海洋生态系统模型中参数空间变化的伴随法反演研究

以气候耦合模式FOAM(Fast Ocean-Atmosphere Model)的气候态为背景场,基于参数的空间分布,定量地研究通过伴随同化方法反演空间变化的参数的能力,探讨影响反演结果的主要因素。通过孪生数值实验同化浮游植物资料,发现在单独反演1个空间变化的参数时,两种给定的参数空间变化都可以被很好地反演出来,参数的平均相对误差在4%以内,说明通过伴随同化方法可以有效地反演出空间变化的参数;而当同时反演作为控制变量的五个参数时,各参数变化趋势的搭配对反演结果影响很大,只有当这种搭配与模型中影响浮游植物生物量变化的生态机制一致时,5个参数才能较准确地得到反演。同化含有10%随机误差的观测数据对反演结果的影响不大,进一步说明了利用伴随同化方法反演参数空间变化的有效性。     

太平洋延绳钓大眼金枪鱼及渔场表温关系研究

根据收集到的太平洋延绳钓大眼金枪鱼捕捞产量、海水表层温度(SST)数据等,研究了太平洋延绳钓大眼金枪鱼捕捞产量及渔场区 SST 的统计特征.结果表明:太平洋延绳钓大眼金枪鱼渔场主要分布在较高温度的热带海域,整个太平洋渔场区平均 SST 为 26.56 ℃,中位数为27.28 ℃,高产渔区SST相对较高,其主要渔场区平均表层水温主要位于23.8 ℃～29.3 ℃.渔场区 SST 数据分布为负偏,而产量数据分布为正偏.平均CPUE分布呈双峰分布,但主要捕捞产量多数在大于25 ℃海域捕捞.时间序列分析结果显示:太平洋大眼金枪鱼CPUE呈下降趋势,SSTA自1970年代末开始增加,表明太平洋热带海域处于变暖阶段,CPUE和MEI指数与SSTA 的周期变化具有较好的一致性.     

Large-eddy simulation of the influence of a wavy lower boundary on the turbulence kinetic energy budget redistribution

Oceanic turbulence plays an important role in coastal flow. However, as the effect of an uneven lower boundary on the adjacent turbulence is still not well understood, we explore the mechanics of nearshore turbulence with a turbulence-resolving numerical model known as a large-eddy-simulation model for an idealized scenario in a coastal region for which the lower boundary is a solid sinusoidal wave. The numerical simulation demonstrates how the mechanical energy of the current is transferred into local turbulence mixing, and shows the changes in turbulent intensity over the continuous phase change of the lower topography. The strongest turbulent kinetic energy is concentrated above the trough of the wavy surface. The turbulence mixing is mainly generated by the shear forces; the magnitude of shear production has a local maximum over the crest of the seabed topography, and there is an asymmetry in the shear production between the leeward and windward slopes. The numerical results are consistent with results from laboratory experiments. Our analysis provides an important insight into the mechanism of turbulent kinetic energy production and development.     

云下地表温度与辐射变化关系的定量分析

云下对地表温度一直是热红外遥感研究的难点,云下地表温度的变化不仅受到到达地表的辐射强度的影响,还与地表覆盖类型的热力学性质有关,本文通过开展野外观测实验,并利用地表能量平衡模型模拟地表温度在不同辐射条件的变化情况,以期获得不同地表类型的地表温度与辐射变化的定量关系,结果表明,在云覆盖情况下,到达地表面的辐射值减小,地表温度也随之减小,当云覆盖前地表温度越高,云覆盖后地表温度的变化幅度就越大,不同地表类型的云下地表温度在单位时间(min)内发生的温度值的单位变化量所需辐射值的变化量与云覆盖前温度高低呈线性关系。在长时间云覆盖情况下,地表温度的下降速度随着云覆盖时间的增加而不断放缓,当云层覆盖一定时间(10—20 min)后,地表温度会达到一个相对稳定的状态。     

南极磷虾资源丰度及其与海冰和表温的关系

根据2003—2010年南极磷虾48.2区产量数据结合该区域海冰和SST数据,分析了磷虾产量的时空分布,探讨了海冰和SST对南极磷虾资源丰度的影响。结果表明,48.2区的渔汛期为3—7月,主要作业时间为2—8月,产量约占该渔区年产量的99.3%。回归分析表明,磷虾CPUE变动与海冰和SST面积变化关系明显。磷虾CPUE与海冰总面积年间变化呈现显著的负相关(R=0.80),与海冰密集度为90%—100%的海冰面积负相关系数最大(R=0.84);年内变化关系则为一元二次多项式回归模型,CPUE随海冰面积的递增先增大后减小,与海冰密集度为60%—70%的海冰面积相关系数最大(R=0.94)。磷虾CPUE与SST为-2—3℃时的总面积年间变化负相关性不显著(R=0.46),但与SST为1—2℃时的面积呈现显著的负相关(R=0.91);年内变化关系也为一元二次多项式回归模型,CPUE随SST面积的递增先增大后减小,与SST为0—1℃时的面积相关系数最大(R=0.97)。     

黄、东海Chl a浓度与环境因子的相关分析

本研究根据2003—2015年的叶绿素a浓度及海表温度、风速、光合有效辐射等环境资料的月平均数据,结合偏相关分析方法分析了黄、东海主要环境因子对9个生态特征区域浮游植物生长的影响,对黄、东海生态变化的预测具有重要意义。分析可得:黄、东海浮游植物生物量分布由大到小排列为长江口、台州列岛邻近海域、黄、东海交界处海域、东海南部,且外海浮游植物生物量小于近岸。叶绿素a浓度在黄、东海交界处海域外海与海表温度极显著负相关,在长江口与光合有效辐射显著正相关,在长江口外海与风速极显著负相关,在台州列岛与风速显著负相关,在南麂列岛与海表温度显著负相关,在福建近海与海表温度极显著负相关,在东海南部与风速极显著正相关,在黄、东海交界处的最相关环境因子有待增加其他环境因子进行分析。研究结果显示精细化研究每个生态代表性区域的最显著相关环境因子,能为海洋环境保护提供更精准的指导作用     

Argo观测点数量的空间分布与变化分析

海洋渔业速报使用的遥感数据一般只能获得海洋表面的环境信息,而Argo数据可以为渔业速报提供较深处的温盐数据,通过分析Argo数据的空间分布与变化的特点,可以提高其在渔业速报中的应用质量。2001-2008年的统计数据显示,Argo浮标最大观测深度在2 200 m以浅,从观测点数量来看,以200 m,500 m,1 000 m,1 500 m,2 000 m为界分为六段;从垂直分辨率间隔周期来看,以200 m,400 m,1 000 m,2 000 m为界分为四段,垂直分辨率分别为5 m,10 m,50 m与20 m,50 m;从不同区域覆盖率来看,大西洋最高,太平洋最低,印度洋居中,北半球的格网覆盖率明显高于南半球的覆盖率,1 500 m以深格网覆盖率下降较快,1 700 m以深下降迅速。     

海洋渔业卫生遥感的研究应用及发展

卫星遥感技术在海洋渔业领域已得到广泛的应用。本文根据收集到文献资料，着重分析了海洋环境要素与鱼类行为之间的关系，概括了卫星遥感技术在海洋渔场环境分析与渔业捕捞研究中的应用现状与发展，介绍了国际上海洋渔业应用的主要遥感卫星平台及其特征，并综述了世界上主要渔业发达国家如美国、日本以及其它国家和我国利用卫星遥感技术在海洋渔场环境分析及渔情速、预报服务领域中的研究应用的进展。     

海洋水色卫星遥感二类水体反演算法的国际研究进展

根据国际海洋水色卫星的研究发展与应用现状，回顾了国际海洋水色卫星遥感二类水体现有反演算法的基本原理和存在的优缺点，以及提高反演精度需要的技巧。指出二类水体反演算法相对一类水体算法的复杂性，要建立全球通用的反演算法还要继续研究更好的光学模型，使得各种反演算法具有实验室之外的实验应用价值。     

热带印度洋黄鳍金枪鱼水平-垂直分布空间分析

为了解印度洋热带海域黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)延绳钓适宜渔获水温的等温线时空分布,分析黄鳍金枪鱼适宜的垂直和水平空间分布范围,采用Argo浮标剖面温度数据重构印度洋热带海域16°C和距海洋表层水温8°C(Δ8°C)的月平均等温线场,网格化计算了16°C和Δ8°C等温线深度值和下界深度差,并结合印度洋金枪鱼委员会(IOTC)黄鳍金枪鱼延绳钓渔业数据,绘制了16°C和Δ8°C等温线深度与月平均单位捕捞努力量的渔获量(CPUE)的空间叠加图,用于分析热带印度洋黄鳍金枪鱼中心渔场CPUE时空分布和高渔获率水温的等温线时空分布关系。结果表明,高值CPUE的分布表现出明显的季节性变化。16°C等温线,在东北季风期间,高值CPUE出现的地方深度值大多小于200m;西南季风期间,在15°—25°S深度可到达250m,在130—190m深度全年有高值CPUE集中出现,深度值超过300m的地方CPUE普遍较小。Δ8°C等温线,高值CPUE出现的地方深度值大多小于175m,主要在100—170m;西南季风期间,在15oS以南区域,150—300m深度,也有高值CPUE区域出现,全年深度值超过300m的地方CPUE普遍较小。全年在15oS以北纬向区域,高渔获率的垂直分布深度更加集中,在西南季风期间尤其明显。采用频次分析和经验累积分布函数计算其最适次表层环境因子分布,16°C等温线120—209m;Δ8°C等温线80—159m;与下界深度差:16°C等温线0—59m;海表以下8°C等温线50—119m。文章初步得出热带印度洋黄鳍金枪鱼中心渔场适宜的水平、垂直深度值分布区间,结果可以辅助寻找中心渔场位置,同时指导投钩深度,为热带印度洋黄鳍金枪鱼实际生产作业和资源管理提供理论支持。