Boussinesq相位解析的海岸水动力学数学模型研究进展

由于在平衡计算效率和精度上具有优势,Boussinesq相位解析数学模型研究不断取得突破,已成为波浪和水流精细化模拟的较优解析方式,为海岸工程、环境、地质等问题提供了实用和高效的研究手段。本文对已有Boussinesq类模型的研究进行了评述,深入探讨其重要发展、实际应用和理论瓶颈,从高阶非静压修正、GPU准三维高性能算法编译、波浪破碎和泥沙运移沉积等4个方面提出未来可能的科学突破方向。     

西太平洋暖池1990s中期的年代际扩张对夏季登陆中国台风的影响

应用美国联合预警中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)的台风最佳路径资料、美国国家海洋大气局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)的扩展海表面温度资料以及美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和美国国家大气科学研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)的大气环流场资料,研究了20世纪90年代西太平洋暖池(简称暖池)年代际扩张对西北太平洋台风和登陆中国沿岸台风的影响。研究发现,相比于暖池扩张前期(1965—1992),后期(1993—2013)台风生成在西北太平洋中部区域(10°—20°N,135°—145°E)显著减弱,在10°—20°N,145°—160°E区域和南海北部区域则表现出增多的特点。台风移动路径变异特征呈现为移动进入南海和登陆中国东部沿岸的西行和西北行路径减少,登陆日本的转向型路径增多,同时登陆我国海南岛和东南部沿岸的台风增多。进一步探查这种影响的可能原因发现,与暖池扩张密切相关的太平洋年代际变化引起的纬向环流的变异是西北太平洋中部台风生成减少的主要原因;而南海北部台风生成增多则归因于南海区域局地环流特征的变异。同时,南海北部台风生成增多是登陆我国海南岛和东南沿岸台风增多的主要决定因素。     

波浪作用下单桩基础周围海床液化机制研究

建立波浪作用下单桩周围三维海床动力响应模型,考虑自重影响下的海床长时间固结过程。采用已有物理模型试验数据对模型进行验证,证实其具有较好的适用性。模拟波浪作用下单桩周围三维海床液化区域,通过定量分析超孔隙水压力和土体初始有效应力的变化,讨论单桩插入深度对海床液化的影响机制。研究表明,单桩插入深度发生变化时,土体初始有效应力对海床液化的影响要大于超孔隙水压力,且影响程度随着插入深度的增加而逐渐增大。     

三亚海域浮游病毒与细菌丰度的时空变化规律以及相关环境因子*

在三亚海域设置3个站位, 分别于各站位连续采集12个月表层水样。利用流式细胞仪进行浮游病毒及浮游细菌丰度的测定, 并对两者及其与环境因子之间的相关性进行研究, 同时对不同站位之间进行差异性分析。结果表明, 调查海域浮游病毒丰度(平均7.63×10⁶viruses·mL^-1)高于浮游细菌丰度(平均1.52×10⁶cells·mL^-1)。浮游病毒及浮游细菌丰度在三亚河口最高, 且有明显的季节变化, 冬春季高于夏秋季, 并且其与鹿回头半岛西侧、小东海之间均有极显著差异(P<0.01), 不同类群病毒代表的宿主类群也有所不同。调查海域总体水平浮游病毒丰度与浮游细菌丰度显著正相关(r=0.800, P<0.01); 叶绿素(Chl a)和氮盐(NO- 2、NO- 2+NO- 3、NH+ 4)是影响两者的关键因子。     

2016年夏季南海海盆水体颗粒物粒径分布特征*

颗粒物粒径分布(Particle Size Distribution, PSD)代表了颗粒物浓度与颗粒物粒径之间的关系, 影响着海洋生态环境和水体光学特性等。文章基于2016年夏季航次调查的生物光学剖面数据, 研究了南海海盆海域PSD的分布特征。研究发现, 幂律函数可以较好地拟合南海海盆区域的PSD, 对数空间中的实测的PSD与模拟的PSD平均决定系数高达0.95。PSD斜率(ξ)的分布范围为[1.27, 7.65], 均值为3.93±0.56。南海海盆区域表层水体的ξ均值与全球大洋表层水体的ξ均值相近, 但高于海湾等表层水体的ξ均值。ξ能较好地表征颗粒物平均粒径D_A的大小, 两者存在明显负相关关系, 即ξ值越高, D_A越小; 反之, D_A越大。通过分析T1断面的生物光学剖面数据及总体平均的PSD剖面数据, 发现PSD剖面分布特征如下: 1)表层水体的ξ值相对较高, 且D_A值相对较低, 推测可能是由于微微型藻类为主导颗粒物所致; 2) ξ值极小值层出现在次表层叶绿素浓度极大值层(Subsurface Chlorophyll Maximum Layer, SCML)中, 并伴随D_A极大值层的出现, 其原因可能是SCML中的大粒径浮游植物占比显著增加; 3)弱光层中的ξ值较SCML中的高, 但略低于表层的ξ值, 而D_A则位于表层与SCML的D_A之间, 这可能与浮游植物及其碎屑的絮凝、分解、沉降等过程相关。PSD特征影响着海水的固有光学特性, 分析发现: 由于SCML中的叶绿素浓度增加, 颗粒物散射系数(b_p(532))和颗粒物后向散射系数(b_bp(532))也相应呈现显著增加的趋势。弱光层中的平均b_p(532)与平均b_bp(532)最小。ξ与颗粒物衰减光谱斜率之间呈高分散性, Boss 等(2001b)的模型适合用于粗略估算区域性的ξ分布范围及均值。     

2009—2012年泉州湾大型底栖生物多样性研究

文章根据2009—2012年泉州湾4个航次的调查资料,对比分析了4年间大型底栖生物的种类数、生物量、栖息密度、生物多样性的变化趋势。结果表明：泉州湾大型底栖生物有103种,其中多毛类48种,软体动物25种,甲壳动物18种,棘皮动物6种和其他动物6种。多毛类、软体动物、甲壳动物占总种数的88.3%,三者构成大型底栖生物的主要类群。泉州湾大型底栖生物平均生物量为7.77 g/m2,平均栖息密度76个/m2;数量组成,生物量以甲壳动物居首位2.40 g/m2;栖息密度以多毛类占第一位38个/m2。泉州湾大型底栖生物种类数、生物量、栖息密度、生物多样性均为湾中部及湾外较好,湾顶较差;从2009—2012年际变化来看,生物种类数、平均生物量、平均栖息密度均为2009年最好,2012年相对较差,生物多样性年际变化不大,说明泉州湾的大型底栖生物环境受到了一定的影响。     

大别山及其周边现今垂直形变研究

基于1980年、2005年和2015年3期区域精密水准网观测资料,利用线性动态平差模型计算获取大别山地区水准网长期垂直运动速度场图像。研究发现,淮河平原地表下沉较为严重,大别山呈现弱隆升趋势运动,长江谷地边缘地区较大别山区呈现明显的隆升运动。跨郯庐断裂带水准剖面结果显示,垂直运动与地形呈负相关和弱相关。     

Geochemistry,petrogenesis and tectonic implication of Early Cretaceous A-type rhyolites in Hailar Basin,NE China

Early Cretaceous A-type rhyolites of the Shangkuli Formation in the Hailar Basin of NE China exhibit geochemical characteristics of high silicon, alkali, Fe/Mg, Ga/Al, Zr, Pb, HFSEs, and REE contents but low Ca, Ba, Sr and Eu, which meet the criteria of typical reduced A-type granite.The A-type rhyolites are most probably derived from magmatic underplating and partial melting of quartz-feldspathic lower crust, with the lithospheric mantle material involved, due to the extensional deformation of the Erguna-Hulun Fault.Although the A-type rhyolites show A1-type trace elements characteristics, they were formed in a post-orogenic extension-al background together with the coeval widespread bimodal volcanic rocks, metamorphic core complexes, vol-canic fault basins and metallogenic province in the Sino-Russia-Mongolia border tract.This extension event was related to the collapse of thickened region of the continental crust after the closure of the Mongol-Okhotsk Ocean.     

Spectral energy distributions for TeV blazars

In this work, we collected a sample of 69 TeV blazars from TeVCat, obtained their multiwavelength observations, and fitted their spectral energy distributions by using a second degree polynomial function. The structure parameters of synchrotron bumps for 68 blazars and those of inverseCompton bumps for 56 blazars were derived. Then, we conducted statistical analysis on the parameters(curvature, peak frequency, peak luminosity, bolometric luminosity and X/γ-ray spectral indexes).From our analysis and discussions, we can conclude the following:(1) There is a clear positive correlation between the synchrotron peak frequency, log ν_p~s, and the inverse-Compton peak frequency, log ν_p~(IC),and between the synchrotron peak luminosity, log ν_p~sL_(νp)~s, and the inverse-Compton peak luminosity,log ν_p~(IC)L_(νp)~(IC).(2) The correlation between the peak frequency and the curvature of synchrotron bump is clearly different from that of the inverse-Compton bump, which further indicates that there are different emission mechanisms between them.(3) There is a correlation between log νIC pand γ-ray spectral index, α_γ, for the TeV blazars: log ν_p~(IC)=-(4.59 ± 0.30)α_γ+(32.67 ± 0.59), which is consistent with previous work.(4) An "L-shape" relation is found between log ν_p~s and α_X for both TeV blazars and Fermi blazars. A significant correlation between log νs pand X-ray photon index(α_X) is found for the TeV blazars with high synchrotron peak frequency: log ν_p~s=-(3.20 ± 0.34)α_X+(24.33 ± 0.79),while the correlation is positive for low synchrotron peaked TeV sources.(5) In the αX-αγdiagram,there is also an "L-shape." The anti-correlation is consistent with results available in the literature, and we also find a positive correlation between them.(6) Inverse-Compton dominant sources have luminous bolometric luminosities.     

DMSP/OLS夜间灯光数据研究成果知识图谱分析

利用CitesSpace软件对1997-2017年DMSP/OLS夜间灯光数据进行知识图谱分析,梳理国内外研究热点与演化历史,发掘研究难点,为后来研究者提供方向。本文选取Web of Science 核心数据集数据库收录的文献,进行合著特征分析、关键词共现分析和文献共被引分析。结果表明：① 夜间灯光数据相关研究最活跃的国家、机构和作者分别是美国、中国科学院和Elvidge;② 社会经济条件估计（人口、人口密度和电力）和城市扩展变化监测一直是国内外研究的热点和前沿;③ 目前的研究难点是如何减少灯光溢出效应以及灯光过饱和现象对研究精度的影响;④ 研究学科交叉性强,涉及地理学、测绘科学与技术、应用经济学、社会学等领域。因此,未来的研究趋势主要表现在数据处理方法的优化、研究领域的拓展以及深化已有研究成果3个方面。