在大洋环流模型中对应于惯性内波破碎的垂直混合的一个参数化方案

Based on the theoretical spectral model of inertial internal wave breaking(fine structure) proposed previously, in which the effects of the horizontal Coriolis frequency component f-tilde on a potential isopycnal are taken into account, a parameterization scheme of vertical mixing in the stably stratified interior below the surface mixed layer in the ocean general circulation model(OGCM) is put forward preliminarily in this paper. Besides turbulence, the impact of sub-mesoscale oceanic processes(including inertial internal wave breaking product) on oceanic interior mixing is emphasized. We suggest that adding the inertial internal wave breaking mixing scheme(F-scheme for short) put forward in this paper to the turbulence mixing scheme of Canuto et al.( T-scheme for short) in the OGCM, except the region from 15°S to 15°N. The numerical results of F-scheme by using WOA09 data and an OGCM(LICOM, LASG/IAP climate system ocean model) over the global ocean are given. A notable improvement in the simulation of salinity and temperature over the global ocean is attained by using T-scheme adding F-scheme, especially in the mid- and high-latitude regions in the simulation of the intermediate water and deep water. We conjecture that the inertial internal wave breaking mixing and inertial forcing of wind might be one of important mechanisms maintaining the ventilation process. The modeling strength of the Atlantic meridional overturning circulation(AMOC) by using T-scheme adding F-scheme may be more reasonable than that by using T-scheme alone, though the physical processes need to be further studied, and the overflow parameterization needs to be incorporated. A shortcoming in F-scheme is that in this paper the error of simulated salinity and temperature by using T-scheme adding F-scheme is larger than that by using T-scheme alone in the subsurface layer.     

基于生态系统服务的海洋健康评估与调控:以莱州湾为例

近岸海域的生态系统管理,要求对海洋健康进行综合的评估以及对人工调控进行科学的指导,进而促进可持续发展。本文构建了定量化方法,用于评估当前的和近期的基于生态系统服务的海洋健康。以莱州湾为例的研究结果表明,当前的海洋健康指数分值为0.7856(总分为1.0);通过对负面压力进行不同强度的人工调控,得到近期海洋健康预计的变化范围为0.5551到0.8041。具体地说,本文评估得到当前的海洋健康主要表现为文化服务和供给服务基本优秀,而支持服务和调节服务不够良好。若不对持续增长的压力采取有效的调控措施,该近岸海域生态系统会在近期丧失部分支持服务和调节服务;若负面压力被完全控制,该近岸海域生态系统服务的分类等级会得到小幅提升。另外,应进一步加强对生态系统服务尤其是文化服务和调节服务的宣传教育。本文的分析过程和量化结果,为进一步指导人工调控提供了灵活的工具,有助于海岸带区域的生态系统管理。     

海洋酸化对马氏珠母贝珍珠层形成的影响

分析了酸化环境对马氏珠母贝珍珠层形成的影响。在温度为28℃,盐度为31的条件下,分别在p H 8.2(对照组,CG)、p H 7.7(实验一组,E1)和p H 7.4(实验二组,E2)的海水中养殖马氏珠母贝,观察贝壳珍珠层结晶形貌的变化,并检测珍珠层形成相关的矿化基因(pif177、nacrein及pearlin)在外套膜中央区(mantle center,MC)的表达。结果表明:(1)通过扫描电镜观察贝壳,比较对照组与实验组贝壳晶体形貌变化,发现E1组贝壳珍珠层低倍镜下,生长阶梯明显,高倍镜下超微结构规则,六边形棱角不明显,但边界清晰;而E2组出现板块边界不明显,生长排列不规则等现象,说明了海水酸化影响了马氏珠母贝的钙沉积,引起珍珠层形貌特征的变化;(2)实验设定条件下,pif177、nacrein及pearlin基因表达量整体上呈现随p H降低而降低的变化趋势。其中,E1组与CG组间均无显著性差异(P0.05),E2组均较CG组显著下调(P0.05)。     

一种高频雷达回波谱反演海浪的新算法

在高频地波雷达海浪谱反演问题中,广泛采用的Barrick后向散射公式属于第一类非线性Fredholm积分方程。此类积分方程的解在本质上是不适定的,加之高频雷达二阶回波信号信噪比较低,使得反演海浪谱存在解不稳定的问题。本文提出一种稳定且低复杂度的反演算法,此算法首先根据高频雷达一阶回波谱测量海浪方向,并将其引入积分方程求解过程,减少求解变量的个数,降低反演算法的复杂度。为解决反演结果不稳定的问题,使用Tikhonov正则化方法并利用广义交叉验证法(GCV)确定其正则化系数。通过在不同测试条件下对反演算法的仿真测试分析,表明此方法具有运算量小、稳定性好的特点。     

海洋环境移动平台观测技术发展趋势分析

文中论述了海洋环境移动平台观测技术发展现状,强调移动平台观测技术的重要性。通过剖析移动平台观测技术谱系,从顶层设计、关键技术创新、平台载体系统集成及应用技术等方面,分析了未来技术发展趋势,提出了加强我国海洋环境移动平台观测技术的发展建议。     

海底观测网技术进展与发展趋势

海底观测网络由于其特有的能源供给与信息传输优势,受到了广泛关注与重视。文中简要回顾了国内外海底观测网技术的发展现状,并就海底观测网技术发展趋势进行了探讨。     

海浪对水下垂直运动航行体出水姿态的影响分析

水下弹道是潜艇垂直发射导弹特有的一段弹道,导弹在航行过程中受到表层海水自然流动的影响,运动姿态发生复杂变化,其中,以海浪的影响最为明显。根据二维线性波理论在发射坐标系下建立了波浪模型,通过莫里森方程分析了海浪对水下垂直运动导弹的作用形式,建立了导弹水中运动数学模型,借助有限元思想,在Matlab/Simulink环境下仿真分析了不同航向和浪级下导弹水中运动姿态的变化规律,结论可为研究潜射导弹水中弹道提供参考和依据。     

我国海洋声学探测技术竞争力分析

海洋声学探测技术用于海洋物理及海洋特定目标特性探测,是人类认识海洋、开发和利用海洋丰富资源必不可少的海洋高技术。文中全面介绍了海洋声学探测技术的技术结构以及致力于此技术研究的国内外主要研究机构,着重对比分析了国内外海洋声学探测技术的发展现状与趋势,并总结出我国该领域现存在的问题。结果表明我国海洋声学探测技术水平与国外相差10 a左右,未来需靠长期稳定支持、按需开展研究、加大基础工业投资以及提高材料与工艺水平等措施推进我国海洋声学技术的良性发展。     

物理海洋传感器现状及未来发展趋势

文中对目前我国物理海洋要素观测传感器技术发展现状进行了分析。在国家科技计划支持下,我国的物理海洋观测传感器技术取得了快速发展,但与国际上先进的传感器技术水平相比,国内具有自主知识产权的传感器仍有较大差距。随着未来海洋观测需求的不断发展,小型、轻重量、低功耗、高精度、高灵敏、智能化新型传感器必将是今后5~10年研究与开发的重点。     

数字海图三维可视化应用技术研究

结合目前数字海图的三维可视化应用需求,对不同类型的数字海图从数据获取、处理、三维表达、可视化管理和应用等方面进行了分析。主要介绍了栅格海图的可视化显示,shp矢量海图图层的自动加载和三维符号化显示,基于海图控件的S-57的SENC海图的动态、多要素海图信息影像化三维表达和管理等方面的内容,为海洋测绘成果应用、测绘信息保障提供新的技术手段和应用平台。