中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”,发展了第三代海浪数值模式;提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了“棉兰老潜流”,揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了“南海内波潜标观测网”,实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流“边缘不稳定”的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。     

多极化SAR溢油探测影响因素分析研究

Polarimetric synthetic aperture radar(SAR) oil spill detection parameters conformity coefficient(μ), Muller matrix parameters(|C|, B_0), the eigenvalues of simplified coherency matrix(λ_(nos)) and the influence of SAR observing parameters, ocean environment and noise level are investigated. Radarsat-2 data are used to make systematic analysis of polarimetric parameters for different incidences, wind speeds, noise levels and the ocean phenomena(oil slick and look likes). The influence of the SAR observing parameters, the ocean environment and the noise level on the typical polarimetric SAR parameter conformity coefficient has been analyzed. The results indicate that conformity coefficient cannot be simply used for oil spill detection, which represents the image signal to the noise level to some extent. When the signals are below the noise level for the oil slick and the look likes, the conformity coefficients are negative; while the signals above the noise level corresponds to positive conformity coefficients. For dark patches(low wind and biogenic slick) with the signal below the noise,polarization features such as conformity coefficient cannot separate them with oil slick. For the signal above the noise, the oil slick, the look likes(low wind and biogenic slick) and clean sea all have positive conformity coefficients, among which, the oil slick has the smallest conformity coefficient, the look likes the second, and the clean sea the largest value. For polarimetric SAR data oil spill detection, the noise plays a significant role. So the polarimetric SAR data oil spill detection should be carried out on the basis of noise consideration.     

稀有金属锂铍矿床研究中的几个关键科学问题——代序

20世纪30年代以来,国内外稀有金属矿床成因研究一直存在着争论,尤其在相关岩石的岩浆源区、岩浆的分异程度、岩浆-热液转换过程、流体作用及其对稀有金属富集成矿的贡献等方面的科学问题还存在不同认识;对于锂铍等超轻元素来说,测试技术的难点也制约了稀有金属锂铍矿床成因机制方面的研究。近年来,战略性新兴产业的蓬勃发展促进了新一轮稀有金属矿床找矿勘查和成因研究的高潮。在中国科学院地质与地球物理研究所吴福元院士的部署和组织下,经过两年多的努力,第二次青藏高原科学考察综合研究专题“稀有金属资源现状与远景评估”(2019QQKZ0802)和中国科学院地质与地球物理研究所重点部署项目“关键矿产资源锂铍的成矿理论创新与实践探索”(IGGCAS-201902)的课题组成员围绕锂铍的富集成矿机理开展了工作,在(1)青藏高原及其邻区稀有金属富集机理和成矿潜力、(2)中国东部火山岩型铍矿成矿潜力和找矿远景、(3)中国西部风化壳型元素Li-REE的富集机制、(4)元素铍的原位分析技术、(5)高分异花岗岩富集成矿判别标识的实践探索等5个方面取得了重要的进展。     

判定地应力异常的一种方法

判定地应力异常的一种方法１引言当前在地应力观测分析工作中，普遍使用对电感原始测值曲线划定基线，从而确定异常的方法。用这种方法确定的异常与一些大地震有一定的对应关系，但从定量的角度分析，此方法尚有一定的不足之处。为此，本文提出了一种判定地应力异常的方法...     

板内地震复发间隔对断层长度的标度关系研究及应用探索

虽然关于一些重要参数值仍然存在显著的不确定性，地学家们一致认为断层分布遵从幂律标度关系。本文我们把这些标度关系和地震分布的幂律标度关系结合起来获得了区域板内地震复发间隔对断层长度的标度关系式，再对其进行局部校准进而得到某一具体小地方的地震危险估计方法。小断层（未跨越孕震层与断４层）的标度资料表明地震复发间隔和断层长度的负幂成比例变化。由于最近认识到了大震标度中参数的不确定性，对于大断层（跨越孕震层的断层），其地震复发间隔是和断层长度的负幂还是和正幂成比例变化的问题是不确定的，这个问题对地震危险估计是至关重要的。     

南、北半球环状模月内活动的主要时间尺度

基于“大气环状活动带” 的概念, 利用逐日再分析资料对南、 北半球环状模 (简称SAM、 NAM) 的季节活动特征及月内活动的主要时间尺度 (Submonthly timescales) 进行了研究, 结果表明, NAM具有冬季强、 夏季弱的年循环特征, 而SAM则表现出明显的准半年循环特征。并且, 逐年的功率谱分析进一步显示: NAM的月内活动的主要时间尺度以准1周和准2周为主, 且它们具有共生性, 准3周为相对次要的周期; 而SAM的月内活动周期与NAM相似, 准2周和准1周较强, 准3周次之。NAM和SAM的月内活动在不同特征时间尺度上的空间特征及其时间演变值得进一步研究。     

大陆岩石圈伸展与斑岩铜矿成矿作用

华南地区自古生代以来一直属于陆内构造演化环境。华南陆内伸展型斑岩铜矿主要形成于早侏罗世、晚侏罗世和早白垩世3个时期,其中晚侏罗世成矿期与华南中生代大规模钨锡成矿作用的形成基本属于一个时期。这些斑岩型矿床的时空分布与同时期的俯冲带在时间上和空间上具有明显不协调的关系,且与俯冲有关的、后俯冲伸展背景以及陆陆碰撞有关的斑岩铜矿的线性分布特点明显不同,尤其是早白垩世斑岩铜矿的分布明显呈面状分布,与华南中生代地壳明显减薄的区域基本一致。虽然这3个时期的斑岩型铜矿在地球化学上显示出弧岩浆岩的特点,但是地质事实证明在这3个时期,华南岩石圈发生了明显的伸展作用,尽管每个时期华南不同地区岩石圈伸展的程度可能不同。因此,我们把华南这种类型的斑岩铜矿归称之为"陆内伸展型"斑岩铜矿。陆内伸展型斑岩铜矿的成矿机制可能是岩石圈伸展背景下软流圈上涌导致陆下岩石圈地幔或者下地壳被改造有关。     

岩溶塌陷空间指数等密图的编制及意义

以桂林市岩溶塌陷研究为基础,提出了岩溶塌陷空间指数等密图的编制方法和原则。岩溶塌陷空间指数等密图不但能直观、定量地反映岩溶塌陷在平面上的分布强度和密度,面且能在一定程度上揭示诸影响因素对岩溶塌陷的控制作用,在岩溶塌陷风险评价和预测研究中具有重要的实用价值。      

能谱CT在急性肺栓塞诊断及肺血流灌注变化评估中的应用

目的:探讨能谱CT对急性肺栓塞诊断及肺血流灌注变化评估的应用价值。方法:回顾性分析2017年11月至2019年7月43例怀疑急性肺栓塞的影像资料,所有疑似急性肺栓塞患者行能谱增强扫描,原始数据图像在工作站重建肺动脉血管图像及碘基物质图。观察并记录肺动脉栓子的位置、数目;分析碘基物质图中肺内血流灌注降低区的位置及数目,并测量肺内血流灌注降低区的碘基值及CT值,同时测量同层面或邻近层面正常肺实质的碘基值及CT值。混合能量图像与最佳单能量图像对栓子检出的数量比较采用卡方检验,血流灌注减低区与正常区域碘基值、CT值比较采用两样本秩和检验。结果:明确诊断肺动脉栓塞12例,采用混合能量图像观察发现栓子256个,其中中心型栓子（肺动脉主干、肺叶栓子）22个,外周型（肺段、肺亚段栓子）234个;完全闭塞型栓子58个,非完全闭塞型栓子198个。采用最佳单能量图像观察发现栓子273个,其中中心型栓子（肺动脉主干、肺叶栓子）22个,外周型（肺段、肺亚段栓子）251个;完全闭塞型栓子74个,非完全闭塞型栓子199个。最佳单能量图像在诊断外周型及完全闭塞型栓子较混合能量图像能增加检出数量,但两组比较差异无统计学意义（P>0.05）。肺内血流灌注减低区42处,血流灌注减低区（（2.70±1.81）100μg/mm3、（-829±45.94）HU）与正常区域肺野（（17.78±3.29）100μg/mm3、（-741±34.34）HU）碘基值、CT值比较,差异有统计学意（P<0.05）。结论:能谱CT对肺栓塞能进行定性和定位诊断,碘基物质图能够评价肺血流灌注变化,为评估肺栓塞病情提供信息。