海岸系统演变长周期数值模拟研究进展

在人类活动日益频繁及海平面上升等自然环境变化的背景下,研究和预测海岸系统地貌演变正变得越来越重要。长周期数值模型是海岸系统演变研究的一种重要手段,近年来得到了迅速发展和广泛应用。介绍了海岸系统演变的长周期数值模型的计算原理、信息约减和地貌加速等关键技术、时空尺度及其验证方法。详细阐述了不同类型长周期模型在海岸系统演变的过程与机制和长期演变的数值模拟及预测人类活动和自然变化引起的海岸系统长期演变等方面的应用与最新进展,并对长周期模型的发展进行了讨论。     

Nd:YAG纳秒激光诱导硅表面微结构的演化

利用Nd:YAG纳秒激光(波长为532和355 nm)对单晶硅在真空中进行了累积脉冲辐照,研究了表面微结构的演化情况.在激光辐照的初始阶段,532和355 nm激光脉冲均在硅表面诱导出了波纹结构,后者辐照硅表面后形成了近似同心但稍显混乱的环形波纹结构.随着脉冲数的增加,波纹结构逐渐演化为一种类似珠形的凹凸结构,最后形成准规则排列的微米量级锥形结构,该微结构的生长依赖于表面张力波和结构自组织.分析发现,形成的交叉环形结构主要是在355 nm激光辐照硅的过程中,表面张力波导致波纹结构部分叠加的结果.     

海上溢油油膜厚度实验室模拟和理论模型对比研究

溢油量是衡量溢油规模的关键指标,是处理溢油事故的重要依据。油膜厚度是确定溢油量的基本前提,是一个尚未解决的国际难题。实验室中模拟了不同阶段和不同环境条件下扩展油膜的厚度变化特征。结果表明,实验室模拟与理论模型分析具有基本一致的变化趋势,扩展速度与扩展时间成反比;温度是影响油膜厚度的重要因素,相同条件下,温度越高,油膜厚度越小;海水盐度会影响溢油扩展,但这种影响并未延伸到对油膜厚度的控制上。由于实验室模拟限定在平静海面条件下,并未考虑风和海流等扩展中不容忽视的因素,故与理论构建模型相比系数相差较大。通过对比分析,前期构建的理论模型更能准确地反映海洋溢油的实际情况,加之在实例验证中的较高准确性,该模型具有业务化实施和广泛推广的潜力。     

庙岛群岛海域沉积动力环境分区及沉积物输运趋势

基于庙岛群岛海域的107个表层沉积物样品粒度分析结果,利用Pejrup三角图、Gao-Collins粒径趋势分析等方法,对庙岛群岛海域沉积动力环境进行分区,并探讨了沉积物的输运趋势。结果表明,研究区沉积动力环境可划分为5个分区(A、CⅢ、CⅣ、DⅢ、DⅣ),以庙岛海峡为中心,各分区基本呈左右对称分布,与潮流流速中部辐聚、两侧辐散的分布特征相对应,研究区沉积物分布及沉积动力格局主要受潮流控制。研究区内存在两个沉积物输运趋势的汇聚中心,沉积物的长期输运趋势在海峡区主要受控于往复潮流,波流共同作用在外海区影响较为显著,使其具有与海峡区截然不同的特点。     

基于广义回归神经网络的全球表层海水1°×1°二氧化碳分压数据推演

表层海水二氧化碳分压是评估海洋碳源汇强度的关键参数,但其实测数据较少、时空分布极不均匀,导致二氧化碳交换通量的估算有很大的不确定性,海洋源汇特征就不能确切获取。为了解决这个难题,在收集的表层大洋二氧化碳地图(Surface Ocean CO₂ Atlas,SOCAT)实测数据集基础上,运用广义回归神经网络建立二氧化碳分压与经纬度、时间、温度、盐度和叶绿素浓度间的非线性关系,构建了1998-2018年间全球1°×1°经纬度的表层海水二氧化碳分压格点数据,其标准误差为16.93μatm,平均相对误差为2.97%,优于现有研究中的前反馈神经网络、自组织映射神经网络和机器学习算法等方法。根据构建的数据所绘制的全球表层海水二氧化碳分压的分布与现有研究有较好的一致性。     

抚仙湖1米新真空太阳望远镜空间二维偏振光谱观测模式的设计与实现

作为抚仙湖1 m新真空太阳望远镜的观测终端之一,多波段光谱仪需具备2种观测模式:空间二维扫描观测及偏振光谱测量,从而实现诊断太阳矢量磁场及其动力学特征的科学目标。首先明确观测模式对3大重要光电机构(空间扫描机构、偏振分析器和仪器偏振定标机构)的基本要求;其次从实测太阳物理需要出发,分析这些要求的具体实现方法(连续式或步进式)、控制精度(10~(-2)或10~(-3))以及信噪比提高方法(多帧叠加或多组叠加)等;最后给出多种观测模式的流程图,并将不同观测模式集成于一个采集控制程序之中,投入实测,分别进行多组活动区二维空间扫描观测和黑子偏振光谱测量,取得了较好的结果。     

福建深沪湾不同环境样品中总汞和甲基汞含量的分布

测定了福建省泉州深沪湾海水、沉积物和生物体中的总汞含量,测定了沉积物、生物体中的甲基汞含量.海水总汞含量范围是1.16 ～7.29 ng/dm3,平均值为3.32 ng/dm3.沉积物中总汞含量为0.006～0.066 μg/g,甲基汞占总汞的比例为4.7％ ～38.6％,该比例与总汞含量呈负相关关系(r=-0.840,p＜0.05),这可能是因为总汞含量的升高使甲基汞合成反应受到抑制,导致反应速率降低甚至为负,即甲基汞的分解.生物体中总汞含量为0.037 ～0.353 μg/g(干重),甲基汞含量为1.01 ～42.50 ng/g(干重),甲基汞占总汞的比例为1.5％ ～40.4％.甲基汞含量与总汞含量显著相关(r =0.484,p＜0.10);总汞含量与甲基汞占总汞比例略有相关(r=-0.293,p＜0.10);甲基汞含量与其占总汞比例无相关性(r=0.061,p＞0.05).可以推测,生物体中的总汞和甲基汞都是外源性的,不同生物体甲基汞占总汞的比例变化很大.对深沪湾居民进行海产品摄入量评估,以美国EPA规定的甲基汞参考计量0.1 μg/(kg·d)为标准,计算得深沪湾周边居民每周食用3次(600g)湾内的海产品是安全的,不会产生汞中毒.未来还需要测定海水中甲基汞的含量,用以计算生物富集因子,表征不同生物对甲基汞的富集程度;通过测定鱼体中的δ13C、δ15N比值来确定不同鱼类的营养级,进而研究甲基汞的生物累积效应与营养级的关系.     

近50 a来杭州湾冲淤变化规律与机制研究

使用杭州湾1959-2010年的水下地形图, 结合过去数十年来长江入海水沙量和钱塘江河口段冲淤变化状况, 分析了近50 a来杭州湾在长江入海泥沙量锐减和治江围涂等人类活动作用下的冲淤变化规律及其物理机理。结果表明, 乍浦以上区域近50 a来处于较显著的淤积状态, 且有自上向下发展的趋势, 这种淤积主要是由于钱塘江河口治江缩窄工程所引起的;湾内地形发生了局部调整, 部分小型潮流槽脊系统趋于消亡, 地形趋于平坦化, 湾口北部2003年以后有转淤为冲的趋势, 这与长江入海泥沙量锐减和该区域围垦工程等因素有关;1959-2003和2003-2010年两个时段, 湾内泥沙淤积的年平均值分别为0.91×108和1.66×108 m3。对于整个钱塘江河口系统而言, 即自杭州湾湾口至钱塘江河口段的闸口断面, 长江入海泥沙量减少所产生的影响尚不明显, 2003年以后泥沙淤积速率甚至有所上升。杭州湾近50 a的冲淤变化是人为强烈干预下的大流域-河口系统响应与中小流域-河口系统响应的调整结果。     

细菌源3-羟基脂肪酸作为环境变化代用指标的研究进展

细菌源3-羟基脂肪酸(C10-C18)作为环境变化指示指标具有良好的应用前景,但相关研究还很不系统,在海洋环境中的应用刚刚起步.3-羟基脂肪酸主要用于环境中pH和温度的重建,通过其支链比(异构和反异构3-羟基脂肪酸之和/正构3-羟基脂肪酸之和)与pH的显著正相关关系反演环境中的pH,通过其C15和C17同系物的反异构/...