Upper ocean high resolution regional modeling of the Arabian Sea and Bay of Bengal

In this paper, effort is made to demonstrate the quality of high-resolution regional ocean circulation model in realistically simulating the circulation and variability properties of the northern Indian Ocean(10°S–25°N,45°–100°E) covering the Arabian Sea(AS) and Bay of Bengal(BoB). The model run using the open boundary conditions is carried out at 10 km horizontal resolution and highest vertical resolution of 2 m in the upper ocean.The surface and sub-surface structure of hydrographic variables(temperature and salinity) and currents is compared against the observations during 1998–2014(17 years). In particular, the seasonal variability of the sea surface temperature, sea surface salinity, and surface currents over the model domain is studied. The highresolution model's ability in correct estimation of the spatio-temporal mixed layer depth(MLD) variability of the AS and BoB is also shown. The lowest MLD values are observed during spring(March-April-May) and highest during winter(December-January-February) seasons. The maximum MLD in the AS(BoB) during December to February reaches 150 m (67 m). On the other hand, the minimum MLD in these regions during March-April-May becomes as low as 11–12 m. The influence of wind stress, net heat flux and freshwater flux on the seasonal variability of the MLD is discussed. The physical processes controlling the seasonal cycle of sea surface temperature are investigated by carrying out mixed layer heat budget analysis. It is found that air-sea fluxes play a dominant role in the seasonal evolution of sea surface temperature of the northern Indian Ocean and the contribution of horizontal advection, vertical entrainment and diffusion processes is small. The upper ocean zonal and meridional volume transport across different sections in the AS and BoB is also computed. The seasonal variability of the transports is studied in the context of monsoonal currents.     

番红砗磲外套膜色素提取条件优化及成分分析

以番红砗磲(Tridacna crocea)为实验对象,通过单因素对比实验对其外套膜色素的提取条件进行了优化,并利用薄层层析色谱法对色素组成进行了初步分析。结果表明:丙酮和乙醇为适宜的番红砗磲外套膜色素提取剂;使用丙酮为提取剂时,浸提时间为4 h,提取温度为25℃,料液比为1︰40。使用乙醇为提取剂时,浸提时间为4 h,提取温度为30℃,料液比为1︰200;利用薄层色谱法分离外套膜颜色为蓝色和红棕色的番红砗磲外套膜色素后发现,蓝色番红砗磲外套膜色素由9种色素组分构成,红棕色个体番红砗磲外套膜色素由10种色素组分构成。     

基于无人船的水质监测及控制系统设计

针对执行水质监测任务过程中固定浮标监测站单点监测存在局限性、船载观测人员取样耗时耗力等问题,本文设计了一种搭载多点、分层自动采水取样装置的智能无人船水质监测系统,可实现目标水域的多点、分层连续水质数据测量及取样。该智能无人船具备基于快速随机树(Rapid Random Tree)算法的自主避障和快速路径规划功能,解决了现有无人船技术存在的多障碍自主路径规划难等问题。同时,本设计结合了ARM9控制芯片、M5310无线传输模块,通过可视化的显示界面和远程WEB访问的功能,大大提升了科研人员及时处理特殊情况便捷性。通过实验测试及比对分析,证明本设计具有智能高效、稳定可靠等优点,能够满足职能部门对于水质监测工作的需要。     

赤道东印度洋和孟加拉湾障碍层厚度的季节内和准半年变化

利用2002—2015年ARGO网格化的温度、盐度数据, 结合卫星资料揭示了赤道东印度洋和孟加拉湾障碍层厚度的季节内和准半年变化特征, 探讨了其变化机制。结果表明, 障碍层厚度变化的两个高值区域出现在赤道东印度洋和孟加拉湾北部。在赤道区域, 障碍层同时受到等温层和混合层变化的影响, 5—7月和11—1月受西风驱动, Wyrtki急流携带阿拉伯海的高盐水与表层的淡水形成盐度层结, 同时西风驱动的下沉Kelvin波加深了等温层, 混合层与等温层分离, 障碍层形成。在湾内, 充沛的降雨和径流带来的大量淡水产生很强的盐度层结, 混合层全年都非常浅, 障碍层季节内变化和准半年变化主要受等温层深度变化的影响。上述两个区域障碍层变化存在关联, 季节内和准半年周期的赤道纬向风驱动的波动过程是它们存在联系的根本原因。赤道东印度洋地区的西风(东风)强迫出向东传的下沉(上升)的Kelvin波, 在苏门答腊岛西岸转变为沿岸Kelvin波向北传到孟加拉湾的东边界和北边界, 并且在缅甸的伊洛瓦底江三角洲顶部(95°E, 16°N)激发出向西的Rossby波, 造成湾内等温层深度的正(负)异常, 波动传播的速度决定了湾内的变化过程滞后于赤道区域1~2个月。     

一种海洋混合层深度的智能识别方法研究

文章提出了一种识别混合层深度的人工智能方法。该方法在温度(密度)与压强(或深度)间建立线性模型, 并且将其系数和方差做成一组表征廓线特征的统计量。初始时为模型设定一个主观的先验分布, 在一个自海表向下移动的窗口内通过贝叶斯链式法则和最小描述长度原理学习新数据, 得到系数均值的最大后验概率估计。用F-检验识别系数发生突变的位置, 以此确定混合层的存在性及其深度。通过2017年2月太平洋海域的地转海洋学实时观测阵(Array for Real-time Geostrophic Oceanography, ARGO)数据进行测试, 并且以质量因子(Quality Index, QI)值作为判断识别混合层深度结果准确性的依据, 发现该方法相比于梯度法、阈值法、混合法、相对变化法、最大角度法和最优线性插值法在识别结果上具备更大的QI值。表明该方法能够准确识别混合层深度。     

三门峡断陷盆地及邻区深部结构及成因——来自深地震反射与大地电磁测深的证据

近年来,围绕三门峡断陷盆地中的油气、地热资源做了大量的工作,成因机制研究较少,严重制约了矿产资源的勘探开发。本文在前人研究工作基础上,结合野外地质调查并利用高精度深反射地震剖面、大地电磁（MT）、重磁等地球物理探测技术,对三门峡盆地进行综合研究。发现三门峡盆地主要由东、西2个负花状构造构成,西花状构造体大于东花状构造体;盆地东部边缘以观音堂隆起与洛阳凹陷相邻,观音堂隆起发育有壳内透镜状低速体,其东、西两侧均发育有规模较大的隐伏逆断层。研究区内莫霍面为大约5 km厚度滑脱层,在深反射地震剖面上表现为蚯蚓状反射特征,指示滑脱层为西向运动。莫霍面滑脱层上部与下部新发现多条弧形断层。地质与地球物理资料综合研究表明,莫霍面滑脱层的解耦作用是三门峡断陷盆地花状构造形成的主因;在不同时空构造力系作用下,形成研究区新生代全地壳旋转花状构造盆地。     

南沙群岛海域混合层深度季节变化特征

基于南沙群岛海域综合科学考察11个航次的实测资料,研究了南沙群岛海域的混合层深度季节变化特征。研究结果表明,南沙群岛海域混合层深度存在明显的季节变化,并且与季风和海表热通量的变化密切相关。春季,风速较小且风向不稳定,海面得到的净热通量全年最大,上层水体层结稳定,混合层深度较小;夏季,南海西南季风盛行,上层为反气旋式环流,海面得到的净热通量减少,混合层呈加深的趋势;秋季,海面净热通量继续减少,混合层深度达到最大值;冬季,东北季风驱动下形成的上层气旋式环流引起深层冷水的上升,限制了混合层的加深。     

网格环境下缓冲区分析的并行计算

提出了基于网格环境下缓冲区分析的并行计算方法,用以提高缓冲区分析的效率。考虑到大多数地理信息系统中缓冲区分析数据的特点,提出了基于图层和地理空间区域的任务分解方法。利用已经构建的网格计算环境,实现了武汉城市地图中一条道路缓冲区分析的图层式并行计算,从实验结果的分析,可以看出网格环境下缓冲区分析的并行计算在效率方面具有明显的优势。     

水下收缩裂隙形成过程及裂缝充填模式研究

通过野外实地考察测试,对水下收缩裂隙整体形成过程、裂隙内充填物沉积模式、影响因素等进行了详细讨论,并且建立了相应的地质理论模型。水下收缩裂隙的形成共分4个阶段,依次为:泥水混合物进入低洼地带的初始混浊状态;沉积压实稳定阶段;水位线下降,盐度增大,裂隙形成阶段;沉积裂隙充填阶段。其中“异常高压作用”,对于初始裂隙的形成、沉积物孔隙水的有效排出以及主要渗流通道的发育起到了重要作用。单一泥质地层裂隙内充填物沉积模式与沙泥互层的多旋回地层略有差异,主要表现为沙层的润滑作用以及对早期裂隙内充填物类型的影响。上述两种地层裂隙内充填物沉积特征均与后期充注期次相对应,表现出很好的韵律性。裂隙纵剖面中生物发育层的出现,对裂隙内充填物的物理、化学性质将产生重要影响。     

黄土高原植被变化对环境影响的数值模拟

使用美国NCAR新版MM5非静力平衡模式,模拟了黄土高原2003年6月26~30日的一次降水过程。该试验是通过改变黄土高原局部地区植被覆盖情况,对比分析植被改变区域内各气象要素的变化情况。结果表明:植被改善能使雨量增加,径流量减小,湿度增大,温度日较差减小,使气候变的温和。植被退化却使雨量减少,径流加大,易使水土流失,对水土保持不利。试验较全面地揭示了非均匀地表大气边界层内的温、湿场与陆面相互作用的机理。