北冰洋海冰和海水变异对海洋生态系统的潜在影响

最近30年来,北冰洋海冰和海水发生了急剧变化:海冰覆盖面积减少、冰层变薄、水温升高、淡水输入增加、污染加剧,正威胁着现有与海冰关系密切的生态系统。预期随着变化的持续,与海冰相关的食物链将在部分海域消失并被较低纬度的海洋物种所取代、总初级生产力有望增加并为人类带来更多的渔获量、而北极熊和海象等以海冰作为栖息和捕食场所的大型哺乳动物的生存前景堪忧。今后人类将更为重视对北冰洋生态环境变化规律的认识并加以运用、关注北冰洋特有物种的命运并加以力所能及的保护、评估北冰洋生态系统的变化对人类社会经济的影响以期及早采取应对措施。数据积累是目前制约北极研究的最大障碍,但随着 SEARCH 等大型国际研究计划的实施,对北冰洋生态系统的监测和研究将更为系统和全面。     

蓝镜头

鲎的血液是什么颜色？多金属结核大多分布在哪里？南北极海冰面积的变化趋势是怎样的？11月5日，第四届全国大学生海洋知识竞赛电视总决赛在厦门广电中心演播大厅举办。作为2011年世界海洋日暨全国海洋宣传日系列活动的重要组成部分，本届大学生海洋知识竞赛由国家海洋局、教育部、共青团中央和中国人民解放军海军共同主办。电视总决赛分为快速抢答、纵横填字、我选谁来答、微型辩论4个环节，内容涵盖海洋科学领域的多方面知识。选手们的精彩表现，赢得了台下观众阵阵热烈的掌声。     

面向WebGL的矢量数据三维绘制技术

矢量数据的叠加显示能够提高三维虚拟地球的表达效果与分析能力。受限于GPU的计算精度,在三维虚拟地球中矢量数据绘制普遍存在抖动现象和深度冲突现象。对基于WebGL的矢量数据三维绘制中计算精度问题进行了分析,提出了使用CPU RTC技术和GPU RTE技术提高顶点变换的精度,使用多视锥渲染算法和深度平面技术解决深度缓存精度问题。实验证明,这几种技术和算法可以有效缓解抖动现象和深度冲突现象导致的视觉干扰,改善了各种尺度和范围的矢量数据在三维地形上的叠加显示效果。     

2012/2013年冬季中国气温异常成因分析

2012/2013年冬季,我国平均气温为-3.8℃,较常年同期(-3.4℃)偏低0.4℃,就空间分布来看,我国东北、华北、黄淮、江淮和新疆北部气温较常年同期偏低。利用1951-2013年国家气候中心整理的全国160站月平均气温资料、英国Hadley中心全球海温资料、NCEP/NCAR再分析大气环流资料、德国不莱梅大学提供的海冰卫星遥感资料,通过EOF分析、回归分析、合成分析、相关分析方法研究了引起2012/2013年冬季我国气温异常的东亚中高纬大气环流异常,并从海洋环境要素异常的角度分析造成这种环流异常的原因。分析结果表明:2012/2013年冬季我国气温异常分布主要是由于北极涛动(AO,Arctic Oscillation)呈负位相,西伯利亚地区高度场异常偏高,东亚大槽明显偏深的环流形式引起的。而太平洋年代际振荡(PDO,Pacific Decadal Oscillation)负位相是引起西伯利亚高压强度偏强和东亚冬季风强度偏强的年代际海洋背景,前期9月海冰范围异常偏小是导致2012/2013年冬季AO呈现负位相及我国东北和新疆北部呈现异常低温的主要原因。     

利用多光谱卫星遥感和深度学习方法进行青藏高原积雪判识

青藏高原积雪对全球气候变化十分重要,针对已有积雪遥感判识方法中普遍采用的可见光与红外光谱数据易受复杂地形与高海拔影响,导致青藏高原地区积雪判识精度较低的问题,提出了一种基于多光谱遥感与地理信息数据特征级融合的积雪遥感判识方法:以风云三号卫星可见光与红外多光谱遥感资料与多要素地理信息作为数据源,由地面实测雪深数据与现有积雪产品交叉筛选出样本标签,构建并训练基于层叠去噪自编码器(SDAE)的特征融合与分类网络,从而有效辨识青藏高原遥感图像中的云、积雪以及无雪地表。经地面实测雪深数据验证,该方法分类精度显著高于使用相同数据源的FY-3A/MULSS积雪产品,略高于国际主流积雪产品MOD10A1与MYD10A1,并且年均云覆盖率最低。试验结果表明该方法可有效地减少云层对积雪判识的干扰,提升分类精度。     

结合投影变换和相位相关的海冰运动监测

为提高对渤海海冰旋转和平移运动的监测精度,提出一种基于投影变换的相位相关跟踪方法。选取连续8景静止水色成像仪(GOCI)图像序列,根据特征图像窗口的投影变换构造辅助函数,通过寻求函数最优解得到旋转角度集合,选择修正相关系数确定最佳旋转角度,同时根据相位信息实现海冰样本间亚像素级别的平移跟踪,消除传统相位相关法中因忽略图像相频特性所造成的匹配误差。实验结果表明,以手动测量的旋转角度为基准,该方法和传统相位相关法的旋转监测均方根误差的最大值/平均值分别为0.59/0.50与1.41/0.94,跟踪速度提高了50.6%;海冰平移运动的速度矢量与辽东湾的现场实测数据及历史资料记录数据基本一致。该方法对渤海海冰旋转和平移运动具有较好的跟踪效果。     

浅层气对下伏地层深度预测影响定量研究及在渤海B油田中的应用

浅层气的存在造成下伏地层地震反射出现假象,使得深度预测不准确,增大了油田开发钻井风险。为提高浅层气下伏地层深度预测精度,利用理论模型分析量化描述浅层气对下伏地层的影响范围和影响程度,同时通过正演模拟手段构建时差定量校正量版,指导储层高精度深度预测。根据研究成果和认识,成功解释了渤海B油田两口已钻井深度误差出现的原因,并进一步利用时差校正量版提高了该油田区目标储层深度预测的精度,成功指导了后续多口开发井的准确钻探。     

东昆仑祁漫塔格矿带典型矿田构造背景与岩浆-热力构造特征

以矿田构造–岩相填图为主要方法,研究确定矿田构造和岩浆-热力构造类型及矿床类型,进行成矿富集中心的圈定及找矿预测,是矿田构造背景复杂地区的有效调研方法之一。东昆仑西段祁漫塔格矿带多期构造–岩浆活动强烈,断裂发育,以印支晚期岩浆侵入成矿与找矿进展较大。本次选择景忍–虎头崖、卡尔却卡B区、乌兰乌珠尔三个矿田区,进行1∶10000构造–岩相填图,填制了三个矿田区岩浆–热力构造类型分布图,认为晚三叠世岩浆侵入作用是该区多金属大规模成矿的主要内因,叠加其上的不同方向断裂控矿作用不同,近东西向和北西西向断裂控矿显著,明确了各矿田构造背景和印支期岩浆侵入形成的花岗斑岩+矽卡岩+断裂带热液成矿的模式,厘定了岩浆–热力构造的识别标志,即主要是印支晚期中酸性侵入岩、花岗斑岩、矽卡岩带、大理岩带、接触交代蚀变带、断裂破碎带叠加热液蚀变带等,圈定了成矿和找矿富集中心。     

高地应力条件下锦屏一级主厂房围岩松弛深度形成规律和支护时机研究

近年来我国西部已建成发电或正在建设的一批大型、特大型水电工程,其地下洞室群多处于高山峡谷地区,地质条件复杂、地应力较高。受高地应力影响,施工期洞室群围岩易出现不同程度的变形破坏,并常常导致超常规深度的围岩松弛。本文结合锦屏一级水电站主厂房围岩松弛长期物探检测成果,系统分析了围岩松弛深度的形成、发展和演化趋势,再采用数值分析手段,通过围岩位移、塑性区发展趋势来研究最佳支护时机,研究表明:高地应力地区厂房轴线宜尽量与最大主应力σ₁方向平行,能有效减小时效变形导致的不同部位不同程度的围岩松弛;洞室分层开挖时,围岩松弛深度的80%在本层开挖后间隔2～3层时形成;相比开挖后滞后支护,及时支护围岩位移量、塑性区明显较小,因此及时支护为最佳支护时机。研究成果对高地应力条件下大型地下洞室轴线选择、支护设计、支护时机选择具有参考意义。