黄河三角洲沿岸海浪风暴潮耦合作用漫堤风险评估研究

海浪、风暴潮是重要的海洋灾害因子,过去人们主要对这些灾害因子本身进行研究,而对它们作用的承灾体研究甚少。实际上,只有它们作用的承灾体遭到破坏,才产生海洋灾害。本研究的目的就是要针对海浪风暴潮漫堤灾害,提出漫堤灾害的风险评估标准及风险评估方法和程式,为沿海防灾减灾提供科学依据。针对黄河三角洲示范区,根据漫堤程度,提出了漫堤灾害风险等级标准,并基于建立的海浪和风暴潮潮汐数值模式及长期预测结果,提出了风险评估方法和程式步骤。对黄河三角洲近岸海域主要堤段进行了多年一遇和典型台风过程漫堤灾害的风险评估。得到的结果是:该区沿岸海堤在风暴潮水位下一般都不能发生水位漫堤现象,只有加上波浪作用时,才会出现海水漫堤;当发生五十年一遇的风暴潮、浪时,多数的海堤的风暴潮、浪漫堤灾害风险在3—4级,即有效波高的浪已爬上或接近爬到堤顶;9216和9711号台风所产生的风暴潮、浪灾害约为150—200年一遇的情况。从实际情况看,本研究中提出的漫堤风险评估标准、评估方法是可行的,评估结果为有效防减海浪风暴潮漫堤灾害造成的损失提供了参考。     

海南岛东南部潟湖台风事件沉积记录

研究海岸潟湖沉积记录可恢复器测记录之前和史前时期热带气旋活动的频率和强度信息。本文试图通过分析潟湖沉积揭示南海北部地区的古台风活动信息,以海南岛东南部两个潟湖的钻孔沉积物为研究对象,选取沉积物粒度、有机质和碳酸盐含量等参数建立台风事件的鉴别指标,同时借助²¹⁰Pb CRS计年模式确定了沉积物柱状样的沉积速率和年代序列,对海南岛东南部的古风暴活动进行了分析。结果显示,柱状岩心清晰地记录了海南省东南部过去350年期间的35次特大风暴潮事件。基于历史文献和沉积记录的风暴沉积事件恢复了近350年来的风暴活动历史,发现海南省东南部特大风暴事件频数与厄尔尼诺强度有显著关系,同时还可能受到太平洋涛动（PDO）、北大西洋涛动（NAO）和太阳黑子活动等多种气候因素的综合影响。本文研究表明,结合风暴沉积记录和历史文献资料可为恢复海岸带地区长时间尺度高分辨率的古风暴活动规律提供有效信息。     

基于CEL法的埋深海底管道受坠物撞击损伤分析

海底管道一旦受到坠物撞击损伤,会造成严重的环境污染及经济损失,为保证管道在运行期间的安全性,常对其进行埋深处理。对于有埋深的海底管道,坠物的撞击会造成管道上覆土体的大变形,在数值模拟中会导致网格畸变,甚至无法收敛。耦合欧拉-拉格朗日法(CEL法)可有效处理土体大变形问题,本文基于此方法建立了坠物-管道-土体有限元模型,分析了坠物撞击速度、质量、形状、海床土体性质(弹性模量、内摩擦角、黏聚力)、埋深对海底管道塑性变形的影响。结果表明,管道的凹痕深度随坠物撞击速度和质量的增加而增加;坠物与海床土体及管道接触面积越小,管道的凹痕深度越大;管道的埋置深度及海床土体的性质对吸收坠物的撞击能量有直接关系:海床土体的强度越高、埋深越大,管道所受到的损伤程度越小。分析结果可为管道的设计与防护工作提供科学依据,且与现行规范比较,本文方法更加经济、合理。     

FY-4A卫星海域云图图像增强融合方法研究

FY-4A卫星是我国目前最先进的气象卫星,为缓解光照对其可见光和红外云图影响,增强图像质量和显示细节,通过分析中央气象台发布的FY-4A卫星云图中可见光和红外云图资料,指出云图可见光和红外云图存在极强互补性的特征,提出一种基于灰度均值的自适应非线性Gamma图像增强融合方法。仿真实验结果指出利用本文方法得到的融合云图拥有显示云的更多细节和识别云层云类的特点。该方法有效性的验证,为21世纪海上丝绸之路气象预报保障提供了新的云图识别处理技术。     

离子色谱法测定海水中氯离子和硫酸根离子

氯离子和硫酸根离子是海水中重要的无机阴离子,在研究海洋生态变化、海洋循环作用过程与海洋全球气候变化等领域具有重要的指示意义。其测定方法较多,但缺少相应的测试方法。本文对测定海水中Cl^-,SO₄^2-的离子色谱方法进行了优化,选用IonPacAS14碳酸盐选择性离子色谱柱,以3.5 mmol/L Na₂CO₃+1 mmol/L NaHCO₃为流动相,可消除海水样品中碳酸盐及其他阴离子的干扰。该方法对Cl^-检出限为0.29 mg/L,线性相关系数r²=0.999 2,对SO₄^2-检出限为0.42 mg/L,线性相关系数r²=0.997 9。样品的加标回收率在95%~102%,Cl^-和SO₄^2-的相对标准偏差分别为1.92%和4.18%。该方法简便、迅速、灵敏、准确度高,可满足批量海水样品中Cl^-与SO₄^2-的准确测试。     

铵锌镉还原法测试硝酸盐氮、氧同位素方法研究

本研究利用铵锌镉还原法将海水、湖水和自来水水体中硝酸盐转化为N₂O气体测试氮、氧同位素, 结果表明当反应体系的pH值在6～8之间, NO₃^-还原为NO₂^-的转化率大于95%, NO₂^-还原为N₂O的转化率大于99%。配置5种丰度的硝酸盐氮、氧同位素标样, 将实验结果与理论值绘制校准曲线, 氮同位素校准曲线斜率为0.48, 相关性良好(R²=0.999 8), 5种丰度δ¹⁵N_N2O标准偏差在0.18‰～0.43‰之间(n=5);氧同位素校准曲线斜率为0.70, 相关性良好(R²=0.999 6), 5种丰度δ¹⁸O_N2O标准偏差在0.27‰～0.46‰之间(n=5)。铵锌镉还原法与镉柱还原法测定硝酸盐氮、氧同位素结果的精密度和准确度一致, 同时海水、湖水和自来水3种不同类型水样的硝酸盐氮、氧同位素测试数据满足实验要求, 而且在实验流程的简洁性和高效性方面更具优势。     

“桑吉”号泄漏物质扩散与漂移数值模拟预测

基于ROMS(Regional Ocean Modeling System)模式,对西北太平洋海域进行了水平分辨率高达4km的水动力环境数值模拟,该分辨率可以很好地分辨我国东海陆架环流以及中尺度涡旋等过程,此外模式考虑了8个分潮,模式结果很好地再现了黄、东海陆架环流等。基于模式结果,对"桑吉"号泄漏物质可能的扩散和迁移轨迹进行了数值模拟分析。在"桑吉"号沉船位置的表、底Ekman层内,释放拉格朗日粒子和示踪物来示踪"桑吉"号泄漏物质的可能影响范围。拉格朗日粒子和示踪物模拟结果表明:在未来3个月,"桑吉"号泄漏物质对我国黄海的影响较小,其主要随着对马暖流进入日本海和随着黑潮进入日本九州以南的太平洋海域。随着冬、春的季节转换,三个月后,北风会减弱,减弱风场的试验表明,风场减弱会减少泄漏物质向黄海的输送。5月份后黄海冷水团逐渐形成,由于斜压效应,在黄海深层水中会逐渐建立起气旋式环流,从而进一步阻碍了"桑吉"号泄漏物质向黄海的输送,该气旋式环流有利于"桑吉"号泄漏物质通过对马海峡向日本海的输送,而会抑制底层泄漏物质向我国黄海西侧的输送。     

海气动量通量研究综述

海气界面动量通量也称为风应力,是海流和表面海浪的主要驱动力,是海洋从大气获得动量的重要途径。因此,合理可靠的海洋表面风应力的参数化对于海洋、大气和波浪以及气候模式的准确预报都具有非常重要的科学意义和实用价值。对风应力拖曳系数的参数化是风应力参数化的主要内容。近来的观测发现,风应力拖曳系数随着风速的增加出现了先增后减的趋势,同时还与海面的波浪状态以及海流有关。基于观测或理论分析,目前已经得到了一系列的风应力拖曳系数计算方法或公式,有的考虑了海浪的作用,有的没有,但这些方案大都是适合中低风速,在高风速下的适用性还有待检验。本文回顾了目前在海气动量通量观测和参数化方面的研究进展,并建议应增加高风速下风速、海流以及海浪等的同步观测,以进一步完善风应力参数化方案。     

Smectite formation in metalliferous sediments near the East Pacific Rise at 13°N

A 43 cm long E271 sediment core collected near the East Pacific Rise(EPR) at 13°N were studied to investigate the origin of smectite for understanding better the geochemical behavior of hydrothermal material after deposition.E271 sediments are typical metalliferous sediments. After removal of organic matter, carbonate, biogenic opal,and Fe-Mn oxide by a series of chemical procedures, clay minerals(2 μm) were investigated by X-ray diffraction,chemical analysis and Si isotope analysis. Due to the influence of seafloor hydrothermal activity and close to continent, the sources of clay minerals are complex. Illite, chlorite and kaolinite are suggested to be transported from either North or Central America by rivers or winds, but smectite is authigenic. It is enriched in iron, and its contents are highest in clay minerals. Data show that smectite is most likely formed by the reaction of hydrothermal Fe-oxyhydroxide with silica and seawater in metalliferous sediments. The Si that participates in this reaction may be derived from siliceous microfossils(diatoms or radiolarians), hydrothermal fluids, or detrital mineral phases. And their δ30 Si values are higher than those of authigenic smectites, which implies that a Si isotope fractionation occurs during the formation because of the selective absorption of light Si isotopes onto Feoxyhydroxides. Sm/Fe mass ratios(a proxy for overall REE/Fe ratio) in E271 clay minerals are lower than those in metalliferous sediments, as well as distal hydrothermal plume particles and terrigenous clay minerals. This result suggests that some REE are lost during the smectite formation, perhaps because their large ionic radii of REE scavenged by Fe-oxyhydroxides preclude substitution in either tetrahedral or octahedral lattice sites of this mineral structure, which decreases the value of metalliferous sediments as a potential resource for REE.     

Establishment and application of an intelligent treating method for oil spill identification

In the identifying process of an oil spill accident, manual integral and artificial visual comparison are commonly used at present to determine the oil spill sources, these methods are time-consuming and easily affected by human factors. Therefore, it is difficult to achieve the purpose of rapid identification of an oil spill accident. In this paper, an intelligent method of automatic recognition, integration and calculation of diagnostic ratio of Gas Chromatography-Mass Spectrometer (GC/MS) spectrum are established. Firstly, four hundreds of samples collected around the world were analyzed using a standard method and Retention time locking technology (RTL) was applied to reduce the change of retention time of GC/MS spectrum. Secondly, the automatic identification, integration of n-alkanes, biomarker compounds, polycyclic aromatic hydrocarbons and calculation of the diagnostic ratios were realized by MATLAB software. Finally, a database of oil fingerprints were established and applied successfully in a spill oil accident. Based on the new method and database, we could acquire the diagnostic ratios of an oil sample and find out the suspected oil within a few minutes. This method and database can improve the efficiency in spilled oil identification.