我国海洋动力灾害研究进展与展望

海洋动力灾害(包括灾害性海浪、风暴潮、海冰、海啸等)是对我国沿海地区造成破坏和损失最大的自然灾害之一。开展海洋动力灾害研究具有重要意义和迫切的国家需求。本文回顾我国建国以来在海洋动力灾害研究方向的主要进展,重点针对近年来我国在海洋动力灾害数值模拟预报以及灾害风险评估等方面的进展进行综述,并在此基础上提出未来的发展展望,希望给海洋防灾减灾科研工作者提供参考。     

1949—2019年中国自然地理学与生存环境应用研究进展

自然地理学是一门以基础研究见长的自然科学,其研究对象是与人类生存和发展密切相关的自然环境。中国的自然环境复杂多样,自然地理学家根据国家需求和区域发展在应用基础和应用研究方面同样取得显著成效,为国家重大经济建设、社会发展的规划,宏观生态系统与资源环境保护及区域可持续发展做出了重要贡献。本文总结了1949—2019年中国自然地理学在自然环境区域差异与自然区划、土地利用与覆被变化、自然灾害致灾因子和风险防控、荒漠化过程与防治、黄淮海中低产田改造、冻土区工程建设、地球化学元素异常和地方病防治、自然地理要素定位观测、地理空间分异性识别和地理探测器等方面的实践与应用,指出了未来自然地理学的应用研究方向。     

长三角房价收入比时空演变格局及收敛性研究

房价收入比是衡量房地产健康状况和探测居民住房支付能力的重要指标。以2008—2018年长三角307个区县为研究单元,运用数值-位序法则和趋势面分析对房价收入比的总体分布特征进行探究,利用LISA时间路径分析房价收入比的时空动态性特征,并检验区域房价收入比的收敛性。结果表明： ① 长三角房价收入比总体上呈上升趋势,空间上表现为东高西低、南高北低的格局,上海、浙江、江苏和安徽依次降低。② 上海和浙江南部房价收入比的空间结构更具动态性,而江苏和安徽更加稳定;长三角房价收入比的空间演化整体上具有较强的空间锁定效应和空间整合性。③ 长三角区县房价收入比整体上不存在σ收敛,但各时间段上均存在显著的绝对β收敛,且各省份内部也均存在着俱乐部收敛现象。城市群房价收入比的变动对居民的流动有着重要的指示作用,并具有扩散效应和虹吸效应。加强城市群房地产市场一体化建设,是促进城市群区域一体化发展的有效途径。     

南海表层流场的卫星跟踪浮标观测结果分析

运用卫星跟踪漂移浮标资料分析南海表层海流 ,研究了有关海域的表层海流特征。结果表明 ,秋、冬季入侵南海的黑潮水有一小部分沿台湾南岸折回黑潮主干 ,并有时在台湾西南外海形成反气旋涡旋 ,其余大部分黑潮水西行进入南海内部。吕宋岛西部沿岸流始于 1 3°N以南 ,沿菲律宾西海岸北上抵达吕宋岛西北角 ,与黑潮水混合后西行     

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。     

海洋沉积物重金属生态风险评价方法比较及实例验证——以莱州湾为例

利用2016年8月份莱州湾沉积物中Hg、Cd、Pb、Cu、As、Cr、Zn监测数据,分别利用单因子污染指数法、潜在生态风险指数法、地积累指数法、沉积物质量基准法、尼梅罗综合指数法、污染负荷指数法等6种沉积物重金属风险评价方法进行评价,以比较沉积物重金属生态风险评估方法的适用性与局限性。结果表明,莱州湾表层沉积物中,重金属Hg、Cd、Pb、Cu、As、Cr和Zn含量分别为0.077 4 mg/kg、0.169 mg/kg、12.1 mg/kg、11.9 mg/kg、11.6 mg/kg、31.1 mg/kg、45.3 mg/kg。不同方法在莱州湾沉积物风险评价结果上存在差异。单因素评价方法中,单因子污染指数法、潜在生态危害指数法、尼梅罗综合指数法的评价结果适中,地累积指数法评价结果偏轻,沉积物质量基准法评价结果偏重。Hg、As、Cd元素的污染评价结果均较大,为主要的污染元素;综合因素评价方法中,污染负荷指数法评价结果风险偏轻,潜在生态危害指数法评价结果适中,内梅罗综合指数法评价结果则倾向偏重。沉积物重金属含量与底栖生物的丰度、生物量的pearson相关系数表明,Hg与底栖生物的生物量呈现显著负相关。6种方法都有自身优缺点和适用范围,但潜在生态危害指数法更适合莱州湾沉积物重金属风险评价。     

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。     

印度尼西亚北苏拉威西红树林生态系统碳库研究

近年来的研究指出红树林在海岸带碳固定和碳储存方面发挥着重要的作用。尽管印度尼西亚的红树林面积在全球占很大的比重,对于该地区红树林的有机碳储量和土壤有机碳来源的认识仍有限。本研究调查了印度尼西亚北苏拉威西海洋型的Wori红树林中生态系统有机碳储量及其空间分布特征,以及土壤有机碳的来源,以期加深该地区红树林“蓝碳”功能的认识。研究结果显示,Wori红树林0-50cm深度土壤中有机碳储量为15.4 kg/m²,占生态系统碳储量的主要部分（65%）。红树植物生物量和生态系统碳储量分别为8.3 kg/m²和23.7 kg/m²。土壤有机碳储量在不同离岸距离的采样站位中未表现出显著的空间分布差异,而生物量碳储量则在外滩最高。¹³C稳定同位素分析结果表明红树林土壤中蓄积的有机碳主要来源于红树林有机质,而潮水中的悬浮有机质和红树林外缘的海草并不构成红树林土壤有机碳的重要来源,它们的贡献者都低于20%。研究结果进一步证实了热带地区海洋型红树林湿地在碳储存以及红树植物对碳固定方面的重要性。