太平洋海域海气热通量地理分布和时间变化的研究

应用美国宇航局Goddard地球观测系统四维资料同化系统计算和分析了太平洋海域感热通量和潜热通量随时间的变化规律和地理分布特征.研究结果表明,太平洋西北部海域热通量有明显的季节性变化,其余海域这种现象不明显.在太平洋海域总是存在潜热通量最高值区域,而感热通量除冬季20°N以北海域数值稍高外,其余海域数值都很小,没有出现最高值区域.纬度不同热通量随经度的变化规律不同,经度不同,热通量随纬度的分布规律也不同,同时各断面热通量随纬度的分布趋势随季节而改变.     

INS/GPS组合导航中的病态问题及其处理方法

在地球表面附近的组合导航中,一般以经、纬度表示水平位置,单位为弧度(rad),以高程表示竖直位置,单位为米(m)。1m的定位误差仅相当于约10-7rad,从而造成定位协方差矩阵的条件数达1013量级。Kalman滤波中要对协方差矩阵求逆,过高的条件数将引起严重的病态问题,从而造成很大的数值误差,影响滤波精度,甚至造成滤波发散。提出一种直接的解决方法,即构建一种避免病态问题的组合导航滤波模型。具体过程为:引入一种尺度因子(即平均地球半径)对组合导航系统的状态量、观测量、状态方程以及观测方程进行线性变换,从而对经、纬度误差进行适当的尺度化,明显降低协方差矩阵的条件数,有效避免了滤波过程中病态问题的出现。新方法在不明显增加计算量的前提下有效解决了病态问题,并保证了Kalman滤波的最优性质。数值仿真验证了该方法的有效性。     

西北太平洋柔鱼冬春生群体栖息地的变化研究

柔鱼（Ommastrephes bartramii）是短生命周期鱼种,其适宜栖息地范围受海洋水温条件的显著影响。本文根据2006-2015年7-11月中国鱿钓技术组提供的西北太平洋柔鱼冬生群体的捕捞数据以及海表温度（SST）数据,利用捕捞努力量与SST的频率分布关系,估算柔鱼各月适宜温度范围（PFSST）,对1985-2015年柔鱼PFSST进行估算,同时分析柔鱼PFSST的年代际变化规律,并评估不同强度厄尔尼诺和拉尼娜事件对柔鱼栖息地的影响。研究表明,2006-2015年柔鱼各月适宜的SST具有明显变化,7-11月对应适宜的SST范围分别为16~19℃、17~21℃、15~19℃、14~16℃和12~13℃。单位捕捞努力量渔获量大小随PFSST变动而发生相应变化,两者具有显著正相关关系,这说明了柔鱼渔场范围内适宜温度面积增加,对应柔鱼资源丰度上升。1985-2015年柔鱼PFSST呈现显著的月间和年际变化,7-11月PFSST具有先增加后递减的变化规律,且7-9月PFSST年际波动相似,10和11月PFSST年际变化相似。同时,柔鱼PFSST与渔场内SST具有显著正相关关系。柔鱼渔场内PFSST受厄尔尼诺和拉尼娜事件调控,其面积随气候事件的强度发生变化,具体表现为:弱拉尼娜事件和正常气候条件下,柔鱼渔场范围内水温最高,适宜栖息面积显著增长;中等强度和高强度拉尼娜条件下,柔鱼渔场内平均水温较高,但适宜栖息面积较前两者显著减小;弱强度、中等强度和超高强度厄尔尼诺条件下,柔鱼渔场内水温均较低,但弱强度和超高强度厄尔尼诺条件下柔鱼适宜栖息面积均大于中等强度厄尔尼诺条件。     

西北太平洋热带气旋发生的时空变化特征

利用中国气象局整编的1949-1988年的《台风年鉴》和1989-2000年的《热带气旋年鉴》资料，统计分析了西北太平洋热带气旋的主要发生源地、各强度等级热带气旋发生的经纬度变化特征、各强度等级热带气旋发生源地和发生频率的季节变化特征。结果表明：西北太平洋有三个热带气旋的主要发生地，分别是南海中北部偏东洋面、菲律宾以东至加罗林群岛之间的洋面、加罗林群岛一带洋面；热带气旋强度越强，发生位置越偏南、偏东；热带气旋平均发生源地存在明显的季节变化特征，冬季平均发生源地偏南偏东，以后逐渐向北向西偏移，夏季以后又向南向东偏移；各强度等级热带气旋2月平均发生频率最小，8月平均发生频率最大，全年TC较集中地发生在7～10月期间。     

热带太平洋-印度洋上层热含量年际变化的主模态

利用多种海洋资料,采用经验正交函数分解(EOF)与合成分析等方法研究了热带太平洋-印度洋热含量年际变化的主要模态及其对应的转换过程。结果表明其第一模态对应El Nino事件成熟位相时的空间分布,即热带西太平洋和东印度洋为一冷中心,西南印度洋和赤道东太平洋为暖中心;第二模态对应着El Nino事件过渡期的空间分布,太平洋10°N附近以及赤道带为变化中心,而印度洋的变化中心主要在苏门答腊岛西部的赤道东印度洋海区。这2个模态基本刻画了ENSO循环过程中热带两大洋热含量变化的关键海区。利用合成分析结果与EOF分解结果的相似性,探讨了EOF分解前两个模态之间的转换过程,发现第一模态可能主要是通过海洋波动的传播过程调整到第二模态的,而第二模态还可以作为El Nino或La Nina事件的预报因子。此外,分析结果还表明,El Nino事件与La Nina事件对应的热含量变化并不是反对称的。     

应用Argo资料分析西北太平洋冬、夏季水团

应用Argo剖面浮标观测的温、盐度资料,分析了西北太平洋海域冬、夏季的温、盐度分布、水团结构及其分布。首先采用T-S点聚图法分析了该海域水团分布的基本情况,由点聚分析结果可知,该海域至少存在6种以上水团;再用模糊聚类软化法对水团作进一步划分,分别计算了该海域6至11类水团的F和△F值,结果表明,冬、夏季的△F值都以划分为8类时为最大,这与大洋水团的稳定性是一致的,因此,该海域冬、夏季水团以划分为8类最佳,它们分别是北太平洋热带表层水、北太平洋次表层水、北太平洋中层水、北太平洋副热带模态水、北太平洋深层水和赤道表层水,以及南太平洋次表层水和南太平洋中层水。     

2008年夏季加拿大海盆净二氧化碳吸收量评估

The third Chinese National Arctic Research Expedition(CHINARE) was conducted in the summer of 2008.During the survey,the surface seawater partial pressure of CO_2(pCO_2) was measured,and sea water samples were collected for CO_2 measurement in the Canada Basin.The distribution of pCO_2 in the Canada Basin was determined,the influencing factors were addressed,and the air-sea CO_2 flux in the Canada Basin was evaluated.The Canada Basin was divided into three regions:the ice-free zone(south of 77°N),the partially ice-covered zone(77°–80°N),and the heavily ice-covered zone(north of 80°N).In the ice-free zone,pCO_2 was high(320 to 368μatm,1 μatm=0.101 325 Pa),primarily due to rapid equilibration with atmospheric CO_2 over a short time.In the partially ice-covered zone,the surface pCO_2 was relatively low(250 to 270 μatm) due to ice-edge blooms and icemelt water dilution.In the heavily ice-covered zone,the seawater pCO_2 varied between 270 and 300 μatm due to biological CO_2 removal,the transportation of low pCO_2 water northward,and heavy ice cover.The surface seawater pCO_2 during the survey was undersaturated with respect to the atmosphere in the Canada Basin,and it was a net sink for atmospheric CO_2.The summertime net CO_2 uptake of the ice-free zone,the partially ice-covered zone and the heavily ice-covered zone was(4.14±1.08),(1.79±0.19),and(0.57±0.03) Tg/a(calculated by carbon,1Tg=10~(12) g),respectively.Overall,the net CO_2 sink of the Canada Basin in the summer of 2008 was(6.5±1.3) Tg/a,which accounted for 4%–10% of the Arctic Ocean CO_2 sink.     

不同因素对人工岛波浪绕射影响研究

为研究人工岛尺度变化和波浪方向分布对人工岛绕射波浪的影响,基于MIKE21-BW模型应用数值方法模拟人工岛波浪绕射过程。数值结果与Briggs等的物理试验结果的对比表明两者吻合较好,验证了模型的适用性。在规则波条件时,圆形人工岛绕射波浪的数值结果与线性波浪绕射理论解基本一致;采用该模型分别模拟了6种尺度的圆形人工岛、单向不规则波和9种方向分布θ_(max)、4种谱峰周期条件时绕射波浪分布情况。分析结果表明,圆形人工岛绕射系数随着尺度的增加,掩护区绕射系数随之减小;θ_(max)在10°~45°范围内,随着θmax的增大,绕射系数随之增大,θ_(max)在45°~75°内绕射系数变化较小;随着谱峰周期的增加,绕射系数随之增大。研究成果既为相关规范的完善提供了基础,也为相关工程设计提供了参考。     

一种基于分割图斑的海岸带遥感图像分类方法

传统的基于象元的分类方法在处理海岸带这类动态多变、混杂度大的地物时常出现“椒盐现象”,难以矢量化形成专题图。提出了一种新的遥感图像分类方法——基于分割图斑的分类法,即选择一个合适的尺度,利用光谱信息按照一定的策略将图像分割为一系列的图斑,并确保图斑内大多数象元的光谱特征相近,分别对图斑内诸象元进行统计,求出各个波段的均值,用该均值替换图斑内所有象元的原始亮度值,这样分类时可以确保同一图斑内的所有象元被分到同一个类别中,从而有效地避免了“椒盐现象”,使分类结果便于矢量化成图,也便于对特定地物的提取。实验结果表明,该方法还能在一定程度上提高分类精度。     

热带太平洋深海微生物的若干生理生态特征

从2001年春、秋季于热带太平洋区采集到的深海样品中共分离到110株微生物,从中挑取31株进行形态特征和对环境理化因子适应特征的研究,同时利用Biolog微生物自动鉴定系统进行菌种鉴定和碳源代谢分析.结果表明:31株微生物中2株为酵母,21株为革兰氏阳性细菌,8株为革兰氏阴性细菌,来自底质的细菌菌株阳性菌占优势,而海水、蓝藻中阴性菌居多;温度、盐度、pH适应性试验表明,严格意义上的狭适性微生物不到总数的1/3,而具有较宽生态幅的广适性微生物占有相当大的比例.另一方面,耐冷菌、中度嗜盐菌和抗碱菌在这些微生物中的比例很高,同时,来自蓝藻的菌株大多数在4℃下不生长,而来自上覆水和底质的菌株可在4℃生长,这些都体现了微生物对生存环境的响应.31株微生物经Biolog鉴定12株得出鉴定结果.15株革兰氏阳性细菌对95种碳源的利用能力分析表明,不同菌株可利用碳源的数目从3种到46种不等,差异很大,体现了深海微生物营养类型的极大多样性;同时,发现有8种碳源可被一半以上的受试菌株所利用,这些碳源均是微生物各类代谢途径中的重要中间代谢物.