基于LabVIEW的自升沉式潜标模拟测试系统设计

自升沉式潜标正式布放使用前应进行大量的测试试验工作。为了能够在岸边或实验室对潜标的各项性能进行验证和调试工作,开发了基于LabVIEW的潜标模拟测试系统。该系统充分利用虚拟仪器的特点,采用模块化编程技术,利用软件模拟潜标在水下的各种运动状态及传感器感应的测量参数变化,或通过对现场测量数据的回放查找分析潜标系统本身存在的缺陷,实现潜标不下水或少下水就可以进行全面测试的目的。实验结果表明,利用模拟测试系统可以进行固定值、极值和连续变化值模拟,能够缩短设备开发周期,优化系统控制方案,对提高产品质量具有非常重要的作用。     

一次典型高压型海雾过程中海上大气波导的数值模拟

2009年4月9—12日黄海海域发生了一次受高压系统影响的海雾过程。利用卫星观测与探空数据、WRF模式(Weather Research and Forecasting Model)对此次海雾过程及相伴的大气波导进行了观测分析与数值模拟。海雾与波导发展可分为3个阶段:(1)大气波导先于海雾存在于黄海海面;受高压下沉影响,黄海上空存在逆温层和较强的湿度梯度,表现为较强的贴海表面波导和非贴海表面波导。(2)海雾始于高压西部,并随高压系统逐渐东移减弱,向黄海北部扩展;辐射冷却虽然使雾顶附近逆温增强,但海雾的机械湍流使其顶部湿度梯度减小,雾顶附近对应弱悬空波导或波导消失。(3)高压系统影响使干空气下沉到雾区导致黄海海雾消散;雾顶附近逆温仍存在,同时湿度梯度增大,黄海上空逐渐变为非贴海表面波导。本研究结果表明:高压系统不仅极易为波导的发生提供有利条件,而且有利于海雾的生成,在海雾演变过程中主要是雾顶水汽梯度的变化导致了波导类型及强度的变化。     

中国南海区1992-2012年的中尺度涡旋演化过程表达与统计分析

Automated identification and tracking of mesoscale ocean eddies has recently become one research hotspot in physical oceanography. Several methods have been developed and applied to survey the general kinetic and geometric characteristics of the ocean eddies in the South China Sea（SCS）. However, very few studies attempt to examine eddies＇ internal evolution processes. In this study, we reported a hybrid method to trace eddies＇ propagation in the SCS based on their internal structures, which are characterized by eddy centers, footprint borders, and composite borders. Eddy identification and tracking results were represented by a GIS-based spatiotemporal model. Information on instant states, dynamic evolution processes, and events of disappearance, reappearance, split, and mergence is stored in a GIS database. Results were validated by comparing against the ten Dongsha Cyclonic Eddies（DCEs） and the three long-lived anticyclonic eddies（ACEs） in the northern SCS, which were reported in previous literature. Our study confirmed the development of these eddies. Furthermore, we found more DCE-like and ACE-like eddies in these areas from 2005 to 2012 in our database. Spatial distribution analysis of disappearing, reappearing, splitting, and merging activities shows that eddies in the SCS tend to cluster to the northwest of Luzon Island, southwest of Luzon Strait, and around the marginal sea of Vietnam. Kuroshio intrusions and the complex sea floor topography in these areas are the possible factors that lead to these spatial clusters.     

岬湾海滩剖面中长期变化特征及其控制因素——以青岛石老人海滩为例

了解海滩剖面变化可以更好地理解海滩动态过程。利用2007年5月~2014年12月近8 a青岛石老人海滩剖面的实测资料,计算剖面各段单宽体积变化量及后滨宽度,结合交叉小波和小波相干分析方法,探讨海滩剖面中长期淤蚀变化特征及其控制因素。结果表明,近8 a来海滩剖面表现为侵蚀状态,不同岸段侵蚀程度不同。剖面1岸段侵蚀明显,剖面2和剖面3岸段轻微侵蚀。剖面的变化过程可划分为平稳期、剧变期和微调期3个时期。各时期剖面的季节性变化较复杂,平稳期具冬蚀夏淤的交替变化特征,整体淤蚀量较小;剧变期剖面呈阶段性蚀退,变化幅度相对较大,微调期剖面可能仍处于剧变期的恢复阶段,季节性变化不明显。剧变期和微调期的小波交叉谱和相干谱分析显示,波浪和前滨单宽体积相干性较好,尤其当大于2 m的波高达到10%以上,海滩地形可以和波高变化产生同周期的变化。因此波高变化基本控制了剖面的季节变化。而海滩长周期变化主要受控于风暴潮作用及其漫长的恢复期,沿岸输沙和海平面变化则一定程度上导致了剖面长期侵蚀格局的形成。     

温度、饵料种类对中华哲水蚤(Calanus sinicus)油脂积累与生长发育的影响

中华哲水蚤(Calanus sinicus)C5期幼体的油脂积累是种群在黄海冷水团中得以顺利度夏的关键过程。本研究对温度(10°C和19°C恒温,10—19°CⅠ和10—19°CⅡ变温)与饵料种类(硅藻饵料,自然饵料)双因子培养实验进行研究,探讨温度和饵料种类对中华哲水蚤油脂积累与生长发育的影响作用。结果表明,不同的温度和饵料种类对C5期幼体的油脂积累均有影响。C5期幼体在变温组的油脂积累是10°C组的31%—102%,是19°C组的1.8—6.1倍,低温有利于C5期幼体降低个体代谢消耗以增加油脂的积累。在恒温培养下,C5期幼体在硅藻饵料组的油脂积累是自然饵料组的2.8倍,硅藻饵料比自然饵料更有利于油脂的积累。雌体的体长和油囊体积均随着温度的升高而减小。与硅藻饵料相比,在自然饵料组中雌体的性腺发育速度更快,性腺成熟度更高(繁殖指数:58%—65%)。     

Exploring the spatial distribution patterns of South African Cape hakes using generalised additive models

We developed delta generalised additive models (GAMs) to predict the spatial distribution of different size classes of South African hakes, Merluccius capensis and M. paradoxus, using demersal trawl survey data and geographical (latitude and longitude) and environmental features (depth, temperature, bottom dissolved oxygen and sediment type). Our approach consists of fitting, for each hake size class, two independent models, a binomial GAM and a quasi-Poisson GAM, whose predictions are then combined using the delta method. Delta GAMs were validated using an iterative cross-validation procedure, and their predictions were then employed to produce distribution maps for the southern Benguela. Delta GAM predictions confirmed existing knowledge about the spatial distribution patterns of South African hakes, and brought new insights into the factors influencing the presence/absence and abundance of these species. Our GAM approach can be used to produce distribution maps for spatially explicit ecosystem models of the southern Benguela in a rigorous and objective way. Ecosystem models are critical features of the ecosystem approach to fisheries, and distribution maps constructed using our GAM approach will enable a reliable allocation of species biomasses in spatially explicit ecosystem models, which will increase trust in the spatial overlaps and, therefore, the trophic interactions predicted by these models.     

大连蜈蚣藻孢子发育及生活史的研究

在实验室条件下,对大连蜈蚣藻(Grateloupia dalianensis H.W.Wang et D.Zhao)的孢子早期发育、盘状体的形成和直立枝生长进行了详细研究,对其生活史进行了详细观察,并进行了温度和光照强度对孢子发育影响的研究。结果表明:(1)孢子发育类型为间接盘状体型;(2)生活史由雌、雄配子体、四分孢子体和果孢子体三相世代组成,配子体与孢子体形态相同,属于同型世代交替,与属模蜈蚣藻(G.filicina)一致;(3)温度对盘状体和直立枝生长均有影响,最适温度均为16℃;(4)光照强度对盘状体和直立枝生长均有影响,最适光照强度分别为7 500 lx和10 000 lx。     

闽浙沿岸海域沉积物中汞和甲基汞的含量分布及其影响因素

在2012年6月实施的国家自然科学基金春季航次中,采集了闽浙沿岸海域表层和岩心沉积物样品。对沉积物样品进行了汞和甲基汞的分析测试,并结合沉积物中常量元素含量、粒度组分、有机质含量和孔隙水中硫酸根离子浓度等系统地分析了汞和甲基汞含量的分布及其影响因素。研究结果表明:(1)闽浙沿岸海域沉积物中汞和甲基汞含量分布大致表现为近岸含量高(杭州湾以南浙江沿岸),远岸含量低的特点。泥质区岩心沉积物中汞的甲基化作用主要发生在近表层较小的深度范围内(泥质区北部和南部,其深度范围分别为0~15和0~13 cm)。(2)在闽浙近岸泥质区,汞的原位甲基化是甲基汞的主要来源,在成岩过程中,埋深或其他环境条件的变化可以导致甲基汞的转移或再分配。(3)影响沉积物中汞和甲基汞含量分布及甲基化作用强弱的因素主要包括人为污染、海流体系、粒级组成、有机质含量和硫酸盐还原菌活性。人为污染是沉积物中汞含量的主控因素;海流体系控制着汞含量的分布格局;粒级组成影响着甲基汞的富集程度;有机质对表层沉积物中汞的甲基化作用影响不明显,在岩心沉积物中,既可以促进汞的甲基化,也可以抑制汞的甲基化,主要取决于沉积物中有机质的类型;硫酸盐还原菌的活化能力是汞甲基化作用的主控因素之一。     

西湖凹陷孔雀亭气田成藏主控因素

综合运用地质、钻井、生物标志物、碳同位素、储层流体包裹体等资料,在油气分布特征和来源分析的基础上,探讨了控制西湖凹陷孔雀亭气田油气成藏及富集的主要因素。研究结果表明,孔雀亭气田油气主要分布在始新统平湖组储层内,具有"上油下气"的纵向分布特征,以断块型凝析气藏为主,原油及天然气来源于自身和西部次洼平湖组源岩联合供烃。孔雀亭气田油气成藏及富集主要受断层封堵性、砂体厚度和储层物性及流体充注历史的联合控制,断层封堵性控制了油气藏的含油气性,砂体厚度和储层物性制约了油气层厚度和含油气饱和度,流体充注历史决定了油气藏的现今赋存相态。     

最近千年来山东半岛西部气候环境变化的石笋δ18O、δ13C记录(Ⅰ)

Ky1石笋采自山东半岛西部的开元洞,沿生长轴方向长度75 mm。在高精度U-230Th测年基础上,通过年纹层连续计数和平均沉积速率内插/外推相结合的定年方法,确定Ky1石笋生长于892-1894AD的1 000年间。在沿石笋生长轴采集的583个样品中,选择303个进行了δ18O、δ13C测试,平均分辨率约为3年。结果显示,最近1 000年来Ky1石笋的δ18O比值变化呈现明显阶段性,显示与小冰期(LIA)和中世纪暖期(MWP)对应的数百年尺度波动。根据δ18O记录,山东半岛在1482AD前后发生与MWP/LIA转换对应的气候突变,1 482 AD前相当于夏季风强烈、降水较多的中世纪暖期,1482AD后则为夏季风微弱、降水较少的小冰期,以1609AD夏季风最弱。Ky1石笋的δ13C比值变化,也由与MWP、LIA相当的两个阶段构成,其间也存在突变关系。比较而言,δ13C变化要比δ18O显著平缓,而且LIA后期以来二者变化明显不同步。最近1 000年来,与MWP/LIA对应的气候突变相当于明朝中期;就各个朝代内部的气候变化趋势而言,不同朝代之间不尽相同;不同朝代之间的更替期均大致与MWP、LIA内部的次级气候突变时期对应。因此,中世纪暖期和小冰期内部的次级气候波动对中国社会发展的影响,可能比千年尺度上最剧烈的MWP/LIA突变本身更显著。另一方面,洞穴所在山地的土地利用程度不断提高,其与气候变化共同影响着洞穴所在山地的植被的C3/C4植物构成及土壤性质,从而影响到石笋δ13C比值。从892-1318AD,土地利用对山地植被构成、土壤特征的影响程度尚不及气候变化;1318-1479AD,已达到或超过小幅度的气候变化;1483-1779AD,达到或超过大幅度的气候变化;1779-1894AD,土地利用程度趋于稳定,气候变化对环境的影响程度则又相对凸显。