Russian investigations in the field of atmospheric radiation in 2011–2014

A short survey prepared by the Russian Commission on Atmospheric Radiation contains the most significant results of work in the field of atmospheric-radiation studies performed in 2011–2014. It is part of the Russian National Report on Meteorology and Atmospheric Sciences prepared for the International Association on Meteorology and Atmospheric Sciences (IAMAS)¹. During this period, the Russian Commission on Atmospheric Radiation, jointly with the concerned departments and organizations, organized two International Symposiums on Radiation and Dynamics (ISARD-2011 and ISARD-2013). At these conferences, the central problems in modern atmospheric physics were discussed: radiative transfer (RT) and atmospheric optics; greenhouse gases, clouds, and aerosols; remote methods of measurements; and new measurement data. This survey presents six directions covering the whole spectrum of investigations performed in the field of atmospheric radiation.     

Retrieving sea-wave spectra using satellite-imagery spectra in a wide range of frequencies

A method to register sea-wave spectra using optical aerospace imagery has been developed. The method is based on the use of retrieval operators both in areas of high and low spatial frequencies, including the areas of spectral maximum. The approach to adjust and validate the method developed using sea truth data obtained by string wave recorders has been suggested. This paper presents the results of using the suggested method to study sea-wave spectra using high-resolution satellite imagery for various water areas under different conditions of wave generation.     

中国沿海多鳞四指马鲅(Eleutheronema rhadinum)与四指马鲅(E. tridactylum)形态与遗传位点差异分析

多鳞四指马鲅(Eleutheronema rhadinum)与四指马鲅(Eleutheronema tridactylum)是四指马鲅属(Eleutheronema)中的名贵经济鱼类,具有良好的养殖开发前景。本文对中国沿海多鳞四指马鲅与四指马鲅群体的26个形态特征值进行了多变量比较分析,提取了7个主成分,累计贡献率达到91.112%,前三个主成分贡献率分别为28.759%、21.467%、15.469%。多鳞四指马鲅与四指马鲅形态差异主要体现在头背部、尾柄部、背腹轴及头尾轴的特征。利用4个形态学参数建立了2群体判别公式,综合判别准确率高达100%,可作为多鳞四指马鲅与四指马鲅物种资源的初步判定方法。另外,利用简化基因组测序开发出多鳞四指马鲅与四指马鲅SNP标记69207个、In Del标记12884个,丰富了四指马鲅属鱼类遗传结构研究数据。本研究为进一步开展四指马鲅数属物种资源评估与保护、选育、功能基因研究提供基础资料。     

褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)受精卵以及仔鱼期氨基酸与脂肪酸变化研究

为研究褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)发育早期氨基酸和脂肪酸的组成及变化规律,采用GC/MS法等方法分析了褐菖鲉的受精卵、初产仔鱼、前仔鱼期和后仔鱼期四个阶段的氨基酸和脂肪酸组成特点及其含量变化。结果表明:(1)总氨基酸含量从受精卵至初产仔鱼显著下降、前仔鱼期又显著回升、至后仔鱼期再次呈显著下降(P0.05);(2)总游离氨基酸量以初产仔鱼最高,是受精卵的10倍,各期的游离氨基酸占总氨基酸比值为1.4%—20.0%;(3)受精卵中以DHA、C16:0两者实际含量最高,分别为104.88 mg/g和68.74 mg/g,C18:1n-9和EPA次之,分别为41.23 mg/g和27.23 mg/g;(4)褐菖鲉内源性营养阶段被选择性消耗的主要脂肪酸依次为C16:0C18:1EPADHAARA,就脂肪酸的利用率而言MUFASFAPUFA;(5)褐菖鲉仔鱼在开口后的外源营养阶段对脂肪酸的利用率为PUFASFAMUFA,其中DHA相对EPA和ARA被选择性消耗。研究表明,褐菖鲉受精卵的游离氨基酸/总氨基酸比值符合海水鱼类沉性卵的特征,褐菖鲉在早期发育不同阶段对脂肪酸消耗具有不同的选择性,C16:1、C16:0、C18:0和C18:1是褐菖鲉早期发育的主要能源物质,在褐菖鲉开口饵料中添加一定水平的异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸等氨基酸及高度不饱和脂肪酸DHA等是十分必要的。     

白令海夏季浮游植物的群落结构与时空变化

通过1999年和2010年夏季同期7月在白令海(169°E~166°W,50°N~67°N)获取的94份浮游植物样品分析,获得了近十年的始末两个时间节点的浮游植物群落结构与时空变化,探讨了浮游植物群落动态及其与环境因素的关联。研究结果显示,共鉴定浮游植物(>10μm)5门58属153种,分为3个生态类群。硅藻是浮游植物的主体,种类多丰度高,占总种类数目的66.7%,占总丰度的95.2%。鉴于样品属性和空间范围的不同,物种组成有细微差别,丰度有较大差异且空间分布明显不同,高丰度区受控于上层营养盐供给和表层环流系统。优势种从北方温带大洋性硅藻演变为广温广盐性与冷水性硅藻,1999年以西氏新细齿状藻为第一优势种,柔弱伪菱形藻次之;2010年以丹麦细柱藻为第一优势种,冷水性的诺登海链藻次之并在陆架和陆坡占优。浮游植物群落结构较为稳定,由深水群落和浅水群落组成。深水群落分布于太平洋西北部和白令海盆,种类组成以温带大洋性的西氏新细齿状藻、长海毛藻、大西洋角毛藻和广布性的菱形海线藻、扁面角毛藻、笔尖根管藻为主,丰度低,种间丰度分配均匀,优势种多元化,物种多样性高;浅水群落分布于白令海陆坡和陆架,主要由冷水性的诺登海链藻、叉尖角毛藻、聚生角毛藻和广布性的丹麦细柱藻、旋链角毛藻组成,丰度高,种间丰度分配不均匀,优势种突出,物种多样性低。白令海夏季浮游植物种类组成及丰度变化直接受控于表层环流、营养盐、春季冰缘线等环境因素。     

利用父母本微卫星标记估计大菱鲆(Scophthalmus maximus L.)幼鱼生长性状的遗传参数

The estimation of genetic parameters has played an important role in animal selective breeding for growth traits.Recently studies show that molecular markers can be incorporated into genetic evaluations. In order to improve the performance of an incomplete pedigree(i.e, only parents are known) in the genetic evaluations, 12 microsatellite markers have been applied in the estimation of the genetic parameters for body weight in a farmed population(n=1 890) of juvenile turbot(Scophthalmus maximus L.). A new relatedness called parental molecular relatedness(PMR) is estimated based on results of genotyping of 48 parents(31 males, 17 females) with microsatellites markers. The feasibility of PMR in estimation of genetic parameters is verified by comparison with pedigree related(PR) which is obtained from a complete pedigree. The results demonstrate that a high correlation(0.872) between them is found. Heritabilities are estimated using the PMR(0.52±0.13) and PR(0.55±0.22) with the same animal model. A cross-validation shows that the predictive abilities of models using the PMR and the PR are identical(0.81). From that, a conclusion can be made that PMR and PR predicted genetic values equally well in a population of juvenile turbot. Therefore PMR can be applied as an alternative of the PR when only parents are known. However, for a better performance, more markers and more families should be included in a further study.     

基于面向对象影像分析方法的我国西沙珊瑚礁地貌单元信息提取

珊瑚礁地貌单元的空间分布对于理解珊瑚礁生态系统的地质构造过程具有重要作用。然而,基于像素的影像分析方法往往获取不到较高精度的分类结果。本文基于面向对象的影像分析方法,利用Landsat 8卫星影像数据对我国西沙地区的珊瑚环礁进行了地貌单元的遥感信息提取。借鉴于美国千年珊瑚礁测绘项目的工作成果,本文首先针对研究区特点定义了十类珊瑚礁地貌单元类型。然后,基于对象的多层次关系特点,并综合利用对象的光谱、形状、上下文关系等特征,建立合适的分类规则集,获取了研究区较大尺度的珊瑚环礁地貌分区图,其分类精度普遍高于80%。虽然研究结果表明基于面向对象的影像分析方法可以有效的进行珊瑚礁遥感信息提取,但其规则集的可移植性仍需要今后的工作加以改善。     

基于灵敏度分析的海洋油气资源BP神经网络预测模型的优化

作者针对BP神经网络结构设计中存在的问题,提出利用灵敏度分析方法对BP神经网络预测模型进行优化。通过BP算法与参数灵敏度分析的结合,寻找网络输入属性与输出属性之间的影响因子;在保证精度的前提下优选网络输入属性,简化网络结构,以增强网络的泛化能力,减少人为主观因素对网络设计的影响。最后以海洋油气资源预测为例,结合实测资料建立BP神经网络预测模型并进行了优化及预测精度评价,表明优化后的模型既能有效提高油气资源预测结果的稳定性,又不损失预测精度。     

基于20a卫星高度计数据的黑潮变异特征

黑潮作为一支典型的西边界流,其路径变化特征及其相关的物理现象对于渔业和航海有着不可忽视的影响。本文基于改进的特征线方法,利用1992~2012年的高度计绝对动力地形数据提取了整个黑潮流区逐月的黑潮主轴和边界位置,并对沿轴速度、主流宽度、表层水体输运以及路径标准差等黑潮特征量进行了分析研究。结果表明,黑潮整体的沿轴速度在夏秋季较大,最大值可达0.95 m/s,而在冬季的速度较小;黑潮主流宽度在10、11月份达到最大值;黑潮表层水体输运在夏季最大,春秋两季次之,冬季最小。沿黑潮流路分区域对黑潮特征进行分析,结果表明,越往黑潮下游,其沿轴速度、主流宽度和表层水体输运越大,同时沿轴速度和表层水体输运量最大值出现的时间也越晚,黑潮主轴位置相对于其多年平均的偏离程度越大,且随时间波动也越强烈。     

夏季辽东湾西部海域大型底栖动物群落结构与多样性

为了解夏季辽东湾西部海域大型底栖动物群落结构与多样性,作者于2009年8月对六股河口外海域15个站位进行了大型底栖动物调查。整个研究海域共采到大型底栖动物124种,其总平均丰度为(2824±1537)个/m2,总平均生物量为(22.01±38.58)g/m2。利用相对重要性指数和优势度指数所确定的前三位优势种一致,分别为二齿半尖额涟虫(Hemileucon bidentatus)、深钩毛虫(Sigambra bassi)和独指虫(Aricidea fragilis),其余优势种存在细微差异。各站位香农-维纳多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数均呈现河口和中部海域低,近岸和外围海域高的分布规律。在50%相似度水平上,可将研究海域划分为4个群落。研究结果表明:研究海域底栖环境整体清洁,底层水环境因子对大型底栖动物群落的影响较弱。