基于ROMS和4DVAR的沿轨与网格化SSH数据同化效果评价

Remote sensing products are significant in the data assimilation of an ocean model. Considering the resolution and space coverage of different remote sensing data, two types of sea surface height(SSH) product are employed in the assimilation, including the gridded products from AVISO and the original along-track observations used in the generation. To explore their impact on the assimilation results, an experiment focus on the South China Sea(SCS) is conducted based on the Regional Ocean Modeling System(ROMS) and the four-dimensional variational data assimilation(4 DVAR) technology. The comparison with EN4 data set and Argo profile indicates that, the along-track SSH assimilation result presents to be more accurate than the gridded SSH assimilation, because some noises may have been introduced in the merging process. Moreover, the mesoscale eddy detection capability of the assimilation results is analyzed by a vector geometry–based algorithm. It is verified that, the assimilation of the gridded SSH shows superiority in describing the eddy's characteristics, since the complete structure of the ocean surface has been reconstructed by the original data merging.     

基于星载红外辐射计的北极海表温度数据对比分析

本文基于2016年MODIS(ModerateResolutionImagingSpectroradiometer)-Aqua、MODIS-Terra和VIIRS(Visible Infrared Imager Radiometer Suite)三种红外辐射计的海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)数据,统计了北极地区红外SST1月和7月的覆盖率及有效覆盖天数,并与Argo(Arrayfor Real-timeGeostrophicOceanography)浮标数据进行了匹配验证,直观获取北极SST误差分布情况并研究SST遥感观测能力,为更好地了解北极地区从而应对气候变化提供一定的资料基础。结果表明,北极地区红外辐射计SST数据7月的覆盖率和有效观测天数均高于1月,1月三种数据相差不大,7月VIIRS的覆盖率和有效观测天数均优于MODIS-Aqua和MODIS-Terra,联合三种红外辐射计的覆盖率和有效观测天数相较于单星有所增加, 1月覆盖率最高为8%, 7月最高接近70%,表明多星联合探测是提高北极地区SST数据覆盖率和观测天数的有效方法;北极地区SST数据的误差普遍高于全球总体水平, VIIRS白天、夜间的均方根误差(E_(rms))均低于MODIS-Aqua和MODIS-Terra, MODIS-Aqua白天SST的E_(rms)高于MODIS-Terra,夜间则低于MODIS-Terra。综合来看, VIIRS在北极的覆盖率、有效观测天数及与浮标的匹配结果在三种红外辐射计中为最优。     

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。     

养殖水温对龙虎斑幼鱼生长性能的影响

通过对不同水温(17、21、25、29、33和37℃)下,龙虎斑幼鱼的摄食生长、血清抗氧化酶(SOD、CAT)活力、消化酶活力及鱼体体成分含量变化等的分析,探讨龙虎斑(Epinephelus lanceolatus♂×Epinephelus fuscoguttatus♀)幼鱼的最适生长温度范围。结果表明:(a)在养殖水温17~33℃范围内,龙虎斑幼鱼最佳摄食生长水温范围为30.20~31.29℃。(b)养殖水温对幼鱼SOD、CAT酶活性影响显著(P<0.05)。(c)养殖水温对龙虎斑幼鱼的蛋白酶活性有显著影响,肠脂肪酶在21℃显著高于其他温度组(P<0.05);肠淀粉酶在25℃时显著高于其他组(P<0.05);蛋白酶活性最适水温为27.82~31.44℃。血清磷酸酶ACP和AKP活性在低温17℃时活性显著高于其他组(P<0.05),肝胰脏中磷酸酶ACP和AKP活性在低温33℃时活性低于其他组。(d)养殖水温对幼鱼体成分含量有显著影响(P<0.05),且随养殖水温的升高幼鱼水分含量、粗蛋白含量和灰分含量呈先降后升的变化趋势;脂肪含量则相反。     

基于MISR多角度光学遥感影像的海面风速估算实验

太阳耀光是来自粗糙海面的直接太阳反射光,其强度与海面粗糙度密切相关,而海面粗糙度主要受海面风场影响。因此,包含太阳耀光信息的光学遥感影像在海洋动力过程和海面风速探测中具有积极意义。本文利用2016年2月到2017年3月期间成像的25幅Terra卫星MISR(Multi-angle Imaging Spectro Radiometer)传感器的多角度遥感影像,分别提取了太阳的高度角和方位角、正视和后视影像的卫星观测角、方位角等信息,校正获得正视和后视影像的太阳耀光辐射强度,进一步反演海表面粗糙度信息,进而计算海面风速。最后利用ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的模式风速数据与反演获得的风速结果进行对比验证。结果表明,两者的相关系数较高(R=0.745),均方根误差和平均绝对偏差值分别为1.514 m·s^-1和1.319 m·s^-1。初步实验结果表明,利用MISR多角度光学遥感影像估算海表面风速是可行性的。     

南海IODP 349航次基底玄武岩中碳酸盐岩脉的岩石学特征*

国际大洋发现计划(International Ocean Discovery Program, IODP)349航次在南海东部次海盆和西南次海盆残留扩张脊附近的U1431和U1433站位首次钻取基底玄武岩, 通过对16块基底玄武岩内的碳酸盐岩脉薄片镜下观察以及激光拉曼光谱分析, 揭示碳酸盐矿物为方解石和文石, 为典型的洋壳低温热液蚀变次生矿物。U1431站位碳酸盐岩脉为独立的方解石脉、文石脉交替出现; 而U1433站位则存在方解石脉、文石脉和方解石-文石共生脉三种情况。此外, U1431站位在基底~42.1m处出现了平行的方解石脉和文石脉, 揭示U1431存在不同来源热液的多期活动, 即可能存在多次或多阶段不同的热液注入。U1431和U1433站位的碳酸岩脉中, 文石的矿物集合体形状基本一致, 呈块状、纤维状和放射纤维状; 而方解石存在差异, U1431的方解石以斑块状、块状、粒状和纤维状出现, 而U1433的方解石仅出现块状。U1431站位的碳酸盐岩脉的丰度明显高于U1433站位。这些均揭示U1431站位的低温热液活动强, 而U1433站位则相对弱。两个站位的热液活动不同很可能是由于区域地质环境的差异造成——U1431附近的巨大海山为其提供了热液补给, 而U1433远离热液的补给/渗漏点。     

砂质基底领海基点的保护范围选划及管理研究——以外磕脚领海基点为例

领海基点对于维护国家海洋权益等意义重大。文章基于外磕脚领海基点的保护实践工作,从前期准备、现场调查方法、保护范围选划结果3个方面,开展砂质基点领海基点保护范围选划的案例研究,据此提出砂质基底领海基点保护范围的选划依据和方法。研究表明:砂质基底领海基点的保护范围选划应依据海岛的特殊属性,由保护对象的边界向外延伸至潮汐水道,并充分体现地貌整体性和连续性。针对砂质基底领海基点保护,文章建议应加强工程手段实现基底稳定,维护领海基点安全;加强领海基点外业调查,夯实领海基点地形水文资料基础;加大领海基点巡查力度,持续推进领海基点实时动态监视监测;加强部门沟通协调,完善领海基点信息管理系统;加大宣传教育,树立全民海洋海岛意识等保护管理建议,为领海基点的保护管理工作提供理论和实践探索。     

红沿河核电站取水口海冰堆积特性的离散元分析

在寒冷地区,海冰在核电站取水结构物前的堆积会对取水口造成阻塞和损坏,进而影响核电设备的正常运作。以红沿河核电站的取水设施为例,综合考虑该工程海域冰区特点及风和流的作用等因素。建立了海冰的离散元模型,用于模拟海冰在结构物前的堆积和破坏过程。该离散元模型由规则排列的球体颗粒构成,颗粒间采用平行黏结模型进行黏结。考虑了海冰的平均尺寸、密集度及流速三个因素对海冰堆积过程的影响,对海冰堆积高度进行预判。其中,堆积高度随海冰的密集度和流速的增大而增大,而海冰的平均尺寸对堆积高度没有明显影响。分析结果表明,离散元数值模拟可用于评估和预测取水工程中海冰堆积造成堵塞的风险。     

智利外海茎柔鱼(Dosidicus gigas)耳石外部形态特征分析

根据2008年1—5月智利外海茎柔鱼资源调查中随机采集的663尾样本(雌性464尾,雄性199尾),对其耳石形态特征进行观察与测量。观测表明,茎柔鱼耳石具有长窄的吻区和宽大的翼区。对耳石10项形态参数进行主成分分析,结果显示,耳石总长(TSL)、吻侧区长(RLL)、翼区长(WL)可以作为耳石长度特征的代表,最大宽度(MW)则可代表耳石宽度特征。雌性个体TSL、RLL、WL和MW与胴长(ML)之间为线性关系(Y=a+b×ML)(P0.05),生长系数b在1.9358—2.9607间,其中MW的最小,WL的最大,耳石各区为均匀生长。雄性个体TSL、RLL、WL和MW与ML之间为幂函数关系(Y=c×MLd)(P0.05),生长系数d在0.9165—1.1877间,其中TSL生长速度慢于ML,RLL和MW基本与ML一致,WL则快于ML,耳石各区为非均匀生长。     

The effects of trophic interactions and spatial competition on algal community composition on Hawaiian coral reefs

Much of coral reef ecology has focused on how human impacts change coral reefs to macroalgal reefs. However, macroalgae may not always be a good indicator of reef decline, especially on reefs with significant sea urchin populations, as found in Kenya and Hawaii. This study tests the effects of trophic interactions (i.e. herbivory by fishes and sea urchins) and spatial competition (between algae and coral) on algal community structure of reefs surrounding two Hawaiian Islands that vary in their level of human impacts. Reef‐building organisms (corals and crustose coralline algae) were less abundant and turf algae were more abundant on Maui as compared to Lanai, where human impacts are lower. In contrast to previous studies, we found no evidence that macroalgae increased with human impacts. Instead, low turf and macroalgal abundance were best explained by the interactive effects of coral cover and sea urchin abundance. Fishing sea urchin predators appeared to have cascading effects on the benthic community. The absence of sea urchin predators and high sea urchin densities correspond to a disproportionately high abundance of turf and crustose coralline algae. We propose that high turf algal abundance is a better indicator of reef decline in Hawaii than high macroalgal abundance because turf abundance was highest on reefs with low coral cover and few fish. The results of this study emphasize that understanding changes in community composition are context‐dependent and that not all degraded reefs look the same.