北极冰区船舶安全航行过程风险动态仿真北大核心CSCD

近年来随着北极冰区航道的开辟与成功通航,船舶航行安全广受重视,因冰区通航条件对船舶交通安全影响因素特殊且变化大,有必要分析极地冰区船舶航行时航路过程中的风险。探讨低温、浮冰、高纬度等特殊属性对船舶极地冰区航行安全的影响,结合船舶交通风险的特点,提出北极冰区东北航道船舶航行风险状态概率转移的过程风险,构建北极冰区东北航道船舶航行过程风险模型。基于马尔科夫过程假设,建立基于马尔科夫链-蒙特卡洛方法的云仿真模型,利用该模型对北极冰区东北航道船舶航行进行时间连续的过程风险动态仿真。研究表明:夏季时期船舶在北极冰区东北航道航行过程风险整体上处于可通航状态,离散风险程度随时间而连续变化,总体呈现"M"型趋势,风险波动明显。     

南大洋酸化过程及其变化趋势研究进展

近30年的集成研究表明,南大洋吸碳能力从20世纪90年代开始出现明显的下降,但是这种减弱趋势在2002年后又开始转变为显著增强的趋势,展现出一种吸收大气中人为CO2更强的能力,这种态势伴随着南大洋的酸化进一步增强。观测表明,开阔大洋(45°S—50°S)在1991—2000年间的pH下降速率为每年0.0007,文石饱和度Ω文石以每年0.015的速率上升,而在2001—2011年间pH下降速率增大为每年0.0024,Ω文石转变为每年0.017的下降速率。在南大洋近岸海域,海洋酸化程度区域性差别很大,影响因素也更加复杂。例如,普里兹湾在1994—2010年pH和Ω文石分别下降了0.11和0.30,威德尔海在1978—2008年间的表层海水pH下降速率为每年0.0011,Ω文石下降速率为每年0.002。基于现场观测数据和遥感反演参数方法,从点线观测数据评估扩展到海区整体范围的南大洋酸化趋势评估取得了重要进展。而近期改进的模型模拟与观测结果比较在量级和更大尺度空间上都取得了较好的结果。本文对地球系统模型(ESM)预测的包括RCP 8.5等不同情境下的南大洋酸化趋势以及海洋酸化对南大洋生态系统的效应进行综合评述,结果表明到本世纪末南大洋大部分海域都将处于文石不饱和状态,预示着南大洋的酸化进展将会严重影响海洋生物地球化学变化和损坏整个南大洋的生态系统。因此,对南大洋开展海洋酸化过程、驱动机制和预测研究以及生态效应评估已严肃地摆在全人类的面前。     

滨海城市旅游环境承载力优化研究 —— 以秦皇岛市为例

滨海旅游是我国海洋经济的重要增长点,旅游环境承载力研究对滨海城市实现旅游可持续发展具有重要的理论意义与应用价值。该文在进一步界定滨海城市旅游环境承载力内涵的基础上,构建滨海城市旅游环境承载力指标体系,基于系统动力学预测旅游环境承载潜力,建立特定情景下旅游环境承载力优化的多目标函数与约束条件,利用NSGA-II算法求解旅游旺季、淡季和平季3种情景下的旅游环境系统对核心主体的承载力,以秦皇岛市为例进行实证研究,提出提升滨海城市旅游环境承载力的相关对策。     

基于腾讯位置大数据的精细尺度人口空间化——以南京市江宁区秣陵街道为例

精细尺度的人口空间化研究成为当前GIS领域研究的热点。已有的人口空间化方法大多针对区域或城市尺度进行研究,少有对街道、社区甚至住宅小区的亚城市单元人口的研究。该文以南京市江宁区秣陵街道为例,基于腾讯位置大数据,结合人口统计数据、建筑物空间属性数据和住宅小区边界数据,提出了基于腾讯位置大数据的人口空间化方法和住宅小区级别的精细尺度人口估算方法。研究结果表明,该方法在住宅小区空间尺度下的估算结果与实际人口的线性拟合R~2达到0.9494,结果可信度较高,可为今后精细尺度人口空间化研究提供参考。     

基于AnnAGNPS模型的山美水库流域非点源氮控制研究

探索研究流域非点源氮污染控制的有效措施,对于治理改善水环境恶化具有重要的现实和长远意义。以山美水库流域为研究区域,建立AnnAGNPS氮污染模型,通过情景模拟技术分别模拟了河岸缓冲带、适量施肥、免耕、少耕、梯田和退耕还林等最佳管理措施的非点源氮污染削减效率。结果表明:(1)梯田与退耕还林对氮的削减率较高,均高于15%;免耕较低,为13%;少耕、合理施肥、河岸缓冲带削减效果有限,低于10%。(2)河岸缓冲带、少耕、免耕、梯田等措施的总氮削减率在不同月份的变化趋势与泥沙削减变化趋势一致,在7月和8月有较高的削减率;合理施肥与退耕还林的总氮削减率则与流域施肥状况相关性更高,在2—4月份有较高的削减率,因此山美水库流域水环境改善应结合非点源氮污染治理和流域水土流失治理。     

Ekman模型时间变化风应力系数的伴随参数估计

本文基于时间分布参数设置,利用伴随同化方法,反演了Ekman模型中随时间变化的风应力拖曳系数,并在孪生实验和实际实验中对该方法进行了验证。在孪生实验中,研究了参数反演结果对不同影响因素的响应,包括:风速分布、风应力系数分布、风应力系数初始猜测值、风应力系数独立变量个数、观测数据误差和观测的深度。孪生实验结果验证了伴随同化方法反演Ekman模型中时变风应力系数的有效性,具体包括如下五个方面结论:1)不同风速分布下均能成功反演出不同风应力拖曳系数分布; 2)反演结果对初始猜测值较为敏感,风应力系数初始猜测值越接近给定值,反演结果越好;3)风应力系数独立点个数的选取会显著影响反演结果,合理的选择有利于提高反演效率及减小观测数据误差;4)观测误差能够影响反演结果,观测数据误差在20%以下时能取得合理的反演结果; 5)反演结果对观测数据的表层和次表层流速更为敏感,这是由Ekman流的物理性质决定的。实际实验,利用百慕大锚系试验平台的风速和流速数据,去除周期性潮流和地转流成分后得到Ekman流成分,并作为观测输入到该同化模型,反演出了适用于该区域和该时段的随时间变化的风应力系数。通过比较模拟流速和观测流速,证明利用伴随同化方法能从实测数据中反演出合理的时变风应力系数,对于海洋模型风应力系数的确定是一项有益的尝试。     

海洋环境因子对澳洲鲐亲体补充量关系的影响——基于贝叶斯模型平均法的研究

澳洲鲐（Scomber australasicus）是西北太平洋重要的中上层经济鱼类,生命周期相对较短,资源量受补充量影响明显,了解澳洲鲐太平洋群系补充量状况对掌握其资源量及确保其可持续利用具有重要的意义。本文利用产卵场1（30°~32°N,130°~132°E）海表面温度（sea surface temperature,SST1）、产卵场2（34°~35°N,138°~141°E）海表面温度（SST2）、索饵场（35°~45°N,140°~160°E）海表面温度（SST3）、潮位差（tidal range,TR）、太平洋年代际涛动（Pacific decadal oscillation,PDO）和亲体量（spawning stock biomass,SSB）6个影响因子任意组合与补充量构建多个模型,运用贝叶斯模型平均法（Bayesian model averaging,BMA）分析各个环境因子对资源补充量的解释能力,并预测其补充量的变化。结果表明,SSB对补充量具有最长期且稳定的解释能力,其次是SST3,PDO、TR、SST2、SST1也对补充量模型具有一定的解释能力。SST3是环境因子中影响最大的因子,可能是由于补充群体在索饵场内生活时间较长,索饵场温度对仔鱼或鱼卵的生长存活有较大的影响。研究认为,基于BMA的组合预报综合考虑了各个模型的优势,优于单一模型,可用于澳洲鲐资源补充量的预测。     

岬湾海岸中人工岛建设对岬角涡旋及海湾地形冲淤的影响——以海南岛铺前湾为例

岬湾海岸中一般在岬角的右侧与左侧（面向大海方向）分别发育顺时针与逆时针涡流。这些涡流的存在对泥沙输运、海底地形演变、污染物扩散等都具有重要影响。而在海洋中岛屿的存在将产生局部的岛后尾流。如岛屿与岬角距离较近,岛后尾流可能与岬角涡旋相互作用,反之则相互影响较小。本文以海南岛铺前湾为例,研究在岬湾海岸中湾口处的人工岛建设对湾内涡旋的影响,并进一步分析人工岛建设对整个海湾海底冲淤变化的效应。本项研究主要采用COAWST模型进行研究。结果表明,大潮期在海湾内发育大范围的顺时针涡旋,小潮期涡旋发育不明显,以东向余流为主。人工岛建设并未影响整个海湾的涡旋结构,但人工岛分隔了湾内顺时针涡旋,且在周围产生局部的逆时针与顺时针涡旋。海底冲淤变化的基本格局为湾内以淤积为主,人工岛建设加强了这种趋势,但在人工岛与岸线之间的狭窄通道内,海底出现冲刷。本项研究对岬湾海岸的科学开发管理具有一定意义。     

渤、黄海生态环境模拟的参数敏感度空间差异分析

随着海洋生态系统模型的发展,生态变量增多,众多生物过程参数量值的确定成为制约生态环境模拟的瓶颈问题,生态系统结构区域性要求模型中的生态参数具有区域差异。为探究不同海区的关键参数及参数敏感度的空间差异,本研究在渤、黄海建立了ROMS-CoSiNE物理–生物耦合的高分辨率生态系统模型,并对13种生态参数的敏感度空间分布进行分析。结果表明:南黄海中部与渤海及近岸海域的敏感度差异较大。渤海敏感度最大的参数为决定光合速率的浮游植物P-I曲线初始斜率,其次为浮游动物捕食半饱和常数和浮游动物最大捕食率。而南黄海中部敏感度最大的参数为浮游动物最大捕食率,其次为浮游植物死亡率和浮游植物P-I曲线初始斜率。结合敏感度分布及浮游植物生物量收支得出,渤海水体透明度较南黄海偏低、浮游植物生长光限制较强,是引起浮游植物P-I曲线初始斜率敏感度在渤海高于黄海的主要原因。浮游动物最大捕食率及浮游植物死亡率的敏感度空间差异,受渤、黄海浮游植物生物量差异的影响,与生态系统中的高度非线性特征有关。