海面溢油无人机高光谱遥感检测与厚度估算方法

海上溢油是海洋国家所面临的共同问题,但至今仍没有一种可靠实用的海上溢油准确识别和油量遥感监测方法。为此,本文以无人机高光谱遥感为手段,开展了海面溢油检测与厚度估算方法研究。实验中,通过搭建室外大型水槽溢油实验装置,获取了模拟真实海洋环境条件下不同溢油量的遥感和现场光谱数据,在此基础上,分析并提取了海上溢油特征光谱波段,给出了海上溢油高光谱检测模型;针对现场实验条件下水面油膜厚度难以测定的问题,设计了3种利用总体溢油量的油膜厚度估算模型。得到如下主要结论:（1）675 nm和699 nm是海上溢油检测的有效特征波段,但对极薄的油膜没有检测能力;（2）提出了归一化溢油指数模型、反比例模型和吸收基线模型等3种海上溢油油膜厚度估算模型,其中对于薄油膜（厚度≤ 5 μm）和厚油膜（厚度>50 μm）,反比例模型是溢油厚度反演的首选也是唯一选择。对于中厚度油膜,晴朗天气条件下,归一化溢油指数模型是油膜厚度反演的首选,同时反比例模型和溢油吸收基线模型也都有较好的反演能力,而在多云天气条件下,反比例模型效果最佳。     

长江三角洲蓝图重绘的基础科学问题:进展与未来研究

在全球气候变化和人类活动影响加剧的背景下,作为河口海岸重要子系统的三角洲正在发生快速变化。长江三角洲地处长江入东海交汇处,是中国最重要的经济核心区之一,对邻近区域乃至整个长江经济带经济社会发展都起着重要作用。由于全球变暖、海面上升和强烈人类活动引发了三角洲系统状态转换,因此以往基于恒定系统状态而获得的有关长江三角洲的认识已不能满足未来需求,迫切需要对未来海面变化、极端事件、流域与河口工程影响下的三角洲物质循环条件、物理过程、地貌冲淤演化、源-汇格局调整等科学问题进行深入研究。在三角洲系统行为、未来演化趋势的预测能力建设中,应重视从海面到海底的综合立体观测系统的发展,以获取关键数据;基于三角洲系统的时、空演化特征,建立三角洲本征态和衍生态的谱系理论。未来需针对系统状态转换而调整原先的经济社会发展模式,以便保护自然资源、重建生态系统,更好地支撑长江经济带发展,重绘长江三角洲发展蓝图。     

基于多源卫星遥感数据的安达曼海及其邻近海域内波分布特征分析

安达曼海是内波频繁发生的海区之一,对其内波的研究是当今海洋研究的热点。本文利用2013—2016年间覆盖整个安达曼海的3 000多幅Terra/Aqua MODIS、GF-1、Landsat-8、Sentinel-1 等卫星遥感图像,从中提取和解译了内波波列线和波向信息,得到安达曼海海洋内波的时间分布特征,并绘制了内波空间分布图。结果表明,安达曼海及其邻近海域内波主要出现在4个区域:苏门答腊岛以北海域、安达曼海中部海域、安达曼海北部海域以及尼科巴群岛以西海域,尺度较大的内波主要分布在苏门答腊岛以北海域和安达曼海中部海域。在时间分布上,2013—2016年间安达曼海内波的年发生次数相近;在热季、雨季及冬季遥感都能观测到内波的发生;2-4月遥感观测到的内波最多,其次为8、9月,7月遥感观测到的内波较少,这可能是由于雨季光学影像受云影响,安达曼海海域晴空影像过少造成,还需要借助更多的遥感影像进一步证明。在波向上,安达曼海多数内波向岸传播,在苏门答腊岛北部、安达曼海中部海域,内波向东或向东南传播;在安达曼群岛东部,内波向东传播,传播一定距离后与海底地形交互作用,一部分继续向前传播,一部分产生反射,向西南方向传播至安达曼群岛;在尼科巴群岛以西海域,内波由尼科巴群岛向孟加拉湾传播。     

养殖裙带菜机械损伤防御应答的初步研究

以裙带菜(Undariapinnatifida(Harv.)Suringar)幼孢子体为材料,测定藻体对机械损伤的防御应答。结果显示:与对照组相比,机械损伤会诱导藻体内活性氧含量上升,以及抗氧化酶活性和抗氧化物含量的变化。当裙带菜受到机械损伤后,体内O2-和H2O2以及MDA等物质迅速积累,藻体的总抗氧化能力上升、CAT和POD活性在短时间内迅速升高、GSH和ASA迅速合成,从而在较短时间内控制活性氧以及MDA含量;与对照组相比,SOD活性仅在3h内高于对照组。该实验结果表明裙带菜幼孢子遭受机械损伤后的抗氧化系统会参与调节机体活性氧平衡,这种抗氧化机制的存在可以更快速、更节能、更有效地修复藻体所受损伤。     

深圳市浴场用海定级研究

海域分等定级是制定海域使用金征收标准和开展海域资产价格评估的前提和依据。借鉴《海域定级技术指引(试行)》,遵循资源禀赋差异、收益差异、节约利用和生态用海的原则选取海域自然条件和海域区位条件2个定级因素及海水质量、海洋自然灾害等10个评价因子,构建深圳市浴场用海定级的评价指标体系。采用综合指数评价法计算出207个评价单元的得分情况,通过聚类分析方法和变异系数(CV)来校核级别,最终将浴场用海的海域划分为Ⅰ级(22.22%)、Ⅱ级(33.82%)和Ⅲ级(43.96%)3个级别。研究成果为海洋管理部门制定浴场用海不同级别的基准价格提供了依据。     

我国海洋保护地现状、问题及发展对策

随着我国海洋经济的不断发展,沿海地区的海洋环境和生态系统面临的压力不断加剧。海洋保护地作为海洋生态环境管理的有效手段,近30年来被广泛应用于海洋生物多样性和生态系统保护,取得了显著的成就和效果。文章通过对我国海洋保护地的建设情况进行系统研究,阐述了海洋保护地的发展现状和管理体制,重点剖析了海洋保护地管理和建设过程中面临的缺乏顶层设计、管理能力和管护条件弱、管理人才和资金少、空间发展不平衡等问题,在建设以国家公园为主体的自然保护地体系的新形势下,为我国海洋保护地的发展提出了健全海洋保护地管理制度体系、构建海洋保护地网络体系、加强海洋保护地管理能力建设和加强海洋保护地宣传教育等对策建议。     

一种新型鲸鱼式潮流能发电装置的设计与试验研究

为了进一步提高潮流能的利用率,提出了一种新型鲸鱼式潮流能发电装置。借鉴风机叶片设计方法及水平轴水轮机的设计原理,利用结构力学、流体力学和CFD相关方法,对该装置的螺旋桨叶、导流筒和固定桩等部件进行了设计研究,从获能效果、装置可靠性和发电功率等方面进行了优化设计,并通过900 W样机试验验证了设计的有效性。试验结果显示,海流高潮期装置最大发电功率可达到980 W,一天内大约有4个缓潮期,此间发电功率明显下降,但持续时间不长,总体平均发电功率在800 W上下;同时潮流能轮机启动流速在0.41 m/s左右,有着良好的低速启动性能。     

ATS藻板与自然礁石上藻群生物多样性的比较

ATS(algal turf scrubber)系统是一种利用潮间带藻类高效去除富营养化水体中氮(N)、磷(P)元素的水质净化系统, 藻类是支持整个系统最重要的组成部分, 其群落结构与水质净化效果密切相关。该研究基于Illumina MiSeq平台的高通量测序技术对海水水族缸的ATS系统中藻板样品和自然礁石上的藻类进行多样性分析。18S rDNA研究结果表明, ATS系统中经筛选得到藻类优化序列21390条, 其中对丝藻属Antithamnion占主要地位, 占序列总数的22.79%, 其次19.07%序列归入斜纹藻属Psammodictyon; 宋井、展南亭、后宅3个地区的藻类经筛选分别得到88435、87129、106458条优化序列, 主要为分枝色指藻属Chroodactylon、宽果藻属Mastocarpus和日本马泽藻属Mazzaella。ATS系统和自然环境样品共有的优势藻为骨条藻属Skeletonema和仙菜属Ceramium。本实验在研究ATS系统与自然礁石上的藻类群落相似性的同时, 深入探究了其群落结构的差异性, 为进一步优化ATS系统的功能提供了理论依据。     

褐菖鲉仔、稚鱼消化系统发育的组织学观察

为探究卵胎生鱼类褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)的仔、稚鱼消化系统组织学特点, 采用常规组织切片技术, 并用HE染色和组织化学染色, 比较分析了产出后0~50d的褐菖鲉仔、稚鱼消化系统发育的组织学变化。结果显示: 褐菖鲉初产仔鱼已分化出口咽腔, 并具有初始的食道、胃、肠、肝脏和胰脏; 2日仔鱼肛门与外界相通, 食道扩大, 开始摄食, 进入混合性营养期; 3~4日仔鱼幽门盲囊出现, 食道内壁出现黏膜皱褶5~6个, 胃黏膜皱褶5个, 肝细胞团区域扩大; 5~6日仔鱼卵黄囊和油球耗尽, 进入外源性营养期, 食道黏膜上皮出现杯状细胞, 肠道弯曲, 可区分前中肠和后肠两部分; 10~14日仔鱼食道环肌层明显, 黏膜皱褶增加到7~12个, 胃壁四层结构基本形成, 肠道黏膜皱褶加深, 纹状缘清晰可见, 肝细胞分裂迅速, 数量显著增加, 体积增大, 出现肝血窦和胰岛; 28~30日稚鱼出现胃腺和胃小凹, 已具功能性胃, 标志着稚鱼期的开始, 此时胰岛细胞数量和酶原颗粒增多, 消化能力显著提高; 47~50日稚鱼已基本具有成鱼胃的特征, 肠道纹状缘发达, 肝细胞呈多边形, 细胞内含大量脂肪颗粒, 消化系统从结构和功能上已趋于完善。由此可见, 褐菖鲉仔鱼和稚鱼消化系统的发育具有卵胎生鱼类发育较早的特点, 与其消化功能的完善密切相关。     

等面积纬度和等量纬度间的直接变换

为了便于实现等面积方位投影与椭球等角圆柱或圆锥投影之间的变换,借助具有强大符号运算功能的计算机代数系统Mathematica,推导出了等面积纬度和等量纬度之间变换的直接表达式,进一步将表达式改进为适合电算的形式,并将其系数统一表示为关于椭球偏心率e和椭球第三扁率n的幂级数形式。通过算例分析表明:基于第三扁率n的幂级数表达式具有更紧凑的形式和更好的收敛性,且导出公式的计算误差分别小于10^-8和10^-8″,可以满足大地测量和地图制图计算精度要求。