日本海中尺度涡旋时空变化特征研究

本文利用1993–2019年基于海表面高度异常的涡旋数据集和高度计数据统计分析了日本海区域中尺度涡旋的大小、极性、生命周期、振幅、传播等表面特征的时空变化规律。27年间,共探测到1 429个涡旋,气旋和反气旋数量基本相当,其中气旋675个,反气旋754个。两种极性涡旋均具有较强的季节变化：秋季较多,冬季次之,春季最少。郁陵盆地、大和盆地等为涡旋多发区域呈现西南–东北向带状分布。其中,南部海域反气旋占优,靠近津轻海峡的北部海域气旋占优。西部和南部受东韩暖流和对马暖流的驱动,涡旋移动方向与流场基本一致,北部涡旋与黎曼寒流以及副极地锋流有关。研究表明,动力学不稳定是涡旋在秋冬季大量产生的重要原因。此外,半封闭盆地、局地流场以及复杂的海气相互作用等都可能会对涡旋的产生和消亡造成一定影响。     

基于二维散射变换的湖相碳酸盐岩储层厚度预测方法研究

济阳坳陷沙四段湖相碳酸盐岩受湖盆内沉积环境和构造运动等因素控制, 储层厚度变化大, 非均质性强, 油气开发难度大.为了准确预测湖相碳酸盐岩储层的厚度, 本文提出一种基于二维散射变换和随机森林的储层厚度预测方法.首先, 引入二维散射变换提取地震时频属性, 该变换是在二维小波变换的基础上, 通过迭代小波分解和非线性操作来实现的.与传统的二维小波变换对比, 散射变换提取的时频属性具有局部形变稳定性以及对噪声鲁棒性的优点, 有助于提高储层厚度预测的准确率.在此基础上, 在有限测井数据的条件下, 利用随机森林算法建立多尺度时频属性与测井解释厚度之间的非线性关系, 实现湖相碳酸盐岩储层预测.模型数据的预测结果表明, 与基于传统地震振幅属性的厚度预测和基于二维小波变换的储层厚度预测对比, 本文所提的厚度预测方法具有最优的性能.叠后三维地震数据的预测结果表明, 与基于传统地震振幅属性的厚度预测和基于二维小波变换的储层厚度预测对比, 本文所提方法的厚度预测结果与实际钻井数据误差更小, 提高了储层厚度预测的精度, 清晰刻画了灰礁、灰滩与灰泥等三种沉积亚相的空间展布, 有利于后续井位部署和优化.

     

海底地震仪广角地震试验

介绍了海底地震仪(OBS)的基本原理、结构和海上调查方法,针对解决东海冲绳海槽地壳结构及性质等目的,利用大容量气枪枪阵震源和海底地震仪在东海冲绳海槽首次开展人工地震深部地球物理探测试验。本次试验布设一条NNW—SSE向垂直构造走向的勘测线,共投放海底地震仪40台,回收成功36台。获得了有效的深部地震数据,可识别到Pg、PmP、Pn等多种震相。此次试验是我国在冲绳海槽深部探测中的成功示范,有效填补了该地区深部地震数据的空白,为解决冲绳海槽深部地质问题奠定了坚实的基础。     

渤海海域黄河口凹陷渤中29-6构造火山岩锆石U-Pb年龄及其地质意义

为了厘定渤海海域黄河口凹陷北部渤中29-6构造钻遇的90.5 m火山岩系地层层位,对该套火山岩进行了系统的岩石学、锆石U-Pb定年分析。薄片结果表明,该套火山岩可分为3段,自上而下分别是顶部玄武岩(2 880.5~2 910.5 m)、中部煌斑岩(2 910.5~2 959.5 m)和底部凝灰岩(2 959.5~2 971 m)。锆石U-Pb年龄结果显示,中部煌斑岩和底部凝灰岩均形成于早白垩世时期,地层年龄晚于124 Ma,而顶部玄武岩形成于新生代岩浆活动,地层年龄晚于45.2 Ma,结合玄武岩上部和玄武岩中泥岩的古生物分析结果,认为该套玄武岩指示了沙河街组三段沉积期的岩浆喷出事件。本研究落实了渤中29-6构造底部连续钻遇的火山岩系地层实为中生界、新生界2套不同时期的火山岩系,对进一步理解、认识黄河口凹陷的中生代、新生代火山活动及相应的火山岩油气勘探具有重要意义。     

考虑海平面上升影响的极值水位计算

本研究基于非平稳序列极值理论,定量分析极端水位事件年超越概率受海平面上升的影响;以工程设计使用年限内极端水位发生概率作为控制条件,构建考虑海平面上升的极值水位计算方法;结合平均海平面的长期变化过程,推算海平面上升下的极值水位。基于全球10个验潮站历史水位观测资料,验证历史平均海平面长期变化与高、低水位耿贝尔分布位置参数变化的一致性以及构建方法的合理性。结合政府间气候变化专门委员会对海平面上升的预测,推算和对比分析不同海平面上升情景下的极值水位,并评估相应极值水位在当前极值分布中的重现期。     

基于耳石微化学的东海大黄鱼洄游路线推测

近年来,东海频现对大黄鱼（Larimichthys crocea）大网捕获（吨级规模以上）,引起了对衰退中的野生大黄鱼资源保护的担忧。为查明东海野生大黄鱼洄游规律,本文根据2020−2022年在浙江近海产卵场和外海越冬场采集的不同批次野生大黄鱼样本,利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法（LA-ICP-MS）测定耳石微化学元素,结合聚类分析和主成分分析（PCA）,对不同大黄鱼群体进行了划分,结合耳石的年轮特征,研究大黄鱼群体的栖息生境,推测大黄鱼洄游路线。结果表明,Ba/Ca $\leqslant$0.004 2时可以判定为海洋栖息生境,Ba/Ca $\geqslant$ 0 .008 1时可以判定为河口栖息生境,0.004 2 < Ba/Ca< 0.008 1时可以判定为混合栖息生境。根据该阈值范围,判定本次采样的大黄鱼的5种生境类型：（1）近海产卵,近海混合水域短暂栖息类型（占22.2%）;（2）近海产卵,阶段性往复混合生境栖息类型（占15.6%）;（3）近海产卵,河口水域育幼索饵,外海越冬栖息类型（31.1%）;（4）河口产卵、混合水域育幼,外海越冬栖息类型（6.7%）;（5）近海混合水域短暂产卵,绝大部分时间海洋生境栖息类型（24.4%）。对所有样本的Ba/Ca核心、峰值和边缘值进行PCA,5种栖息类型的样本均匀分布在第一轴的两侧,大部分时间都在海洋生境中的G1、G2和G5,以及受陆源影响较大的G3和G4。同时,PCA结果同时也显示,5种类型样本均会近同步地在近海岛礁处出现,这表明外海、近海和河口的群体由于洄游等因素的影响会出现混合,说明了舟山岛礁水域对大黄鱼产卵育幼的重要性。本研究为东海大黄鱼近海产卵场、索饵场和外海越冬场之间洄游履历,以及大黄鱼洄游路线推测提供一定依据。     

基于深度学习的GF-1卫星WFV影像赤潮探测方法

赤潮是我国主要的海洋生态灾害,有效监测赤潮的发生和空间分布对于赤潮的防治具有重要意义。传统的赤潮监测以低空间分辨率的水色卫星为主,但是其对于频发的小规模赤潮存在监控盲区。GF-1卫星WFV影像具有空间分辨率高、成像幅宽大和重访周期短等优点,在小规模赤潮监测中表现出较大的潜力。然而,GF-1卫星WFV影像的光谱分辨率较低,波段少,传统面向水色卫星的赤潮探测方法无法应用于GF-1卫星WFV数据。而且赤潮具有形态多变、尺度不一的特点,难以精确提取。基于此,本文提出了一种面向GF-1卫星WFV影像的尺度自适应赤潮探测网络（SARTNet）。该网络采用双层主干结构以融合赤潮水体的形状特征与细节特征,并引入注意力机制挖掘不同尺度赤潮特征之间的相关性,提高网络对复杂分布赤潮的探测能力。实验结果表明,SARTNet赤潮探测精度优于现有方法,F1分数达到0.89以上,对不同尺度的赤潮漏提和误提较少,且受环境因素的影响较小。     

冬春季黄海温度锋面的多时间尺度变化及主控因素分析

海洋锋面强度变化对陆源物质输运和全球物质循环有重要作用。冬春季节,中国东部陆架区西太平洋边界流分支与沿岸流之间形成了海洋温度锋。为探究冬季风暴和陆架环流双重影响下温度锋面的多时间尺度变化及主控因素,本文以黄海为研究区,分别在年代际尺度和天气尺度,利用信号分解和可解释深度学习方法,研究了低纬度驱动的环流系统和高纬度驱动的冬季风暴对锋面变化的耦合作用。在年代际尺度,通过使用经验正交函数分解和集合经验模态分解的方法,将北黄海的温度变化与黄海暖流强度相联系。研究结果表明,黄海的海表温度经验正交函数（EOF）分解第一模态的空间分布有明显的黄海暖流—沿岸流体系特征;海表温度EOF第一模态时间序列与黄海暖流强度指标的相关性良好,且受低频率厄尔尼诺‒南方涛动信号调控。在天气尺度,对卷积神经网络−长短时记忆网络（CNN-LSTM）模型进行训练并使用可解释性指标进行分析,结果发现无风或弱风条件下,海洋锋面主要由压力梯度力和科里奥利力的地转平衡维持;但在冬季风暴条件下,受开尔文波传播和切变锋破碎的影响,流场的低频波动成为导致锋面强度变化的主因。本文研究结果表明,大数据及机器学习方法是在众多海洋参数间建立联系,并发现一些独特物理海洋过程的重要手段,具有广阔的应用前景。     

东海内陆架泥质区台风沉积辨识的指标与方法研究

台风是当今人类社会面临的全球性重大环境灾害问题之一,但由于台风器测年限较短,限制了对台风长期演化机制的研究。沉积记录成为拓展台风记录时间跨度的重要载体,其中台风沉积的有效辨识是重要基础。尽管许多研究试图基于各种指标和方法来重建长时间尺度的台风活动,但目前仍缺少对台风沉积辨识指标与方法有效性的评估。本文以高分辨率的东海内陆架泥质区ZM02孔为载体,采用放射性同位素²¹⁰Pb和¹³⁷Cs定年法确定沉积物的年代序列。耦合器测记录和沉积记录,分析器测时期台风强度和频率与台风沉积敏感指标（如砂含量和D₉₀）之间的对应关系,以期探讨台风沉积辨识指标和方法的有效性。结果显示,ZM02孔的平均沉积速率为0.97 cm/a,其上部4.5～100 cm的沉积年代为1917−2011年。砂含量和D₉₀均可作为东海内陆架泥质区台风沉积辨识的有效指标,阈值法的识别效果最好且稳定性高。砂含量可能是反映浙江海岸台风强度变化的潜在指标,而D₉₀则可能蕴含台风频率信息。这些认识有助于更准确地利用沉积记录去拓展台风记录的时间跨度,也有助于提高从沉积记录解译环境信息的能力。     

粤东汕头近岸海域灾害地质风险综合评价

基于粤东汕头近岸海域地质和地球物理资料,通过对物探数据进行解译,查明了该区域内主要有活动断层、埋藏古河道、浅层气、不规则浅埋基岩等灾害地质类型,并结合层次分析法和模糊数学法建立了以断层、埋藏古河道、浅层气、浅埋基岩为评价指标的风险评价体系,得出海域内的不同区块的风险性等级,共分低、较低、中、较高、高5个等级。研究区超过70%的区域灾害风险不高,高风险区分布在榕江外河口、海门湾南部,主要受埋藏古河道和断层影响。较高—高风险区工程地质条件较差,存在的不良地质条件可能会给海上工程建设带来风险,选址时应尽量避开此类区域。评价结果与已查明的灾害分布特点吻合,对以后海上工程项目施工有一定的参考价值。