Upper Ocean Four-Dimensional Variational Data Assimilation in the Arabian Sea and Bay of Bengal

A regional ocean circulation model with four-dimensional variational data assimilation scheme is configured to study the ocean state of the Indian Ocean region (65°E–95°E; 5°N–20°N) covering the Arabian Sea (AS) and Bay of Bengal (BoB). The state estimation setup uses 10 km horizontal resolution and 5 m vertical resolution in the upper ocean. The in-situ temperature and salinity, satellite-derived observations of sea surface height, and blended (in-situ and satellite-derived) observations of sea surface temperature alongwith their associated uncertainties are used for data assimilation with the regionally configured ocean model. The ocean state estimation is carried out for 61 days (1 June to 31 July 2013). The assimilated fields are closer to observations compared to other global state estimates. The mixed layer depth (MLD) of the region shows deepening during the period of assimilation with AS showing higher MLD compared to the BoB. An empirical forecast equation is derived for the prediction of MLD using the air–sea forcing variables as predictors. The surface and sub-surface (50 m) heat and salt budget tendencies of the region are also investigated. It is found that at the sub-surface, only the advection and diffusion temperature and salt tendencies are important.     

海水温度对衰亡期浒苔释放生源硫影响的模拟研究

为研究浒苔释放生源硫的特征,本文对采集于黄海绿潮中期和末期的浒苔进行了实验室模拟培养,探讨了不同温度对衰亡期浒苔释放生源硫化物的影响。实验结果表明,在10~25℃温度范围内,温度升高能够加速浒苔的衰亡。二甲基硫（DMS）的平均释放速率范围为2.79~150.70 nmol/（L·g·d）,二甲基硫基丙酸内盐（DMSP）的平均释放速率范围为2.16~113.26 nmol/（L·g·d）。温度升高能够使DMS和DMSP的释放速率加快,释放量增加,DMS最大平均释放速率在25℃条件下比10℃条件下升高了约60%,培养液中DMS浓度升高了2~3倍。采集于绿潮末期的浒苔培养液中的DMS和DMSP和采集于绿潮中期的浒苔相比,浓度有所增加,采集于浒苔绿潮末期浒苔培养液中DMS的最高平均浓度为418.41 nmol/L,约为中期的4倍;DMSP的最高平均浓度为316.14 nmol/L,是中期的3倍。浒苔绿潮的爆发会对水体中的硫体系循环产生影响,进而影响该海域生态环境。     

东海PN断面透明胞外聚合颗粒物分布特征及来源研究

透明胞外聚合颗粒物（TEP）是凝聚网的重要组成部分甚至核心,在微尺度范围上形成了水环境结构的重要梯度,对于元素地球化学生物循环、碳沉降以及食物网有着举足轻重的作用。本文研究了东海典型断面PN透明胞外聚合颗粒物的分布特征及来源。结果表明:东海典型断面PN透明胞外聚合颗粒物含量介于28~376 μg Xeq./L之间,平均值为（115±67）μg Xeq./L;呈现出明显的夏季 > 冬季 > 秋季 > 春季的季节变化特征以及近岸 > 外海和底层 > 表层的分布趋势。通过对比透明胞外聚合颗粒物分布趋势和硅藻、甲藻分布趋势以及统计分析得出,东海典型断面PN透明胞外聚合颗粒物主要来源于硅藻,甲藻贡献不大;而外海TEP的来源可能主要由超微型浮游植物贡献。     

基于SMAP卫星雷达资料的海冰密集度反演技术研究

SMAP是美国于2015年初发射的一颗卫星,搭载了L波段的雷达。它采用圆锥扫描方式,具有固定的入射角、较大的幅宽和千米级的分辨率,在海冰监测方面具有独特的优势。本文利用SMAP卫星雷达资料分别与德国Bremen大学海冰密集度产品和美国国家冰雪数据中心（NSIDC）海冰密集度产品建立3.125 km和25 km匹配数据集,分析了L波段雷达后向散射系数、极化比和归一化极化差与海冰密集度之间相关性,建立基于人工神经网络的海冰密集度反演算法。为了验证SMAP卫星雷达资料反演海冰密集度的精度,本文选择德国Bremen大学和美国冰雪数据中心发布的海冰密集度产品分别与SMAP海冰密集度产品进行对比分析,SMAP海冰密集度与Bremen海冰密集度的偏差为0.07、均方根误差为0.14;与NSIDC海冰密集度的偏差为0.04、均方根误差为0.18,这表明SMAP海冰密集度产品与现有业务化海冰密集度产品具有很好的一致性。     

不同盐度对文蛤(Meretrix meretrix)呼吸代谢及体内酶活性的影响

为研究不同盐度对文蛤呼吸代谢的影响,本实验设置5个盐度(‰)梯度(11、18、25、32、39),检测不同盐度对文蛤(Meretrixmeretrix)耗氧和排氨的影响,以及文蛤的外套膜、鳃、肝胰腺三种组织中乳酸脱氢酶和Na+/K+-ATP酶活性的变化。结果表明:随着盐度的不断升高,文蛤耗氧率先升后降再升,在盐度18时达到最大值;排氨率先升后降,在盐度32时达到最大值。随着盐度不断升高和胁迫时间延长,文蛤的肝胰腺中乳酸脱氢酶活力总体呈先升高后下降再升高的趋势(P0.05),酶活力在盐度39时为最高;随着盐度不断升高和胁迫时间延长,文蛤的外套膜中Na+/K+-ATP酶活力总体呈先下降再升高后下降的趋势(P0.05),在盐度32时为最高;文蛤的外套膜和鳃中乳酸脱氢酶活力以及鳃和肝胰腺中Na+/K+-ATP酶活力受盐度影响不显著(P0.05),酶活力变化也多呈现"W"形的变化趋势。研究结果为文蛤的人工养殖提供参考。     

面向海上目标搜索任务的多无人机协同航路优化

提出了一种面向多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)协同搜索海上目标任务的航路优化方法。首先,分析多无人机协同航路优化问题的基本要素模型。然后,在对各UAV独立维护的目标概率图信息进行探测更新的基础上,采用状态预测一致性算法实现目标概率图信息的快速融合。最后,同时考虑局部搜索收益与未来搜索收益,采用分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)方法优化各UAV的搜索航路。仿真结果表明,本研究提出的方法具有较高的搜索效率,可有效应用于海上目标的快速搜索任务,具有重要的应用价值。     

Sensitive and rapid detection of two toxic microalgae Alexandrium by loop-mediated isothermal amplification

A loop-mediated isothermal amplification (LAMP) assay was designed and evaluated for rapid detection of the toxic microalgae Alexandrium catenella and A. minutum, which can produce paralytic shellfish poisoning (PSP). Two sets of four specific primers targeting these two species were derived from the sequence of internal transcribed spacer (ITS) of ribosomal DNA. The method worked well in less than an hour under isothermal conditions of 65℃. LAMP specificity was validated in closely related algae as a comparison, suggesting the strict specificity of the LAMP primers. Two visual inspection approaches were feasible to interpret the positive or negative results. The detection limits of A. catenella and A. minutum samples using the LAMP assay were found to be 5.6 and 4.5 pg DNA, respectively. The sensitivity of this LAMP assay was 10 or 100-fold higher than Polymerase Chain Reaction (PCR) method in detecting the two microalgae. These characteristics of species specificity, sensitivity, and rapidity suggest that this method has the potentiality in the monitoring of red tide caused by A. catenella and A. minutum.     

驯化水温及温升速率对三门湾三种虾蟹类热耐受性的影响

作者采用动态实验法与静态实验法相结合的方法,研究了三门湾脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)、口虾蛄(Oratosquilla oratoria)和日本(Charybdis japonica)在不同季节的基础水温即驯化水温(8~29℃)和温升速率(0.5~15.0℃/h)下的热耐受能力。结果表明,驯化水温和温升速率对各实验动物的热耐受性均有显著影响。实验动物的热耐受性与驯化水温总体上呈显著正相关,而温升速率对热耐受性的影响具有物种特异性,并受驯化水温制约;在不同驯化水温下,各实验动物的热耐受性随温升速率增大呈不同变化趋势。各实验动物的24 h高起始致死温度受驯化水温的影响显著,随着驯化水温从8℃升高到29℃,脊尾白虾、日本和口虾蛄的24hUILT50分别从24.2、34.6、24.9℃显著增大到35.3、37.4和34.4℃。结合3种实验动物的最大临界温度分析,它们的热耐受能力依次为:日本脊尾白虾口虾蛄。研究结果可为探究三门湾水域潜在的热污染状况及其生态环境效应提供科学依据。     

威海市褚岛北部海域CDOM和COD分布特征遥感分析

根据2017年7月和9月在山东威海褚岛北部海域现场测量的COD_(Mn)(Chemical oxygen demand)值和水体表观光学量,结合COMS(Communication,OceanMeteorological Satellite)上搭载的传感器GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)所提供的有色可溶性有机物(Chromophoric dissolved organic matter,CDOM)产品,利用星地同步观测数据对现有的基于遥感反射比反演CDOM的模式进行验证,确定适合该海域的CDOM浓度遥感反演模式;通过对测试海域化学需氧量与遥感反演的水体CDOM浓度相关性分析,建立利用CDOM反演COD_(Mn)的遥感模式,并将该模式应用于测试海域LANDSAT 8/OLI(Operational Land Imager)遥感图像上,获取该海域COD_(Mn)浓度专题图,基于这些专题图分析了测试海域COD_(Mn)时空分布特征。结果表明:(1)基于GOCI产品的CDOM浓度值随时间和站点动态变化大,离岸越近数值越高,同一地点水体前后相差近1 h的数值变化也较大;(2)基于LANDSAT 8/OLI遥感数据反演的COD_(Mn)浓度时间动态变化大,总体来看褚岛附近水体的COD_(Mn)含量相对较低,褚岛以北海域水体COD_(Mn)含量有所增加,褚岛西侧水体的COD_(Mn)含量较东侧水体COD_(Mn)含量来说整体偏高。