砾石单元法与SPH耦合模型在数值波浪水槽中的应用研究

为研究以流体粒子描述波浪运动,以固体单元描述砾石运动的两相介质大变形运动,在港口、海岸工程科学研究中具有重要意义。本文提出砾石单元法（GEM）,介绍了光滑粒子动力学方法（SPH）和GEM的基本原理,阐述了GEM与离散单元法（DEM）的异同之处,说明了采用SPH方法与GEM构建波浪砾石耦合运动数学模型的方法和过程。应用SPH方法建立数值波浪水槽,用GEM模拟波浪作用下堆积砾石的滚落、坍塌变形,构建了SPH方法与GEM耦合数学模型。模拟了水槽造波和波浪生成过程和波浪作用下砾石的滚落、坍塌变形,并与物理模型试验成果进行了比较,结果基本吻合。本文提出的GEM法具有模拟单相堆积砾石运动和堆积砾石与流体粒子耦合多相介质运动的功能,是对DEM法的补充和改善。本文提出的堆积力学球概念和拟序排列求解方法是砾石单元法的重要组成部分。     

海底表层土导热系数变化规律的试验研究

基于热探针法原理,测试了在杭州湾以东陆架区取得的28个海底表层柱状样0.2、1.0和1.8 m处的导热系数,结合激光粒度分析结果,比较了研究区6种土导热系数的大小,发现含砂量大于10%的粗粒土拥有较大的导热系数。土质类型相同时,含水量和干密度对其导热系数影响显著。杭州湾沉积区、混合沉积区,陆架砂质沉积区表层土导热系数的平均值分别是:1.25、1.45 和1.46 W·m^-1·K^-1,呈现出由近岸向外海增大的趋势。而土样导热系数在垂向的变化表明:水深、埋深等空间分布因素对海洋土的热物性没有直接影响。     

北太平洋热带水体积的年际变化及其变化机制

利用EN4(the UK Met Office EN4.2.1 analyses)盐度数据发现北太平洋副热带高盐中心——北太平洋热带水(NPTW)的海表面积与体积在2000—2008年、2014—2017年存在下降趋势,2008—2014年期间存在上升趋势,进一步的研究表明,这些变化与太平洋年代际震荡(PDO)的位相转换紧密相关。利用淡水通量数据以及ECCO2(Circulation and Climate of the Ocean, Phase II)流场数据计算分析后表明,淡水通量对NPTW的变化贡献较小,而水平输运对NPTW的表面积以及体积变化贡献较大,这与PDO正(负)位相期间北赤道流(NEC)的向北(南)摆动有关。     

基于机器学习的海洋环境预报订正方法研究

结合中尺度数值模式 WRF 预报数据和 ERA5 再分析资料,利用机器学习方法对 WRF 预报场的风场、温度、气压进行预报订正。采用 ERA5 作为真值,与原始 WRF 预报相比,利用随机森林模型可以将预报结果整体均方根误差降低 44%以 上,利用深度神经网络模型可以将预报结果整体均方根误差降低 34%以上。通过随机森林模型实验得到不同输入特征对预报要素的影响程度,分析了关键的预报订正因子。     

国土空间规划的海洋分区研究

国土空间分区作为国土空间规划编制和自然资源统一管理的基础,对整个规划体系具有重要的支撑作用。在统一的国土空间规划体系下,用海分区既有其独立性与特殊性,也面临着陆海统筹、生态文明建设、海洋高质量发展等政策提出的 新要求。文章系统梳理了 1983 年以来海洋功能分区体系 4 次演变历程,结合国土空间规划改革对分区体系的内在需求,指出海洋功能分区体系存在未覆盖海域全域,分区层级的尺度、分工、内容和结构与国土空间规划的要求不一致,分区方案未考虑用途管制的需求,以及陆海统筹不足等问题。在剖析现有各类规划政策分区、管制分区和功能分区在国土空间规划体系中的定位和作用的基础上,提出以海洋主体功能区为基础,海洋生态红线为底线,以原海洋功能区划分区为主体,将无居民海岛纳入规划范围,并在生态、农业、城镇空间的大框架下统筹协调海陆分区,形成国土空间规划中的海洋分区体系。全国和省级国土空间规划统筹海陆主体功能,划定主体功能区,并建立海洋产业保障区名录、无居民海岛保护与利用名录和海洋自然保护地名录。市县级国土空间规划划定“功能+管制”的利用分区,共划分出海洋保护区、海洋发展区和海洋保留3个一级分区以及核心保护区、一般控制区、海水增养殖区等 12 个二级分区。     

人工海岸生态化改造及修复效果评价指标体系研究

海岸作为海洋资源开发、沿海经济发展的重要支撑,大量人口、产业向海岸带区域聚集,高强度的人类活动导致海岸带环境日益恶化、自然岸线严重受损、海岸带资源锐减。海岸整治修复成为保护海岸带生态环境、恢复海岸带资源的重要技术手段。为评价人工海岸生态化改造及整治修复工作效果,基于国内外学者对海岸生态修复的研究成果,综合考虑生态指标、经济指标和功能指标三方面,筛选出50项产出性指标构建人工海岸生态化改造及修复效果评价指标体系,力求科学全面、客观合理地评价人工海岸整治修复效果,为人工海岸生态化改造及整治修复工作的检查、考核以及验收提供参考依据。     

河北省沿海风暴潮特征及成因分析

以秦皇岛、京唐港、曹妃甸、黄骅4个验潮站的实测潮位和逐时风的数据为基础,以2013年河北省政府发布的风暴潮四色警戒潮位值为标准,统计了2008-2017年10 a河北省沿海的风暴潮过程,从警报级别、区域分布、时间分布、天气系统、经济损失5个方面分析河北省沿海风暴潮特征,并从地形、天文潮与天气系统配合、海平面上升、全球变暖引发的气候异常4个方面分析了影响河北省沿海风暴潮的成因,分析得出:受天气系统的影响,7-10月是河北省风暴潮高发时段,且由于河北省岸线分布特点,沧州市沿海受到风暴潮影响的次数最多,唐山和秦皇岛次之,沧州和唐山地区的风暴潮过程多由东北向大风引起,而秦皇岛地区的风暴潮过程多由东南向风引起。     

FY-3C/VIRR中红外图像太阳光污染订正

风云三号C星(FY-3C)上搭载的可见光红外扫描辐射计VIRR (Visible and Infra-Red Radiometer)是继承风云一号卫星光学成像仪器,它在高纬度昼夜交替区域附近由于地平线附近太阳光照射,导致仪器扫描镜和其他部件产生杂散光,导致对地观测图像被污染,尤其VIRR中红外第3通道(3.7 μm)图...     

远洋梭子蟹ITS-1基因片段的序列分析

采用PCR扩增和序列测定等技术,对远洋梭子蟹Portunus pelagicus核rDNA的第一内转录间隔区(internal transcribed spacer 1,ITS-1)的基因片段进行了初步研究。经PCR扩增和序列测定,得到ITS-1基因片段的碱基序列。该物种ITS-1基因片段的大小为552 bp,碱基A、T、G和C的含量分别为23.00%、25.54%、23.91%和27.54%。同时还对近年来ITS-1在十足目动物分子系统学研究中的应用作一概述并列举了已测出ITS-1序列的十足目动物种类。     

基于恒虚警检测的图像声呐目标跟踪

无人化、智能化的目标探测与跟踪是未来水下探测的必然趋势。针对水下移动小目标,通过固定位置的声呐接收的角度与距离二维信息,提出了一套自动跟踪方法。首先,对图像声呐进行恒虚警处理,同时引入时域参量,通过在门限计算中增加之前时间的权重,抑制位置恒定的静态强背景干扰。之后,基于空间上目标的连续运动,提出了小目标的自动跟踪算法。湖试数据实验处理表明：该方法能有效抑制干扰,实现水下小目标的自动探测跟踪。