Numerical study of sand scour with a modified Eulerian model based on incipient motion theory

Application of the standard Eulerian model to simulations of sand scour results in unrealistic phenomena. Therefore, the present work develops a modified Eulerian model based on sand incipient motion theory. The modified model is applied for simulating a two-dimensional single vertical jet and a moving planar jet. The simulation results generally demonstrate fairly good agreement with published results of scour profiles and the velocity contours of the water and sand phases. In addition, equations to describe self-similar scour profiles for the moving planar jet cases are given. The results demonstrate that the modified model efficiently and accurately simulates the two-dimensional sand scour produced by jets, particularly for the moving jet cases.     

海洋浮游微食物网结构及其影响因素

微食物环是海洋生态系统中重要的物质和能量过程,是传统食物链的有效补充。微食物环研究是当前海洋生态学研究的热点之一,但对其结构的系统研究较少,海洋微食物网结构在2000年才被Garrison提出。尽管微食物网各个类群的丰度在不同海洋环境中有相对变化,但是这些变化都处于一定的范围之内,其丰度结构约为纤毛虫10 cell ml-1、鞭毛虫103 cell ml-1、微微型真核浮游生物104 cell ml-1、蓝细菌104-5 cell ml-1、异养细菌106 cell ml-1、病毒107 particle ml-1。海洋浮游食物链中捕食者和饵料生物粒径的最佳比值为10:1,实际研究中该比值会略低,例如纤毛虫与其饵料的粒径比值为8:1,鞭毛虫为3:1。Pico和Nano浮游植物的丰度比（Pico:Nano）是研究微食物网结构的指数之一,该指数具有不受研究尺度影响的优点,可用于研究区域性和全球性微食物网结构。近年来,学者们从多角度对海洋微食物网的结构开展了研究,不同海区微食物网各类群丰度、生物量的时间和空间变化研究有很多报道,微食物网的结构可受空间、季节、摄食、营养盐等多种因素影响。在对不同空间微食物网的研究中,学者往往研究不同物理性质的水团中各类群生物丰度的不同,以此来表征微食物网结构的不同;同一海区微食物网结构的季节变化也是使用各个类群丰度和生物量的变化来表示,该变化主要受水文环境因素影响。摄食者对微食物网各类生物的影响通过三种途径：1. 中型浮游动物摄食;2. 中型浮游动物摄食微型浮游动物,通过营养级级联效应影响低营养级生物;3. 中型浮游动物通过释放溶解有机物、营养盐影响细菌和低营养级生物。浮游植物通过产生化感物质和溶解有机物影响微食物网结构,而营养盐的浓度及变化则可以对微食物网产生直接或间接影响。     

利用经验正交函数数据插值法重构东中国海叶绿素a质量浓度场

利用经验正交函数数据插值法(Data INterpolating Empirical Orthogonal Functions)重构由MODIS-Aqua卫星提供的三级产品叶绿素a质量浓度,得到了从2003—2009年东中国海叶绿素a质量浓度的月平均场。东中国海近岸叶绿素a质量浓度7 a平均值明显高于外海。对叶绿素a质量浓度季节平均场进行分析研究表明,东中国海叶绿素a质量浓度主要受长江径流、海表水温和季风的影响。对叶绿素a质量浓度异常场进行EOF分析表明,第一模态方差贡献为37.8％,空间分布显示,在长江口东北部出现叶绿素a质量浓度异常高值区,时间变化以半年和半年以下周期为主;第二模态方差贡献为21.4％,空间分布显示,在长江口东部出现叶绿素a质量浓度异常高值区,时间系数主要表现为年际变化。     

基于VMD和WinLSP相结合的GNSS-R海平面高度估测模型

全球导航卫星系统反射（Global Navigation Satellite System-Reflectometry,GNSS-R）技术是一种新兴的监测海平面高度变化的技术。本文依据GNSS-R技术中的信噪比分析法的原理,通过分析其分离趋势项和提取振荡频率的过程,建立了新的估测模型以提高反演精度。针对传统模型存在的信号分离不佳的问题,本文提出使用变分模态分解（Variational Mode Decomposition,VMD）算法替换传统的最小二乘拟合法（Least Squares Fitting, LSF）进行趋势项分量的分离。在此基础上,本文引入基于凯塞窗函数改进的LSP（Lomb-Scargle Periodogram）频谱分析法（记为WinLSP）来减弱因频谱泄露带来的反演误差。在瑞典翁萨拉的GTGU站和美国阿拉斯加州的SC02站开展的海平面高度反演实验结果表明,本文建立的估测模型相比于传统模型具有更高的反演精度。基于VMD+WinLSP估测模型得到的GTGU站反演结果的均方根误差（RMSE）、相关系数和反演点数分别为4.70 cm、0.98和5 647。与传统的LSF+LSP估测模型相比,反演精度和GNSS数据利用率分别提高了约29.7%和15.0%。SC02站的RMSE、相关系数和反演点数分别为14.34 cm、0.99和1 785,反演精度和GNSS数据利用率分别提高了约12.3%和9.4%。     

南极菲尔德斯半岛潮间带沉积物细菌的多样性及分离菌产酶测定

摘要:南极菲尔德斯半岛具有多种不同特征的生态地理微环境,如长城科考站、企鹅岛、生物湾与黄金湾流域、半岛南部、碧玉滩等。这些区域因水文地质、动植物分布、人类活动程度等不同而具有明显的生态地理差异。本研究从这些微环境海岸潮间带采集了7份代表性沉积物样品,采用16S rRNA基因高通量测序方法,对其细菌类群的多样性以及环境理化因子的影响进行了比较分析;同时采用常规可培养鉴定方法,对样品的分离菌株产酶状况进行了初步测定。结果表明：整体上看,所有样品的细菌类群主要分布在45门、104纲、442属当中,表现出比较高的多样性。其中,优势菌门Proteobacteria主要分布在半岛南部、碧玉滩和生物湾潮间带沉积物物中,优势菌门Bacteroidetes主要分布在企鹅岛两侧和黄金湾潮间带沉积物,长城站潮间带沉积物的优势门为Firmicutes。相似生态微环境的潮间带沉积物具有不同的优势菌门和纲;而不同生态微环境潮间带沉积物却具相同的优势菌门和纲。有机氮（TON）、NH4+-N、NO3--N、PO43--P、NO2--N含量与企鹅岛两侧、生物湾、黄金湾潮间带沉积物的菌群多样性具有相关性,其中TON对生物湾样品的影响最大,而有机碳（TOC）对所有样品的影响较小。分离菌株的产酶实验表明：在企鹅岛、生物湾、黄金湾等动物频繁出没的潮间带样品中,蕴藏着一批产淀粉酶、酪蛋白酶、脂肪酶、七叶苷酶、过氧化氢酶能力较强菌株,这为今后进一步的应用开发提供了宝贵的低温产酶菌株来源。 关键词: 菲尔德斯半岛; 潮间带沉积物; 细菌类群多样性; 产酶菌株     

The 2020/21 Extremely Cold Winter in China Influenced by the Synergistic Effect of La Niña and Warm Arctic

In the first half of winter 2020/21,China has experienced an extremely cold period across both northern and southern regions,with record-breaking low temperatures set in many stations of China.Meanwhile,a moderate La Ni?a event which exceeded both oceanic and atmospheric thresholds began in August 2020 and in a few months developed into its mature phase,just prior to the 2020/21 winter.In this report,the mid?high-latitude large-scale atmospheric circulation anomalies in the Northern Hemisphere,which were forced by the negative phase of Arctic Oscillation,a strengthened Siberian High,an intensified Ural High and a deepened East Asian Trough,are considered to be the direct reason for the frequent cold surges in winter 2020/21.At the same time,the synergistic effect of the warm Arctic and the cold tropical Pacific(La Ni?a)provided an indispensable background,at a hemispheric scale,to intensify the atmospheric circulation anomalies in middle-to-high latitudes.In the end,a most recent La Ni?a prediction is provided and the on-coming evolution of climate is discussed for the remaining part of the 2020/21 winter for the purpose of future decision-making and early warning.     

獐子岛岩相潮间带大型海藻有机碳含量及δ13C值的季节变化特征

为研究岩相潮间带大型海藻有机碳含量及δ~(13)C值的季节变化特征,分别于2016年11月(秋)和2017年2月(冬)、5月(春)、8月(夏)对獐子岛岩相潮间带(39°01′E,122°43′N)的大型海藻进行调查,并对其有机碳含量和δ~(13)C值进行分析。结果表明:共鉴定出大型海藻3门49种,其中红藻门24种,占总数的48.98%;褐藻门17种,占总数的34.69%;绿藻门8种,占总数的16.33%。大型海藻种类数为春季(35种)冬季(24种)=夏季(24种)秋季(23种)。不同种类海藻体内的有机碳含量为15.54%～35.03%,δ~(13)C值在–33.42‰～–7.43‰之间变动。不同季节海藻体内有机碳含量为冬季春季夏季秋季,δ~(13)C值为夏季春季冬季秋季。     

山东省栖霞牙山花岗闪长岩岩石地球化学特征及成因探讨

栖霞牙山地区地处华北地台东部,对该区的似斑状花岗闪长岩体所作的岩石地球化学研究表明,该区岩石为钙碱性偏铝质岩石;微量元素MORB标准化蛛网图显示富集大离子亲石元素Ba、Sr,亏损高场强元素Nb、Ta、Hf、Y;K/Rb比值为295.34~388.88,Rb/Sr比值为0.21~0.29;稀土元素蛛网图表现为较平滑的具微弱负Eu异常向右陡倾的稀土元素配分模式曲线,∑LREE/∑HREE为9.14~12.22,显示轻重稀土元素分异较好。结合构造背景分析,认为牙山花岗闪长岩体为早白垩世太平洋板块向欧亚板块俯冲诱发的地幔柱活动,造成地幔底辟,引起地壳部分熔融,形成壳幔混合岩浆并进一步侵入形成。     

Characteristic analysis on oxygen isotopic tracer in the East China Sea and waters to east of the Ryūkyū-guntō

Samples of O isotopic tracer were mlleMed at Sections P₃,P₂₅,P_cM-t/2-E and P_CM-1/2.w in both the Fast China Sea and the area to the east of the Ryūkyū-gunto during October-November,1991.Analytical results of the δ¹⁸O are as follows: (1) In the Kuroshio area,the δ¹⁸O isolines are almost parallel to the 200 m isobath.The value of δ¹⁸O is negative and reaches minimum mt the main axis of the Kuroshio,and increases on both sides.(2) In the Taiwan Warm Current (TWC) area there is a high δ¹⁸O tongue extending to the northeast.(3) In the area near the coast,the distribution of δ¹⁸O isoline shows that the Changjiang River runoff diffuses seaward and the land-ocean isotopic effect from the nearshore to the offshore.(4) The values of δ¹⁸O are from -1.0×10^-3 to -0.5×10^-3 in the shelf.(5) There is a low mre of δ¹⁸O value(<-1.6×10^-3) at the 600 m layer in the Kuroshio area,which is quite in accord with the existence of a low salinity mre (S G 34.30) between the 600 and 800 m layers in the same area.Finally,the mrrelations of the δ¹⁸O with the salinity and temperature,the upwelling and so on are discussed.     

磷酸盐现场自动分析仪化学工艺优化研究

本文结合营养盐现场自动分析仪的研制,研究了磷酸盐分析所南各种试剂的用量及其作用,重点研究了低浓度磷酸盐的浓度与吸光值之间的关系以及温度对完全反应时间的影响,给出了０．００６～０．１２０ｍｇ／Ｌ范围内ＰＯ４－Ｐ浓度与吸光值的线性函数关系和较合适的完全反应温度,并且提出了现场自动分析仪的两点定标方法。