南大洋太平洋扇区中尺度涡旋的统计特性及其变化

中尺度涡旋在南大洋海洋动力学中具有重要地位,其对气候变化的响应表现也引起了海洋学家与气候学家的广泛关注。本文利用涡动动能与涡旋自动探测技术两种方法对南大洋太平洋扇区的涡旋特性及其变化进行了分析。与前人结果相一致的是,高值的涡动动能主要集中在南极极锋海区,并且自西向东逐渐减弱。在过去的20年里,涡动动能在太平洋扇区的显著增强也集中在中西部海域,这里也是南极绕极流斜压性较强的海域。涡旋统计特性揭示了涡动动能的空间分布及其年际变化主要归因于涡旋振幅与旋转速度,而并非涡旋个数或者涡旋半径。这些结果进一步确认了对应于南半球环状模正位相的绕极西风异常改变了南大洋的涡旋特性,从而表现出涡旋活跃性增强。     

以专利授权量为指标的海洋环境监测机构创新能力发展状况研究

专利获得授权的数量直接体现海洋环境监测机构的科技创新能力。文章根据中华人民共和国国家知识产权局官方网站检索得出的数据,以国家海洋局北海环境监测中心的专利发展状况为例,分析近年来海洋环境监测机构创新能力的现状和发展趋势,并提出相关对策和建议。     

Latitudinal change in benthic foraminiferal fauna by ITCZ movement along the ~131°W transect in the equatorial Pacific Ocean

Modern and fossil benthic foraminifera were examined from nine surface sediments and two piston cores along the ~131°W transect in the equatorial Pacific Ocean. This study was conducted to clarify the biotic response of abyssal benthic foraminifera during the last 220 ka to changes in the seasonal extent of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ). The abundance of modern benthic foraminifera was high at stations between the equator and 6°N, whereas it was low at stations north of 6°N, which is generally consistent with the latitudinal CaCO₃ distribution of surface sediments. The northward increase of Epistominella exigua from the equator to ~6°N is similar to the seasonal variations in chlorophyll-a concentrations in the surface water and ITCZ position along ~131°W. This species was more common at core PC5103 (~6°N) than at core PC5101 (~2°N) after ~130 ka, when the Shannon-Wiener diversity (H’) between the two cores started to diverge. Hence, the presentday latitudinal difference in benthic foraminifera (E. exigua and species diversity) between ~2°N and ~6°N along ~131°W has been generally established since ~130 ka. According to the modern relationship between the seasonality of primary production and seasonal ITCZ variations in the northern margin of the ITCZ, the latitudinal divergence of benthic foraminiferal fauna between ~2°N and ~6°N since ~130 ka appear to have been induced by more distinct variations in the seasonal movement of ITCZ.     

基于水边线等高的海岸带卫星影像定位方法

针对海岸带和海岛(礁)稀少地面控制区域控制条件不足和定位精度较低等情况,将水边线等高条件与有理函数模型(RFM)相结合,充分利用海岸带卫星影像的特点,将水边线等高点引入平差,提出了一种基于水边线等高的海岸带稀少地面控制卫星影像定位方法。实验结果表明,在同样稀少地面控制情况下,该方法与未加入等高控制条件的海岸带卫星影像定位方法相比,高程定位精度有了明显的提高;在离海岛较近的大陆岸边布设控制点,利用本文方法同样可以在海岛获取较高的定位精度。这对于稀少地面控制条件下海岸带、海岛(礁)地理信息的精确获取,具有重要意义。     

极端波浪条件下黏土质斜坡海床稳定性解析

海洋资源开发引起海底软黏土的结构性破坏,导致土体强度弱化,在百年一遇的极端波浪作用时极易发生斜坡海床的局部失稳甚至大范围海底滑坡,给海洋工程建设和正常运营带来严重影响。目前,主要采用极限平衡法评价这类海底斜坡,但该法只能给出近似解。基于极限分析上限方法,推导了极端波浪诱发的波压力对斜坡海床的做功功率,建立了外力功与内能耗散率平衡方程;利用最优化方法,结合数值积分和强度折减技术,求解了不同时刻的斜坡海床稳定性系数,并针对扰动后的斜坡海床开展了有限元解的对比验证。在此基础上,深入探讨了不同波浪参数(波长、波高和水深)和坡长小于一个波长等极端条件下的海底斜坡稳定性。     

全珊瑚骨料海水混凝土力学性能试验研究

为了探讨全珊瑚骨料海水混凝土的基本力学性能,并比较其与普通混凝土和轻集料混凝土的差异,通过实验系统测定了珊瑚混凝土的基本力学性能,建立了其轴心抗压强度(f_(c,m))、劈裂抗拉强度(f_(sp,m))、抗折强度(f_(t,m))与立方体抗压强度(f_(cu,m))之间的线性关系与计算公式。结果表明:在强度等级C20~C50的范围内,珊瑚混凝土的f_(c,m)和f_(sp,m)分别比普通混凝土的f_(c,m)和f_(sp,m)高出10%~48%和9%~33%,随着强度等级的提高,两种混凝土之间的差距在减小。珊瑚混凝土的f_(t,m)与普通混凝土的ft,m之间的差异规律与强度等级有关,较低强度等级的C30珊瑚混凝土ft,m比普通混凝土的f_(t,m)要高4%,而较高强度等级的C55珊瑚混凝土f_(t,m)比普通混凝土的f_(t,m)低13%。较高强度等级的C50珊瑚混凝土f_(c,m)、f_(sp,m)和f_(t,m)分别比页岩陶粒轻集料混凝土的f_(c,m)、f_(sp,m)和f_(t,m)低11%、0.9%和4%。     

基于VOF方法的海底管道溢油扩散数值模拟研究

在海底输油管道运行过程中,管道渗漏、穿孔及破碎都会导致原油泄漏。对溢油运动的轨迹及其扩散范围作出预报可为溢油事故的处理提供及时、准确的信息,指导应急处理的正确实施。基于工程实际需求,采用有限体积法,结合k-ε紊流模型,建立了海流作用下海底输油管道溢油扩散数值模型。采用VOF方法(volume of fluid method)追踪多相流界面。首先,将数值模拟结果与Fan的实验值及Zheng和Yapa的数值结果进行了对比,验证数值模型的可靠性;其次,研究了不同原油溢出速度与环境水深对不同时刻溢油轨迹、到达海面时间、横向漂移距离与海面扩散范围的影响。研究表明:随原油溢出速度增大,溢油到达海面时间逐渐减小,溢油横向漂移距离与海面扩散范围则逐渐增大;随环境水深增大,溢油到达海面时间逐渐增大,且其变化接近线性分布。     

Typical Equilibrium Beach Profile Models and Their Significances from Different Segments of A Headland-Bay Beach

This study introduces three typical models on equilibrium beach profile, and discusses the application limitations of these models. Then this study examines the selections for applying these models on different coastal segments of a headland-bay beach in west Guangdong, South China, and explores the physical significances of those parameters in the models. The results indicate that: (1) Bodge’s model is more in line with the equilibrium beach profile of the tangential or transitional segment, whereas Lee’s model is more consistent with the shadow profile; (2) most of the parameters in three models have clear physical significances in accordance with the actual characteristics of this headland-bay beach; and (3) both the selections for the equilibrium beach profile from different segments and significances of most of the parameters in three models are in essence correlated with the morphodynamic states at various coastal locations.     

下扬子陆域下寒武统烃源岩特征及其对南黄海油气勘探的借鉴

早寒武世下扬子陆块与华夏陆块均向北漂移并拼合成南方古陆,发生褶皱隆升,但对下扬子陆块北部(现今下扬子地区)影响不大,总体处于浅海台地相。因为早寒武世早期受上升流等因素的影响,下扬子地区早寒武世有机质来源丰富,在缺氧还原的沉积环境形成了优质烃源岩。下扬子地区下寒武统烃源岩呈NE向展布,受"一台两盆"构造格局影响存在2个沉积中心:一个在安吉—休宁深水陆棚区,厚度100~300 m;另一个在泰州—盐城深水陆棚区,厚度50~150 m。海侵主要来自东北方向,烃源岩向东北方向减薄。从陆域烃源岩厚度分布趋势看,南黄海盆地烃源岩厚度应在50~200 m之间。中生代南方古陆与华北陆块拼合形成中国大陆时,对下扬子古生代形成的油气藏产生了严重的破坏。台缘相烃源岩厚度大、埋深大、生烃早,生成的油气藏在中生代南北陆拼贴期遭到破坏,是现今古油藏的烃源供给者。我们推测南黄海下寒武统为台地相沉积,埋藏相对较浅,热演化程度相对较低,大部分烃源岩可能在燕山中—晚期发生过二次生烃,有利于常规油气藏的保存。     

闽浙沿岸海域沉积物中汞和甲基汞的含量分布及其影响因素

在2012年6月实施的国家自然科学基金春季航次中,采集了闽浙沿岸海域表层和岩心沉积物样品。对沉积物样品进行了汞和甲基汞的分析测试,并结合沉积物中常量元素含量、粒度组分、有机质含量和孔隙水中硫酸根离子浓度等系统地分析了汞和甲基汞含量的分布及其影响因素。研究结果表明:(1)闽浙沿岸海域沉积物中汞和甲基汞含量分布大致表现为近岸含量高(杭州湾以南浙江沿岸),远岸含量低的特点。泥质区岩心沉积物中汞的甲基化作用主要发生在近表层较小的深度范围内(泥质区北部和南部,其深度范围分别为0~15和0~13 cm)。(2)在闽浙近岸泥质区,汞的原位甲基化是甲基汞的主要来源,在成岩过程中,埋深或其他环境条件的变化可以导致甲基汞的转移或再分配。(3)影响沉积物中汞和甲基汞含量分布及甲基化作用强弱的因素主要包括人为污染、海流体系、粒级组成、有机质含量和硫酸盐还原菌活性。人为污染是沉积物中汞含量的主控因素;海流体系控制着汞含量的分布格局;粒级组成影响着甲基汞的富集程度;有机质对表层沉积物中汞的甲基化作用影响不明显,在岩心沉积物中,既可以促进汞的甲基化,也可以抑制汞的甲基化,主要取决于沉积物中有机质的类型;硫酸盐还原菌的活化能力是汞甲基化作用的主控因素之一。