70年来中国化学海洋学研究的主要进展

我国的海洋化学工作者通过70年来,特别是近30年来的化学海洋学研究,实现了我国与世界先进水平进入同步发展的快车道,其显著的特点是:(1)化学海洋学研究从元素地球化学分布系统转向了以揭示深层次海洋生物地球化学过程为核心的研究;(2)化学海洋学研究实现了多领域、多视点的综合交叉研究;(3)更加关注了人为影响与自然变化共同作用下的海洋生态环境变化研究,对近海和海岸带而言,更加注重从海陆统筹一体化角度探析化学物质的分布迁移特征。本文从生源要素的海洋生物地球化学过程、微/痕量元素与同位素的海洋化学研究、生物过程作用下的化学海洋学过程等角度,重点总结归纳和分析了30年来我国海洋化学研究的重要进展和发展状况,以期对化学海洋学的进一步研究提供借鉴和启迪。     

再探温跃层有孔虫B/Ca与温度和[CO32-]的依赖性及其在24 ka以来热带西太平洋次表层碳酸盐系统重建中的应用

The B/Ca ratio of planktonic foraminifer shells has been used as a proxy for reconstructing past ocean carbonate chemistry. However, recent studies have revealed significant uncertainties associated with this proxy, such as whether seawater temperature or [ CO_3~(2-)] is the dominant control on the partition coefficient(K_D) of planktonic foraminiferal B/Ca. To address these uncertainties and thus improve our understanding of the planktonic foraminiferal B/Ca proxy, we analysed B/Ca ratios in the tests of Neogloboquadrina dutertrei(300–355 μm) and Pulleniatina obliquiloculata(355–400 μm) in surface sediment samples from the tropical western Pacific and South China Sea. The relationship between these B/Ca ratios and bottom water calcite saturation states(Δ[ CO_3~(2-)]) is weak, thus suggesting only a small dissolution effect on the B/Ca of the two species. The correlation coefficients(R~2) between the B/Ca ratios of N. dutertrei and P. obliquiloculata and environmental parameters(e.g., temperature, salinity, phosphate, DIC and ALK) in the tropical western Pacific and South China Sea are not high enough to justify using B/Ca ratios as a palaeoenvironmental proxy in the study areas. The significant correlation between K_D values of N. dutertrei and P. obliquiloculata and carbonate system parameters(e.g.,[ CO_3~(2-)], DIC, ALK, pH and [ HCO_3~-]) in the study area reflect chemical links between the K_D denominator and these variables. Based on our surface sediment calibration, an empirical relationship between the K_D of N.dutertrei and temperature is proposed in the tropical western Pacific. We also generated a record of B/Ca ratios in N. dutertrei(300–355 μm) from Core MD06-3052 in the tropical western Pacific over the past 24 ka to evaluate the application of the revised B/Ca proxy method. Based on the reconstructed empirical relationship for B/Ca and subsurface seawater ALK, we estimated subsurface seawater carbonate system parameters in the tropical western Pacific since 24 ka. In general, the estimated subsurface seawater pH and [ CO_3~(2-)] show an increase with time, and the record of subsurface seawater pCO_2 shows a decrease with time, in the tropical western Pacific over the past 24 ka. The consistent trends in subsurface seawater pCO_2 and opal flux during deglaciation may imply that the reported increase in subsurface water pCO_2 in the study area was promoted by enhanced upwelling in the Southern Ocean.     

基于夜间灯光和土地利用数据的云南沿边地区GDP空间差异性分析

云南沿边地区包括8个地州,共56个县,其中有25个县市与老挝、缅甸和越南直接毗邻,具有重要的地缘位置。本研究利用土地利用数据和夜间灯光数据在实现云南沿边地区GDP空间化的基础上,对GDP的空间分布格局进行深入探讨,这对缩小区域经济差异及促进地区共同发展具有一定的指导意义。采用土地利用数据对国内生产总值（Gross Domestic Product, GDP）数据的第一产业进行空间化拟合,采用DMSP/OLS夜间灯光数据对GDP的第二、三产业进行拟合,将第一产业和第二、三产业空间化拟合的结果相加,实现云南沿边地区1992-2013年的GDP的空间化拟合。在此基础上对云南沿边地区GDP空间分布差异进行分析。结果表明：① 土地利用数据对第一产业建模的效果较好,拟合的多期数据的相对误差均低于1.12%,采用夜间灯光数据,基于“分类回归”方法对第二、三产业拟合相对误差最大仅为6.404%,最终二者之和拟合的GDP拟合精度都较好,相对误差最大仅为4.241%;② 22期GDP数据在空间分布上均呈现正的相关性,且均为显著集聚;③ GDP空间分布局部集聚的高值-高值区域集中在开远、蒙自等县域,低值-低值地区集中在绿春、西蒙等地区;④ 云南沿边地区县域之间的经济差异在1992-1996年逐渐增强,1996年之后,经济差异波动缩小,空间关联效应呈现波动式的增强和减弱;⑤ 云南沿边地区的三维插值结果均呈现出西北至东南一线的“洼地-丘陵-平地-高峰”地势变化格局,沿边地区的东南角地区即红河州的建水、个旧和开远等县市的GDP最高,“丘陵”地势主要集中在腾冲、保山市以及最南部的景洪地区,“洼地-平地”地势主要分布在沿边地区西北角的贡山和福贡等县域、西南角的西蒙和孟连等县及中部区域的绿春和江城县等地区。     

联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟格网改正方法研究

研究并实现中国区域北斗广域差分实时电离层延迟格网改正算法,针对北斗单系统实时建立电离层延迟格网的不足,提出联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟改正方法。比较BDS、GPS以及BDS/GPS观测的实时电离层延迟格网,并利用北斗单频单点伪距定位进行精度验证。结果表明,在有效格网点覆盖充足的地区,BDS与GPS实时电离层延迟格网定位效果相当;而联合BDS/GPS观测的实时电离层延迟格网极大提高了偏远地区的单频定位精度与可定位历元数,也使原本单系统格网覆盖充足的地区定位效果得到进一步增强和稳定。     

浙江省台州-昌化深部构造特征探测

采用高分辨折射和宽角反射/折射综合地震探测方法,在浙江省中部沿黄岩、临海、东阳、桐庐、昌化进行深部构造探测,获得一条长约350km的速度结构剖面。探测结果表明,地壳结构具有明显的多层性,存在3个速度间断面;基底速度结构图像揭示了速度结构的横向非均匀性,这种不均匀性既对应于地质构造单元的分界线或断裂构造带,也反映出东西部构造特征的差异性。     

GPS/PWV时间序列特征提取方法的研究

针对GAMIT/GLOBK软件解算得到的4 a GPS/PWV时间序列的特征提取问题,提出基于滤波辅助的部分集成经验模态分解（PEEMD）与Hilbert谱分析相结合的特征提取方法。首先,在PEEMD方法的基础上,结合滤波辅助的PEEMD方法与Hilbert谱分析,建立GPS/PWV时间序列特征提取模型;然后,将所提出的方法应用于TNML测站4 a的GPS/PWV长时间序列和7 d的GPS/PWV短时间序列分析中,并将滤波辅助的PEEMD结果与传统的小波分解结果进行对比。结果表明,该特征提取方法能准确有效地提取出 GPS/PWV时间序列中的周年周期和日周期特征分量,滤波辅助的PEEMD分解结果与小波分解结果一致,且提取的特征分量与原始信号更加吻合。     

水利系统首台进口ADCP在长江口成功开发应用对国产ADCP推广应用的启示

声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profilers,ADCP),是美国RD公司八十年代初研发生产,用于海洋海流调查的仪器,ADCP能同时采集流速、流向、水深、回波强度、航速等要素,在海洋调查中得到广泛应用。长江水利委员会水文局长江口水文实验站在1990年率先引进了美国RDI公司的窄带DR-600k ADCP,解决了长江口江面宽、风浪大、传统测验方式难以收集完整全潮潮流资料的难题。经过RD公司专家来现场安装、调试、培训等过程,历经两年在长江口徐六泾站及长江中游九江站、大通站进行专项比测试验,掌握了ADCP的操作方法,熟悉参数设置及优化,开发了ADCP数据处理软件,成功应用于长江口潮流测验。20纪90年代至今国产ADCP研制从诞生到产品不断出现,可以借鉴首台引进ADCP的成功经验。本文应与流速仪进行比测(比对),收集不同水文环境的资料样本进行分析研究,资料分析时宜与TRDI的WinRIver软件采集的船速、流速、水深等数据进行对比分析,优化国产ADCP软件的功能,提高国产ADCP软硬件的性能使用单位购买ADCP后应进行必要的外围设备配置如GNSS、外接罗经等,制定严格的操作规程、建立ADCP维护保养制度,以保证ADCP能正常收集资料。生产厂家要建立野外服务公告,对用户在使用过程中遇到的问题及处理方式方法进行公布,同时收集和分享用户的使用经验。     

海水海砂混凝土双K断裂参数的确定

采用尺寸为515 mm×100 mm×100 mm初始缝高比从0.1变化至0.8的三点弯曲梁试件,利用试验测得起裂荷载Pini、最大荷载Pmax及对应的裂缝口张开位移CMODc等参数,研究了缝高比a0/h对海水海砂混凝土双K断裂参数的影响。并以相同配合比的淡水河砂梁作为对照组,进一步研究了海砂海水混凝土双K断裂参数与普通混凝土之间的关系。结果发现海水海砂混凝土断裂参数在a0/h=0.25～0.7范围内时可以认为是一常数;海水海砂混凝土梁断裂参数比相同配合比情况下的淡水河砂梁大且对边界影响更加敏感。     

长条状粗颗粒在垂直管路中最小输送速度试验研究

随着陆地金属资源的日益枯竭,深海矿产资源已经成为各国的重要战略目标。在深海采矿过程中,海底锰结核的形状除了圆球状,还有长条状等,颗粒形状对固液两相流管道输送特性具有很大影响。基于固液两相流垂直管道提升输送试验系统,探究不同工况下长条状颗粒在垂直上升流中最小输送速度的变化规律及特性,并得到了长条状群体颗粒最小输送速度计算公式。结果表明:长条状颗粒在垂直管道中上升过程中,颗粒中心轴与输送方向趋向于垂直,使颗粒在管道截面的投影面积最大化;长条状单颗粒的最小输送速度随着颗粒长径比增大而减小;在不同长径比工况下,随着管段颗粒平均浓度减小,长条状群体颗粒的最小输送速度均增大,且随着长径比增大,群最小输送速度减小。     

利用半参数模型估计确定验潮组网的深度基准面

深度基准面的确定是进行海洋测量的基础,准确确定深度基准面是进行海洋测量的有效前提。提出了一种将CORS技术与验潮组网技术进行结合的新传递深度基准面的方法,实现长、短期验潮站同步验潮实现深度基准面的增强传递;提出了采用半参数模型理论来求取潮差比的计算方法;具体阐述了验潮组网通过间接平差求取短期验潮站的深度基准面的计算方法,减少了验潮测量的人力投入,计算潮差比时考虑了系统误差的影响,计算短期验潮站时考虑了观测误差对深度基准面传递的影响。