究

通过2017年8月6日在北极海域开展的一次声传播实验,开展了冰下声传播特性实验研究。结合Burke-Twersky （BT）散射模型与射线模型,分析了冰下声传播的多途到达结构,研究了接收声强变化规律,解释了接收声强在30 min内衰减20 dB的现象,分析了接收信号的时间相关性,探讨了接收信号相关性较低的原因。实验结果表明,表面接收信号主要由小角度多次反转反射声线、一次海底反射声线和二次海底反射声线依次构成,表面声道到达信号显著强于海底反射信号。试验冰站在试验期间的运动导致了声传播信号强度和相关性的迅速衰减,并通过仿真得到了验证。     

一维综合孔径微波辐射计遥感海面温度的敏感性分析

一维综合孔径微波辐射计能够有效提高观测的空间分辨率,其观测入射角通常在0°~55°范围内变化。为了开发适用于一维综合孔径微波辐射计的海面温度反演算法,需要评估其观测亮温对海洋大气环境要素的敏感性。利用海面发射率模型和大气辐射传输模型,构建了适用于一维综合孔径微波辐射计的微波海洋大气辐射传输模式,研究了C波段垂直和水平极化微波辐射亮温在不同入射角下对海洋大气环境要素的敏感性变化情况,并定量计算了相应的敏感系数。结果表明:垂直和水平极化亮温对海洋大气环境要素的敏感性表现出不同的特性。随着入射角的增大,垂直极化亮温对海面温度的敏感性增强,对海面风场的敏感性相对减弱;水平极化亮温则相反。由大气水汽含量和云液态水含量误差引入的垂直和水平极化亮温误差随入射角增大而增大,但是,即使在55°的大入射角下垂直和水平极化亮温误差仍小于0.12 K。对于海面温度反演精度优于1 K的要求,一维综合孔径微波辐射计的测温精度需优于0.6 K。研究结果对于一维综合孔径微波辐射计海面温度反演算法的研究和载荷设计具有一定的理论指导意义。     

140kaBP以来南海西南部上升流影响区沉积记录及其古海洋环境变化

对南海西南部现代上升流区沉积物柱样BIS-187-61孔有机碳、生物蛋白石、碳酸盐等各沉积组分进行了详细的分析,试图探讨末次间冰期(MIS 5)以来南海西南部夏季上升流影响区沉积过程及其所反映的海洋环境变化过程。研究结果发现,140kaBP以来该孔沉积记录期总体表现为:碳酸盐百分含量冰期低间冰期高,主要受周边陆源物质输入稀释的控制,为典型的"大西洋型碳酸盐旋回",有机碳、生物蛋白石、碳酸钙以及陆源沉积物的堆积速率均在MIS 2期、MIS 4期和MIS 5e期出现高值。其中,MIS 2期和MIS 4期生源和陆源沉积堆积速率增加可能与冰期时冬季风增强及海平面下降导致陆源营养物质输入增加对初级生产力的刺激有关,也可能与陆源物质输入增加对海洋生源颗粒物输出的压载作用增强有关。而MIS 5e期南海海平面高度与现代相仿,间冰期较强的夏季风引起的越南沿岸上升流增强是导致该时段本研究区域表层初级生产力增强,沉积物总堆积速率及各组分堆积速率都相应增加的主要原因。     

天然气水合物赋存区甲烷渗漏活动的地球化学响应特征

综述了天然气水合物赋存区甲烷渗漏活动的地球化学响应指标的研究进展,分析了应用单一指标识别甲烷渗漏活动各自所存在的问题,包括浅表层沉积物孔隙水中CH_4、SO_4~(2–)、Cl~–等离子浓度随深度的变化;浅层沉积物全岩W_(TOC)(W表示质量分数,TOC表示总有机碳)和W_(TS)(TS表示总硫)之间的相关性及比值;自生碳酸盐岩δ~(13)C和δ~(18)O;自生矿物重晶石、黄铁矿、自生石膏的δ~(34)S;有孔虫壳体和生物标志化合物的δ~(13)C等。结果表明孔隙水中的CH_4、SO4_~(2–)浓度及溶解无机碳的碳同位素组成可以用来识别目前正在发生的甲烷渗漏活动;而沉积物中的WTS、自生矿物的δ~(34)S、钡含量及其异常峰值和生物标志化合物的δ~(13)C等指标的联合使用可以更真实准确地反映地质历史时期天然气水合物赋存区的甲烷渗漏活动。因此,在实际研究过程中,可将孔隙水和沉积物两种介质的多种指标相结合。随着非传统稳定同位素(Fe、Ca、Mg等)和沉积物氧化还原敏感元素(Mo、V、U等)等研究的发展,甲烷渗漏活动地球化学响应指标的研究也将得到拓展,而多种地球化学指标的联合使用将为天然气水合物勘探及其形成分解过程识别研究提供重要的科学依据。     

长江三角洲蓝图重绘的基础科学问题:进展与未来研究

在全球气候变化和人类活动影响加剧的背景下,作为河口海岸重要子系统的三角洲正在发生快速变化。长江三角洲地处长江入东海交汇处,是中国最重要的经济核心区之一,对邻近区域乃至整个长江经济带经济社会发展都起着重要作用。由于全球变暖、海面上升和强烈人类活动引发了三角洲系统状态转换,因此以往基于恒定系统状态而获得的有关长江三角洲的认识已不能满足未来需求,迫切需要对未来海面变化、极端事件、流域与河口工程影响下的三角洲物质循环条件、物理过程、地貌冲淤演化、源-汇格局调整等科学问题进行深入研究。在三角洲系统行为、未来演化趋势的预测能力建设中,应重视从海面到海底的综合立体观测系统的发展,以获取关键数据;基于三角洲系统的时、空演化特征,建立三角洲本征态和衍生态的谱系理论。未来需针对系统状态转换而调整原先的经济社会发展模式,以便保护自然资源、重建生态系统,更好地支撑长江经济带发展,重绘长江三角洲发展蓝图。     

工程养护海滩对"803"风暴潮的响应过程研究

研究养护海滩对风暴潮的响应过程在人工养滩工程设计与施工中具有重要意义。老龙头养护海滩在竣工半个月后遭遇“803”风暴潮,导致岸滩滩肩最大蚀退 6.5 m,沙坝坝顶最大下蚀 1.2 m。在现场测量的基础上,利用 XBeach 建立风暴潮过程 的老龙头海滩海床演变模型,研究结果表明： （1） XBeach 模拟结果与实际地形变化侵淤趋势一致,风暴潮期间人工沙坝均向岸移动,但模拟结果的侵蚀程度更大,海滩响应更加剧烈; （2） 强浪条件下人工沙坝的透射系数为 0.29~0.42,常浪条件下透射系数为 0.45~0.95,因而人工沙坝在大浪条件下掩护作用更佳; （3） 风暴潮期间人工沙坝附近破波显著,坝顶流速明显增大,最大可达 1.21 m/s,是无人工沙坝情况下的 2.3 倍,而在人工沙坝向岸侧,因波能提前耗散,流速减为 0.28 m/s,是无人工沙坝时的 0.4 倍,且没有产生离岸流。老龙头养护工程整体泥沙损失较少,易于恢复.     

不同光生物反应器培养坛紫菜 丝状体的比较研究

Vegetative cells of Porphyra haitanensis sporophytes were grown in a bubble-column and a draft-tube internal-loop airlift bioreactor at 20℃ with an illuminance of 40μmol photons m-2 s-1 for 20days. The draft-tube internal-loop airlift bioreactor yielded maximum cell density of 4850mg DCW (Dried Cell Weight)/L and higher growth rate of 0.094/d, compared to the bubble-column, 3950mg DCW/L and 0.086/d, respectively. The advantages were related to the more homogeneous fluid dynamic characteristics in the draft-tube internal-loop airlift bioreactor than the bubble-column bioreactor.     

基于等角比例投影的球面三角四叉树剖分模型

将人不可及的观测统称为遥感,使地面传感器成为遥感的一部分.提出遥感科学与技术的基本内容,包括传感器研制、遥感数据获取、数据处理、信息提取和应用5个部分.其理论基础是辐射传输过程模拟与反演,贯穿于各个组成部分.数据的可视化及传输发布存在于从数据获取到应用的各个环节.遥感科学与技术正处于快速发展时期,各个方面都有前沿问题.辐射传输理论中的尺度和多角度问题,地形对辐射和图像几何影响及相应的多源多时相数据的匹配问题,遥感信息提取中自动化和目视解译的结合以及信息提取新策略问题,遥感与基于过程模拟的气候一水文-生态模式相结合的四维数据同化技术等是当前遥感科学与技术发展中的重要学科前沿.四维数据同化技术是突破遥感瞬时信息获取、实现图像与机理模型有机结合、改善自身数据产品质量和促进地学大范围模拟准确性的重要发展方向,能增强遥感对全球变化科学的贡献.     

A numerical scheme for morphological bed level calculations

The typical equation for bed level change in sediment transport in river, estuary and near shore systems is based on conservation of sediment mass. It is generally a nonlinear conservation equation for bed level. The physics here are similar to shallow water wave equations and gas dynamics equation which will develop shock waves in many circumstances. Many state-of-art morphological models use classical lower order Lax–Wendroff or modified Lax–Wendroff schemes for morphology which are not very stable for long time sediment transport processes simulation. Filtering or artificial diffusion are often added to achieve stability. In this paper, several shock capturing schemes are discussed for simulating bed level change with different accuracy and stability behaviors. The conclusion is in favor of a fifth order Euler-WENO scheme which is introduced to sediment transport simulations here over other schemes. The Euler-WENO scheme is shown to have significant advantages over schemes with artificial viscosity and filtering processes, hence is highly recommended especially for phase-resolving sediment transport models.