A New Wavelet Method for Identification of Eddies and Assessment of Incidents on Islands of the Eastern Caribbean

Using two dimensional continuous wavelet transforms, a novel method for identification of mesoscale eddies is presented to facilitate extraction of characteristics for area, amplitude, type, and location from maps of sea level anomalies. In comparison with the previously established growing method for eddy identification, it is found that the wavelet method identifies more than twice the number of eddies and is particularly better at resolving small eddies down to the 0.25 degree resolution of the data. Such research into eddy identification and tracking is significant to the assessment of eddies with potential to impact on coastlines of small islands. The method is applied to the identification of eddies on tracks towards islands of the Eastern Caribbean over 23?years. Spatial and temporal variation in rate of occurrence and magnitude is established. For Barbados there is an average of 9 anticyclonic incidents a year with maximum amplitude of typically 0.22?m in the dry seasons and 0.16?m in the wet seasons. Seasonal variation is reversed for the other islands with twice the number of anticyclonic incidents having maximum amplitudes of about 0.20?m annually.     

中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”,发展了第三代海浪数值模式;提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了“棉兰老潜流”,揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了“南海内波潜标观测网”,实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流“边缘不稳定”的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。     

2015年台风“彩虹”过境后下山冷急流引起的南海北部海域异常海面降温

This study deals with a unusual cooling event after Typhoon Mujigea passed over the northern South China Sea(SCS) in October 2015. We analyze the satellite sea surface temperature(SST) time series from October 3 to 18,2015 and find that the cooling process in the coastal ocean had two different stages. The first stage occurred immediately after typhoon passage on October 3, and reached a maximum SST drop of –2℃ on October 7 as the usual cold wake after typhoon. The second stage or the unusual extended cooling event occurred after 7d of the typhoon passage, and lasted for 5d from October 10 to 15. The maximum SST cooling was –4℃ and occurred after 12d of typhoon passage. The mechanism analysis results indicate that after landing and moving northwestward to the Yunnan-Guizhou Plateau(YGP), Typhoon Mujigea(2015) met the westerly wind front on October 5. The lowpressure and positive-vorticity disturbances to the front triggered meridional air flow and low-pressure trough,thus induced a katabatic cold jet downward from the Qinghai-Tibet Plateau(QTP) passing through the YGP to the northwestern SCS. The second cooling reached the maximum SST drop 4d later after the maximum air temperature drop of –9℃ on October 11. The simultaneous air temperature and SST observations at three coastal stations reveal that it is this katabatic cold jet intrusion to lead the unusual SST cooling event.     

利用跨断层形变资料研究天山中段断层现今活动特征

利用2001年以来天山中段多个跨断层形变场地的测量资料,从断层运动方向和断层平均速率2个方面分析天山中段3条断层现今活动特征。结果表明,霍玛吐断裂呼图壁段断层的活动性质为正、逆断和左、右旋交替活动;北轮台-辛格尔断裂库尔勒段断层表现为右旋运动特征,活动性质为逆断性;妖魔山F2断裂乌鲁木齐段的断层活动性质以逆断为主。妖魔山F2断裂乌鲁木齐段断层的活动程度最高,霍玛吐断裂呼图壁段最低。霍玛吐断裂、北轮台-辛格尔断裂、妖魔山F2断裂垂直方向上基本均处于张性变化,前两者水平向处于挤压状态;断层活动速率的时间进程具有阶段性特征,各个时间段转折点有较好的匹配性。     

长山群岛海洋渔业资源的平均营养级变化特征

根据长山群岛 1965-2016 年渔业统计资料,分析长山群岛海域主要捕捞渔获物产量、平均营养级 （Mean trophic level, MTL）、渔业均衡指数 （Fishing in balance index,FiB） 年际变化,探讨其海洋渔业资源利用状况,并利用小波分析方法研究52年来渔获物 MTL 周期变化特征。研究表明： （1） 长山群岛捕捞产量、MTL 和 FiB 指数呈阶段性变化; （2） 长山群岛渔业资源开发经历初期开发、扩张捕捞、过度捕捞、资源破坏等四个阶段,渔业资源环境正在逐渐恶化;（3） 受人类捕捞活动影响,MTL 在 15~19 年和 24~34 年两种时间尺度下呈周期波动,30 年为第一主周期,17 年为第二主周期。长山群岛渔业资源破坏日益严重,未来几年平均营养级将呈下降趋势。为防止渔业资源进一步衰退,应加强捕捞活动管理力度,落实海洋渔业资源保护制度;完善预警机制,构建海洋渔业资源监测系统;同时应积极调整长山群岛渔业产业结构,提高资源产出效率.     

长江口外潮汐精细化模型研究与精度分析

长江口外海上测量除受风浪影响较大外,最重要的问题是潮位控制非常困难。文中简要阐述了开展长江口外潮汐精细化模型研究的方法,介绍了利用潮汐精细化模型对长江口外航路任意点进行潮汐预报的方法,并通过实测数据进行了精度分析,提出了建议。     

海上风电升压站平台高程确定标准的合理性研究

为保证海上风电升压电站建设的经济合理与安全可靠,合理确定海上风电升压电站平台高程十分必要。文中从波浪与潮位的遭遇组合、最大波高取值与现行相关标准的比较、最大波峰高度计算的合理性等方面,全面分析了确定海上风电升压站平台高程各组成项取值标准的合理性,研究认为现行标准明显偏高。建议海上升压站平台底部高程按"100年一遇极端高水位+重现期50年波列累积频率1%的最大波峰高度+安全超高"确定。结合工程实例计算分析,按本文建议可使海上升压站平台高程明显降低,从而节省工程造价,还可减轻升压站工程对周边风机的遮蔽影响,以达到多发电量的效果。     

不同水位垂直流人工湿地中植物及微生物特征

利用4个连续进水的垂直流人工湿地,比较分析水位对污染物去除效果的影响,研究湿地中植物对氮磷去除的贡献,阐析湿地中脱氮功能菌数量的演变规律。3个湿地栽种黄花鸢尾,水位分别控制在19、51和84cm,另一个湿地不栽种植物,水位为51cm。结果表明,水位对氮和有机物的去除有显著影响(p<0.05),栽种植物的湿地中,51cm水位时总氮去除率(67.4%～79.2%)最高,19cm水位时氨氮(85.3%～93.0%)和COD(81.8%～92.9%)去除效果最好。试验中黄花鸢尾均生长良好,植物吸收对总氮(Total nitrogen,简称TN)和总磷(Total phosphorus,简称TP)去除的贡献分别为19.2%～27.3%和14.7%～19.2%;植物地上部分发挥更重要作用,其TN和TP含量及对TN和TP的吸收量均高于地下部分。湿地表层基质中3种脱氮功能菌数量均随运行时间的增加而显著提高,亚硝化细菌和硝化细菌数量分别为10~4～10~6和10~5～10~7 MPN/g,随水位升高而减少;反硝化细菌数量为10~3～10~6 MPN/g,随水位升高而增加。     

海表面温度时空变异特征及对验证误差影响

海洋要素的变化存在明显的区域性和季节性的变化特性,本文选择海洋要素中最为突出的海表面温度(SST)要素作为主要分析参数,设计时空变异参数的计算指标,分析时空变异对验证误差影响的关系,通过研究及试验的数据精度验证,证明了时空变异是造成误差的直接原因之一。强烈的时空属性变异,在验证过程中会引入很大的验证误差,处于不同变异等级区划的数据,其验证结果相对误差可达13.08%,变异越剧烈的区域,精度验证效果越差,验证误差就越大,这些误差并非完全是遥感产品的误差,验证结果不具有代表性,不能真实的反映遥感产品的误差特征。对于SST等海洋遥感产品验证时,需要考虑时空变异对验证误差的影响和贡献,合理选择验证试验区域、代表性的评价数据集和科学的评价方法。     

西津水库网箱养殖区浮游植物特征及水质营养状态

于2006年10月至2008年7月对西津水库米埠坑网箱养殖区浮游植物进行两个年度共8次调查。第1年发现浮游植物6门53属,冬季出现种属最多,达到43属,春、夏季最少,为35属,浮游植物年平均数量为35.18×104 L-1,平均生物量为1.07 mg·L-1。第2年度采集到浮游植物6门47属,以春季出现种属最多,达到40属,夏季最少,为29属,第2年浮游植物年平均数量低于第1年,为19.77×104 L-1,生物量高于第1年,达到1.22 mg·L-1。综合营养指数评价结果显示,米埠坑网箱养殖区处于中营养水平,有向富营养化过渡的趋势。