2016年中国沿海海平面上升显著成因分析及影响

使用中国沿海及西北太平洋区域的水位、海温、气温、气压和风等水文气象资料,详细分析了2016年中国沿海海平面显著升高的成因及影响。分析结果表明:（1）2012-2016年,中国沿海海平面处于准2 a、4 a、准9 a和准19 a周期振荡的高位,几个周期振荡高位叠加,对该时段海平面上升起了一定的作用;（2）2016年,中国沿海气温和海温较1993-2011年的平均值分别高0.7℃与0.5℃,均处于1980年以来高位;气压较1993-2011年的平均值低0.2 hPa;（3）2016年4月、9月、10月和11月,中国沿海海平面均达到1980年以来同期高位,这4个月的风场距平值在东海以南均明显偏大,且以偏南向和向岸风为主,风生流使得海水向岸堆积,沿海长时间以增水为主,对当月局部海平面上升的贡献率达到40%~80%;（4）2016年,中国沿海降水总体偏多,局部区域降水量达到历史同期最高,加上沿海径流量的增加,对沿海局部海平面升高有一定贡献;（5）2016年9-10月,有5个台风相继影响我国南部沿海,持续的风暴潮增水导致台风影响期间的海平面高于当月平均海平面70~360 mm,风暴潮和洪涝灾害给当地造成直接经济损失超过30亿元。     

苏北浅滩沉积物中的大型绿藻微观繁殖体的垂直分布和物种多样性

本研究通过在2017年秋冬季组织实施的2个绿潮种源调查航次,研究苏北浅滩紫菜养殖区沉积物中的大型绿藻微观繁殖体的垂直分布和物种多样性。对沉积物中的微观繁殖体的定量实验结果表明:表层泥样中绿藻微观繁殖体的丰度最高,随着深度的增加迅速降低。在9月份表层沉积物中丰度为9±2ind./g,而在11月份表层丰度达到98±25ind./g;与9月份相比, 11月份浅滩沉积物中绿藻繁殖体数量呈现出显著升高的趋势。通过对51个绿藻样品的分子鉴定发现:沉积物中存在石莼属(Ulva)、尾孢藻属(Urospora)、盘苔属(Blidingia)等大型绿藻的微观繁殖体;数量占优是石莼属繁殖体,主要包括曲浒苔(Ulva flexuosa)、浒苔(Ulva prolifera)、扁浒苔(Ulva compressa)、缘管浒苔(Ulva linza);其中曲浒苔占据的比例最高,在9和11月份分别达到80.94%和73.33%。在2个调查航次中,都从沉积物中发现了绿潮浒苔的微观繁殖体,这些微观繁殖体是绿潮浒苔在苏北浅滩种源维持的重要方式和关键阶段,也构成了黄海浒苔绿潮连年暴发的"种子库"。     

强光照和黑暗条件下刺参体壁的基因表达差异

参对光照变化非常敏感,研究刺参对光照的分子响应非常重要。本研究应用RNA测序获取了刺参暴露于强光（“强光”）、正常光照（“对照”）和完全黑暗（“黑暗”）环境下体壁的基因表达谱情况,通过“对照”与“黑暗”,“对照”与“强光”和“黑暗”与“强光”的比较,在|log₂ ratio|≥1和FDR≤0.001的标准下分别发现了1161、113和1705个差异表达基因（DEGs）。基因本体分析表明,“cellular process”和“binding”在“生物过程”和“分子功能”类别中的DEGs富集最多,而“cell”和“cell part”在“细胞组分”类别中的DEGs富集最多。将DEGs与Kyoto Encyclopedia基因和基因组数据库上的于214、41和229条通路进行比对,发现了51、2和57条通路分别显著富集。本研究发现的光特异性DEGs可作为深入研究刺参对光照变化的生化适应机制的重要目标基因。     

玉米素和水杨酸对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)生长及虾青素积累的影响

虾青素是一种具有强抗氧化活性的类胡萝卜素,而雨生红球藻是天然虾青素的主要来源。本文以雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)为材料,研究了植物激素玉米素和水杨酸对雨生红球藻的生长、虾青素含量及相关基因表达的影响。分别添加5种浓度的玉米素或水杨酸,结果发现0.05mg/L玉米素或25mg/L水杨酸处理5d后雨生红球藻虾青素积累最多。该浓度玉米素或水杨酸可显著提高光胁迫下藻细胞密度,最高分别达到3.4×10~5cell/mL和3.0×10~5cell/mL;同时玉米素与水杨酸组中虾青素含量显著上升,分别为1.7%和1.6%,比对照组分别增加29.2%和25.6%。玉米素缓解了高光逆境条件下光合作用基因——Rubisco大亚基(rbcL)及其活化酶(rca)、碳酸酐酶(ca)的下调表达,但对虾青素合成途径β-胡萝卜素酮化酶基因(bkt)的表达量没有显著影响;而水杨酸则相反,在胁迫后期不能缓解光合作用相关基因的下调表达,但可使bkt基因显著上调,最高可达对照组的2.5倍。本研究首次比较了玉米素和水杨酸对雨生红球藻生长和虾青素积累的影响,发现玉米素比水杨酸具有更好的促进雨生红球藻中虾青素积累的效果。     

黄海典型漂浮大型藻类光谱特征分析

利用实测高光谱和多光谱相机数据对在黄海海域采集的浒苔和马尾藻样本进行光谱特征分析。结果显示:漂浮大型藻类的高光谱反射率均值(Rmean_H)与多光谱反射率均值(Rmean_M)、高光谱藻类指数(VB-FAHH)与多光谱藻类指数(VB-FAHM)之间的相对误差小于15.6%,说明这两种数据具有较好的一致性;基于光谱特征波长的反射率建立比值光谱指数,其中浒苔和马尾藻的差异最为明显的是R640/R554指数;基于多光谱相机计算反射谷深度指数(T-depth),采用阈值法来区分浒苔和马尾藻,T-depth阈值的区分精度分别为69.6%±30.0%和69.6%±24.3%,稍优于虚拟基线漂浮藻类指数(VB-FAH)阈值的区分精度。     

全球Argo资料共享与服务平台设计与实现

Argo资料已成为海洋环境和气候变化研究重要的实测资料来源和基础数据支撑。自2007年全球Argo实时海洋观测网建成以来,每年产生的Argo资料稳固增长,数据总量呈现出海量增长趋势,如何实时有效地对Argo数据进行组织管理与信息服务已成为当前Argo资料共享的关键难题。本文针对Argo数据多源异构的时空特性及多元化的信息服务需求,综合运用分布式混合数据库架构,设计了一种适用于全球Argo资料组织管理的弹性扩展云存储模型,建立了基于Matlab的Argo网格化产品高效可视化方法,构建了基于Flex RIA的WebGIS服务框架,并研制了"全球Argo资料共享与服务平台"实例。平台实现了对全球Argo资料的查询浏览、快速下载及可视化分析等功能,并已在中国Argo实时资料中心部署及对外服务。     

Numerical Simulation of the Vortex-Induced Vibration of A Curved Flexible Riser in Shear Flow

A series of fully three-dimensional(3 D) numerical simulations of flow past a free-to-oscillate curved flexible riser in shear flow were conducted at Reynolds number of 185–1015. The numerical results obtained by the two-way fluid–structure interaction(FSI) simulations are in good agreement with the experimental results reported in the earlier study. It is further found that the frequency transition is out of phase not only in the inline(IL) and crossflow(CF) directions but also along the span direction. The mode competition leads to the non-zero nodes of the rootmean-square(RMS) amplitude and the relatively chaotic trajectories. The fluid–structure interaction is to some extent reflected by the transverse velocity of the ambient fluid, which reaches the maximum value when the riser reaches the equilibrium position. Moreover, the local maximum transverse velocities occur at the peak CF amplitudes, and the values are relatively large when the vibration is in the resonance regions. The 3 D vortex columns are shed nearly parallel to the axis of the curved flexible riser. As the local Reynolds number increases from 0 at the bottom of the riser to the maximum value at the top, the wake undergoes a transition from a two-dimensional structure to a 3 D one. More irregular small-scale vortices appeared at the wake region of the riser, undergoing large amplitude responses.     

利用扩增vvhA基因的环介导等温扩增技术快速，特异而敏感地检测创伤弧菌

创伤弧菌是一种可感染人类的河口病原菌。建立快速,特异而敏感的检测方法,有助于创伤弧菌感染的早期疾病诊断和及时治疗。本研究设计了针对vvhA基因的一系列引物（包括两对外部引物和两对内部引物）,采用环介导等温扩增技术（LAMP）来检测创伤弧菌。结果显示,本方法的最适扩增温度是63℃,反应仅需35分钟。扩增产物不仅可以用含有DNA ladder的琼脂糖凝胶电泳检出,也可借助钙黄绿素直接肉眼观察。采用45株菌株检测该方法的特异性,其中所有创伤弧菌均被检出而其他菌株检测结果皆为阴性。本方法的敏感性是普通PCR扩增的100倍,同时利用该方法可以准确检测出所有的模拟样品、临床标本及环境样品。与其他已知方法比较,针对vvhA基因的介导等温扩增技术可以快速、简单、敏感及特异地鉴定创伤弧菌。     

基于连续帧间差分的抛弃式探头三维下沉运动处理方法研究

抛弃式探头由无人机装载,能够在较远目标区域和危险海域开展海洋水文环境剖面参数的测量。通过安装不同传感器,可以实现对温度、盐度的剖面测量,其深度的测量采用数学方法计算得到。针对双摄像机水箱实验获得的5个不同攻角实验结果,分析了常用的运动目标的检测方法,最终选择基于连续帧间差分法,确定探头的三维坐标位置,进而得到探头下沉运动的三维运动轨迹和速度曲线等信息。探头从水面释放后攻角在下沉过程中不断调整,改变运动姿态,同时伴随自身的旋转,抵消水平方向阻力作用,初始攻角产生的深度测量误差主要体现在加速过程,探头达到匀速运动后测量误差不变,在不考虑横流的情况下,探头最后以匀速垂直下落运动。     

基于连岛沙坝原理设计的海滩排水管头地貌稳定性研究

海滩排水管建设对海滩环境影响较大。以厦门会展中心连岛沙坝式排水管头工程影响海滩演变为例,研究连岛沙坝式海滩排水管头对海滩地形稳定性和沉积的影响。1)通过对研究区连岛沙坝式管头附近海滩10条剖面进行分析,研究管头附近海滩滩肩宽度、滩面坡度和单宽留存沙量等剖面形态变化特征。测量数据分析表明,无管头保护滩面高程降低,滩面坡度总体变陡,滩肩蚀退严重;受管头保护滩面高程上升,坡度变缓,滩肩宽度略有减小,剖面单宽沙量留存比例大于1。2)2012-2016年多期岸线及管头边界线变化结果表明,工程施工后,排水管身始终被沙体覆盖,一年后部分管头被沙体覆盖,最终管头被覆盖率稳定在70%以上。3)会展管头附近海滩潮上带和高潮带沉积物自北向南运移,低潮带则相反;潮上带和中潮带上部沉积物从管头所在"连岛沙坝"向两侧海滩输移,而低潮带和中潮带下部输移方向相反。沉积物粒径由岸向海逐渐变粗,越靠近管头,沉积物粒径呈变细趋势。最后讨论了引起管头局部海滩地形地貌变化的主要因素。