Preface of “Earthquake,volcanism, and physical oceanography”

Marine Geophysical Research -     

大地水准面高的计算及其在海底地形反演中的应用

为充分挖掘海洋重力数据在反演海底地形中的应用潜力,尝试探索利用大地水准面高反演海底地形的技术途径,并以夏威夷—皇帝海山链拐点所在海区作为反演试验区进行验证。首先采用Belikov列推法计算伴随(缔和)勒让德函数,利用EIGEN-6C4地球重力场模型解算获取了分辨率为1'的大地水准面高格网数值模型;然后通过综合分析反演比例函数和转换函数特点、研究海区大地水准面高与海底地形的相干特性以及大地水准面高本身尺度特征,获得了利用大地水准面高反演海底地形的频段范围;最终以试验海区大地水准面高为数据输入,构建了相应的海底地形模型(BNT模型),并与ETOPO1等海深模型进行比对分析。试验结果表明:BNT模型检核差值在一倍均方差范围检核点数量占比70.60%,相比正态分布更加集中;BNT模型检核精度低于ETOPO1等海深模型;海深模型检核精度随着水深增加不断提升,水深小于1 000 m时,海深模型相对误差出现较大发散现象;计算海域ETOPO1模型精度最高,GEBCO模型和DTU10模型检核精度相当。     

决口海堤水波传播模拟和分析研究Ⅱ:2D传播

应用经验证的SWASH数学模型,分析了海堤决口中心线沿线实测水深分布规律和保护区淹没水量与淹没面积。对不同特征水深进行验证,进而探讨不同波要素对不同形式的海堤决口堤后特征水深分布情况以及波浪传播距离与时间的关系;分析了物理模型试验中海堤决口宽度以及不同波要素对堤后洪水波演进的影响;计算了不同决口深度和宽度对洪水波传播的影响,建立堤后水体淹没水量和淹没面积分布公式。成果可供我国沿海城市和地区在风暴潮和台风浪作用下海堤决口风险图绘制参考。     

Changes in air pollutants during the COVID-19 lockdown in Beijing:Insights from a machine-learning technique and implications for future control policy

基于2015-2020年北京35个环境空气站和20个气象站观测资料,应用机器学习方法(随机森林算法)分离了气象条件和源排放对大气污染物浓度的影响.结果发现,为应对疫情采取的隔离措施使北京2020年春节期间大气污染物浓度降低了35.1％-51.8％;其中,背景站氮氧化物和一氧化碳浓度的降幅最大,超过了以往报道较多的交通站...     

2012-2016年调水调沙对黄河口海域大型底栖动物群落结构的影响

为了明确黄河调水调沙对河口海域大型底栖动物群落结构的影响,本研究于2012至2016年调水调沙后进行了大型底栖动物样品的采集工作。整个研究时期共鉴定出大型底栖动物7门138种,生物量和丰度2012年显著高于2016年,生物量年间无显著差异;研究时期内优势种以小型多毛类为主,鲜见软体动物、节肢动物和棘皮动物,其中2016年优势种全部为小个体多毛类;MDS显示,随时间的推移距河口不同距离梯度的大型底栖动物逐渐演变为相同的群落结构,且Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数呈下降趋势;CCA显示研究海域主要底栖动物种类的生态需求为高中值粒径、低溶解氧、pH、黏土和硫化物含量。本研究推测调水调沙工程一定程度上影响了底层生物群落结构,特别是研究海域的A断面。     

海南典型热带海草床4种代表性鱼类的生长特征及其对海草资源量变化的响应

文章以海南岛新村湾、黎安港和潭门港海草床为研究区域, 选取褐篮子鱼(Siganus fuscessens)、点斑篮子鱼(Siganus guttatus)、四带牙鯻(Pelates quadrilineatus)和细鳞鯻(Terapon jarbua) 4种代表性鱼类为研究对象, 分析其体长与体质量的关系, 并探讨4种鱼类对海草资源量变化的响应。结果表明, 除栖息于潭门港海草床的4种鱼为负异速生长, 其他区域海草床的鱼类均为正异速或等速生长; 4种鱼的体质量生长速率(即异速生长因子b)和肥满度呈现黎安港>新村湾>潭门港的趋势, 并与3个海草床的海草覆盖率、密度和生物量的变化趋势一致; 推测海草资源量下降可能增加鱼类的被捕食压力和减少食物来源, 从而导致生活于海草床的代表性鱼类生长速率下降。     

南海开放共享航次关键科学问题的思考——从多尺度海洋动力学角度出发

南海是西太平洋最大的边缘海, 通过一系列的海峡与西太平洋和印度洋相联通, 其不同时空尺度的海洋环流动力过程及其生态环境效应是南海区域海洋学研究的重要内容。自20世纪50年代末全国第一次海洋普查开始, 我国对海洋调查的支持力度不断加大, 以科学考察船为代表的海洋科学观测平台建设不断加强; 进入新千年以来, 国内海洋科考船依托的各主要研究所和院校本着开放的理念, 先后组织多单位联合进行海上观测。尤其是最近10年, 国家自然科学基金委员会支持实施了船时共享航次计划, 进一步促进了国内海洋界的交流和合作, 南海区域海洋学的相关研究取得了很多重要的成果。从多尺度环流动力学的角度出发, 本文简要回顾了南海海洋观测的发展历程, 并初步总结了近些年来南海关键科学问题的研究进展, 包括南海和西太平洋的水体交换过程、南海中小尺度过程、多尺度相互作用及其生态环境效应等; 并且在现有的研究基础上, 对未来南海的观测和科学问题提出若干思考与展望。     

利用多元回归分析反演西南印度洋区域海底地形

针对海底地形与重力异常和重力异常垂直梯度在相应频段呈现强线性相关的特点,引入多元回归分析技术,提出并详细推导了联合多元重力数据的海底地形建模方法。然后,在西南印度洋SWIR(Southwest India Ridge)所在部分海域开展了海底地形反演试验及地形地貌分析研究。试验结果表明:6种海深模型中,基于多元回归分析技术构建的海深模型(BDVG模型)检核精度最高,相较于S&S V18.1模型和ETOPO1模型精度分别提高了11.51%和57.81%左右;2000 m以上水深海域,各个海深模型的检核精度较高,相对误差波动较小,反映了深海海域具有良好的反演效果;地形起伏剧烈海域或者浅海海域,BDVG海深模型,相较于以重力异常和重力异常垂直梯度作为单一输入源建立的BDG模型和BVGG模型相对误差及相对误差波动变化较小,反映了BDVG模型拥有更好的稳定性,从而体现了联合反演的必要性和优势。Indomed FZ—Gallieni FZ上唯一轴部缺失裂谷洋脊段(27洋脊段)目前属于岩浆供应充足阶段,构造作用的海底扩张对其影响较小;同时由于对称裂离方式影响,27洋脊段沿轴南北对称分布有地形隆起。     

Effects of pulsed nutrient inputs on phytoplankton assemblage structure and blooms in an enclosed coastal area

The response of phytoplankton assemblage structure to terrestrial nutrient inputs was examined for the Gulf of Kalloni in the Northern Aegean Sea, a productive semi-enclosed coastal marine ecosystem. The study was focused on a typical annual cycle, and emphasis was placed on the comparative analysis between blooms developing after significant nutrient inputs from the watershed, and naturally occurring blooms. Baseline information was collected on a monthly basis from a network of stations located in the oligotrophic open sea and the interior and more productive part of the embayment. Intensive sampling was also carried out along a gradient in the vicinity of a river which was the most important source of freshwater and nutrient input for the Gulf. Phytoplankton assemblage structure was analyzed from 188 samples using diversity indices (Shannon and Average Taxonomic Distinctness), multivariate plotting methods (NMDS), multivariate statistics (PERMANOVA), and canonical correspondence analysis (CCA). Three characteristic assemblages were recognized: (1) an autumn assemblage developed under nutrient depleted conditions, having low diversity due to the dominance of two small diatoms, (2) a winter bloom of the potentially toxic species Pseudo-nitzschia calliantha occurring immediately after a nutrient peak and characterized by very low diversity, and (3) a naturally occurring early summer bloom of centric diatoms with relatively high diversity. The results of the study support the view that moderate nutrient inputs may have a beneficial effect on the functioning of coastal ecosystems, stimulating the taxonomic diversity through the growth of different taxonomic groups and taxa. On the other hand, a sudden pulse of high nutrient concentrations may greatly affect the natural succession of organisms, have a negative effect on the diversity through the dominance of a single species, and can increase the possibility of a harmful algal bloom development.     

人类活动和气候变化对艾比湖湖泊面积的影响

新疆艾比湖地处我国西北干旱区,为典型的内陆封闭性湖泊,由于受内陆极端干旱气候及人类活动的影响,导致湖泊面积显著变化。湖泊面积变化所导致的生态环境恶化已成为制约当地社会经济发展的重要因素。以不同年份的多源遥感数据为数据源,分析了1972—2008年湖泊面积变化情况,并分析了特征年内湖泊面积变化的原因。认为气候要素中降水对湖泊面积影响较大,另外,人类活动引起绿洲变化,而绿洲农业灌溉用水对湖泊面积变化影响较大。同时,还分析了湖泊萎缩引起的湖泊水质恶化以及湖滨植被退化和区域沙漠化等环境效应,结果表明,湖泊面积是流域生态保障的重要指标,可作为反应湖泊流域生态情况的重要指标。由此提出了保护艾比湖生态环境的若干建议。