中国海洋大学学报(自科版)


研究论文

  • 2013—2014年冬季南海全日非相干内潮数值模拟研究

    牛嘉路;王越;于海庆;

    本文基于一套潮汐-环流耦合数值模式结果,探究了2013—2014年冬季南海全日非相干内潮生成与传播的时空分布特征。结果表明,当存在分叉形式的黑潮入侵时,吕宋海峡西脊和南海东北部海域全日非相干内潮生成占比可达80%;平均而言,从吕宋海峡到东沙群岛西北部、再到海南岛南部和越南东部沿岸,全日非相干内潮生成占比呈增大趋势。从吕宋海峡到南海内区,全日内潮能通量非相干性逐渐增大,在海南岛和南沙群岛附近海域可达70%以上;受涡对(暖涡和冷涡)影响,全日内潮从吕宋海峡向西传播进入南海海域后,能通量的非相干性可增大35%左右。

    2022年09期 v.52;No.339 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 5042K]
    [引用频次:0 ]
  • 长短期记忆神经网络在厦门风暴潮预报中的应用

    苗庆生;徐珊珊;杨锦坤;杨杨;刘玉龙;余璇;

    利用长短期记忆神经网络(LSTM)模型强大的长短期记忆能力,建立厦门风暴潮增水预报的人工神经网络模型。利用信息流理论确定了影响增水的10种因子,分别利用不同因子组合测试了不同模型的表现,确定了表现最佳的因子组合。基于此因子组合,对比了LSTM模型和常用的BP神经网络模型、SVM模型和线性回归模型,确定了LSTM模型在风暴潮增水上的优势。基于LSTM最佳预测模型预测了1、2、3及6 h风暴潮增水值,并基于三种不同台风路径分析了模型的平均绝对误差、相关系数、有效系数和极值偏差指标。结果显示,LSTM模型在预报风暴潮短期增水有很高精度,可为防灾减灾提供辅助和参考。

    2022年09期 v.52;No.339 10-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 2492K]
    [引用频次:2 ]
  • 黄海春季贫营养和富营养水域浮游植物对灰霾添加的响应

    王钦;张潮;贾世杰;金昊宇;高会旺;

    本文基于霾天采集的气溶胶样品,于2019年春季在黄海开展了灰霾添加的船基围隔培养实验。在黄海中部贫营养海域采集的海水表现为氮(N)限制,而灰霾添加由于带来了大量的N营养盐,显著促进了总Chl-a浓度的增加。小型浮游植物对总Chl-a的贡献率与水体中NO_3~-+NO_2~-浓度呈显著正相关(r=0.94),表明灰霾添加带来的N是促进浮游植物的粒级结构向大粒径转移的重要原因。在黄海南部的富营养海域采集的海水无明显营养盐限制,灰霾添加对总Chl-a浓度影响较小,但浮游植物的粒级结构也发生了向大粒径的转移。具有“高氮(N)低磷(P)”特征的灰霾添加使培养过程中的PO_4~(3-)被逐渐耗尽,但灰霾添加组碱性磷酸酶活性(Alkaline Phosphatase Activity, APA)显著高于对照组,表明灰霾添加促进了浮游植物对溶解性有机磷(Dissolved Organic Phosphorus, DOP)的利用。小型浮游植物对总Chl-a的贡献率与APA呈显著正相关(r=0.65),表明小型浮游植物对水体中DOP利用存在优势,这可能是富营养水体中灰霾添加导致浮游植物粒级结构向大粒径转移的重要原因。综上所述,本研究揭示了灰霾添加对贫营养和富营养水域浮游植物粒级结构发生转移的不同作用机制。

    2022年09期 v.52;No.339 20-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 2261K]
    [引用频次:2 ]
  • 盐度对隐秘小环藻生长、沉降及藻壳物理性质的影响

    程云飞;王路路;李赟;朱葆华;潘克厚;

    针对大规模培养硅藻过程中环境盐度变化问题,以隐秘小环藻(Cyclotella cryptica)为研究对象,在实验室条件下比较了不同盐度(5,10,20,30,40)培养条件对隐秘小环藻的生长、光合潜力、沉降、细胞大小及藻壳物理性质的影响。研究表明,隐秘小环藻能在广泛的盐度范围内生长,各盐度条件下最大相对生长率无显著差异,但光合潜力变化显著,生物量随培养环境盐度的增加而增大。与盐度5组相比,盐度40组的隐秘小环藻的细胞体积增加了1倍左右,藻壳的孔容和比表面积增加了2倍左右,沉降4 h后沉降率提高了76.4%。研究结果表明,高盐度引起的隐秘小环藻细胞体积增大和藻壳比表面积增加是导致该微藻快速沉降的主要因素。

    2022年09期 v.52;No.339 29-34+60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1416K]
    [引用频次:3 ]
  • 黄海近岸潮汐锋海域蟹类幼体日间垂直迁移特征

    叶振江;彭玉强;何天庆;何青松;张文超;张艺笑;

    海洋蟹类幼体的垂直迁移是影响其幼体输运及早期补充结果的重要生态学过程,本研究旨在对中国黄海近岸蟹类幼体的垂直分布特性进行初步研究。于2020年7月下旬,在黄海35°N断面的3个连续观测站和14个走航站位采集了蟹类幼体样品和环境因子数据,分析了蟹类幼体在潮汐锋核心区及内、外邻近水域的垂直迁移特性及其与环境因子的关系。研究表明,蟹类幼体有显著的昼夜垂直迁移现象,总体表现为夜晚上浮、白天下沉。溞状幼体在水体表层的日间丰度分布存在2个峰值,分别位于21:00和3:00左右;垂直采样的丰度分布也存在2个峰值,分别位于23:00左右和5:00—7:00;3个连续观测站的溞状幼体垂直分布的日间模式基本相同。大眼幼体也呈明显的昼夜垂直移动特征,夜晚主要分布于水体中上层,白天则栖息于水体底部,3个连续观测站的大眼幼体垂直分布的日间模式存在差异,白天在潮汐锋核心区和外侧温跃层区较近岸站位大眼幼体沉底更彻底。大眼幼体与溞状幼体的相对比例从近岸向远岸逐渐升高,其原因可能是幼体借助于潮流和垂直迁移从近岸向远岸进行输运。幼体垂直迁移的日间模式未表现出对潮汐节律的直接响应,光周期可能是本海区蟹类幼体垂直运动的主要环境因素。研究结果表明,黄海蟹类幼体具有显著的日间垂直迁移现象,且在不同发育阶段垂直迁移现象存在差异。本文的研究结果可为进一步研究开展蟹类早期生活史及环境影响机制的提供参考。

    2022年09期 v.52;No.339 35-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 2090K]
    [引用频次:3 ]
  • 基于Tweedie-GAM模型的鱚属鱼类鱼卵丰度与栖息环境的关系研究

    简盈;张云雷;丁兆成;张崇良;徐宾铎;纪毓鹏;薛莹;任一平;

    早期补充群体的生长及其存活率决定了群体资源数量和群体结构特征。为深入了解鱚属(Sillago)鱼类鱼卵的补充机制,本文根据2014—2018年5—8月黄海中南部海域(33°00′N—36°00′N,119°00′E—122°00′E)的鱼卵调查数据,利用Tweedie分布的广义可加模型(GAM),研究了黄海中南部鱚属鱼类鱼卵的时空分布及其与环境因子的关系。研究表明:影响鱚属鱼类鱼卵分布的因素有经纬度、月份、流速、海水表层盐度、海水表层温度,偏差解释率分别为29.20%、15.30%、1.10%、0.40%和1.20%。鱚属鱼类鱼卵主要分布在海州湾海域(34°00′N—36°00′N,119°00′E—121°00′E)。产卵期为6月中旬至8月上旬,7月上旬鱼卵数达到峰值。鱚属鱼类鱼卵的适宜分布区为流速较小的区域,在流速0.12~0.16 m/s范围内的区域鱼卵数较多。鱼卵丰度随着海水表层盐度的升高而降低,随着海水表层温度的增长呈波动趋势,其海水表层最适盐度为28~33、海水表层最适温度为23~27℃。本文揭示了鱚属鱼类鱼卵的时空分布特征及其与环境因子的关系,可为鱚属鱼类资源的合理利用提供基础资料。

    2022年09期 v.52;No.339 43-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1954K]
    [引用频次:1 ]
  • 南极磷虾肽对高尿酸血症小鼠脂代谢的改善及作用机制

    王庆慧;蔡维震;姚蔓;王若;傅安妮;王静凤;

    为探究南极磷虾肽(Peptides from Antarctic krill, AKP)对高尿酸血症(Hyperuricemia, HUA)引起的脂代谢紊乱的影响,本实验采用高嘌呤饮食和腹腔注射氧嗪酸钾联合建立HUA模型,灌胃阳性药(非不司他,7.5 mg·kg~(-1))或AKP(450和900 mg·kg~(-1)),干预30 d。研究表明,AKP可显著降低血清尿酸含量和黄嘌呤氧化酶、腺苷脱氨酶活性。此外,AKP能通过下调炎症小体(NOD)样受体蛋白3(NLRP3)和半胱天冬酶-1的蛋白表达,抑制脂肪酸合成,促进脂肪酸β氧化,从而改善HUA小鼠的脂质水平,且AKP的治疗效果优于阳性药。本研究首次证实了AKP对HUA小鼠脂代谢的改善作用及作用机制,可为AKP高值化利用提供相关的理论依据。

    2022年09期 v.52;No.339 54-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1536K]
    [引用频次:1 ]
  • 参与DMSP/DMS循环的极地细菌初步筛选及其多样性研究

    高雪雨;商丽;吴蕾蕾;张晓华;史晓翀;

    为解决目前对极地环境中参与二甲基巯基丙酸内盐/二甲基硫(DMSP/DMS)循环的细菌类群多样性的认知仍十分有限的问题,本文作者依托本实验室建立的极地微生物资源库,利用气相色谱法对南北极来源的174株细菌进行了DMSP降解和合成活性初步筛选,并对获得的活性菌株进行多样性分析。研究发现具有DMSP降解活性的极地细菌有57种、103株,占总细菌种数约59.2%,以γ-变形菌纲、α-变形菌纲为主,其中43.7%的潜在DMSP降解菌兼具脱甲基和裂解途径;具有DMSP合成能力的极地细菌有25种、28株,占总细菌种数16.1%,以γ-变形菌纲的假单胞菌属、嗜冷杆菌属、海杆菌属和黄杆菌纲的黄杆菌属等为主,其中17株合成菌兼有降解DMSP的脱甲基和裂解途径,2株细菌的DMSP合成能力较强,分别是成都假单胞菌(Pseudomonas chengduensis)和栖藻黄杆菌(Flavobacterium algicola)。研究还发现在可培养菌株样品中,南、北极来源的功能细菌类群在属水平上存在较大差异。研究结果表明参与DMSP/DMS循环的细菌种类繁多,且在极地环境中广泛存在。

    2022年09期 v.52;No.339 61-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1827K]
    [引用频次:2 ]
  • 热液贻贝共附生群体感应细菌的筛选及功能初探

    朱云谨;张彦超;胡天翼;李响;李倩;高伟;郑立;

    为了探究热液贻贝共附生微生物中是否存在群体感应(Quorum sensing, QS)细菌及若存在会拥有的功能,本研究对西南印度洋天成热液区贻贝鳃中可培养共附生细菌进行分离、鉴定,并从中筛选群体感应细菌,对群体感应细菌的信号分子种类,以及成膜和二甲基巯基丙酸(DMSP)利用能力进行探究。结果显示:从热液贻贝鳃中分离共附生细菌96株,根据16S rRNA基因序列确定了25株不同菌株,它们分属于4个门、5个纲、14个属。其中:变形菌门(Proteobacteria)是优势菌群,占比64%;玫瑰杆菌类群占20%。筛选出群体感应细菌3株(Sulfitobacter pontiacus TCYB15、Sulfitobacter pontiacus TCYB21和Roseivivax marinus TCYB24),它们具有产生C8-HSL、C6-HSL两种AHLs信号分子的能力,且都具有成膜和利用DMSP的潜力。本研究证实热液贻贝共附生微生物中存在群体感应细菌,推测它们可在鳃中形成生物膜并在与贻贝共附生过程中参与硫的循环。

    2022年09期 v.52;No.339 71-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 2013K]
    [引用频次:0 ]
  • 带槽口驳船水动力特性及运动性能研究

    陶伟;王树青;宋宪仓;

    为了探究大型驳船的船尾槽口对其水动力特性和运动性能的影响程度,本文以浮托安装为工程背景,对较分析了某T形驳船在7种装载状态下的水动力特性,发现槽口对其横摇和纵摇响应幅值算子(Response amplitude operator, RAO)有显著影响。进一步研究了槽口在长度、宽度和坡度等不同形状参数下驳船横摇和纵摇RAO的变化趋势,揭示了槽口形状对驳船水动力特性的影响程度和影响规律。建立了波浪作用下系泊缆-驳船耦合动力模型,对比了有、无槽口两种情况下驳船的横摇响应及能量谱密度,发现了槽口对驳船的运动性能也有较大影响,对驳船横摇最大运动幅值的影响程度可达到19.8%。

    2022年09期 v.52;No.339 81-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 2627K]
    [引用频次:1 ]
  • 青岛市崂山区土地利用变化和景观风险分析

    刘闽祚;李广雪;邢吕阳;孙佳璇;

    本文采用Landsat影像,利用支持向量机法监督分类方法得到1984、2000、2018年三期崂山区土地利用现状图,对1984—2018年这34年间土地利用转化情况与未来的变化趋势进行分析,并且利用遥感解译结果构建了景观生态风险指数,对崂山区景观生态风险的时空变化进行分析。结果表明,从1984年到2018年,崂山区居民及工矿用地呈快速增加态势,较多的耕地和裸地向居工地转化,并且未来仍旧可能保持这种状态,林地面积趋于动态平衡;崂山区整体景观生态风险随时间逐渐下降,以崂山区西南部最为明显,该地区较快的城市化进程,使得具有较高风险的耕地、水域等用地类型向建设用地转化,导致景观生态风险明显下降。

    2022年09期 v.52;No.339 90-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 3305K]
    [引用频次:3 ]
  • 基于支持向量机由海洋地震勘探数据对海洋水体温度的预测

    彭阳阳;张进;

    当前海洋水体的温度预测多采用CTD、XBT等仪器单点测定,所测得的海洋水体温度虽然垂向分辨率高,但横向连续性差。本文提出了一种利用支持向量回归机结合地震属性预测海水水体温度参数的方法,该方法在少量CTD数据约束下能够反演出纵横向高分辨率的水体温度结构。本文提取海水反射地震数据的13种属性值进行主成分分析,然后利用支持向量回归机(ε-SVR)结合CTD数据进行模型训练并对水体温度剖面进行预测,所预测的渤海夏季海水温度剖面特征与文献记载一致。

    2022年09期 v.52;No.339 103-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1651K]
    [引用频次:4 ]
  • 海水运动感应磁场对台风的响应特性分析

    赵慧;李予国;段双敏;徐震寰;

    海水运动感应磁场是海洋电磁数据处理和解释的重要环境背景场。为了解和认识极端天气下海水运动感应磁场的变化特性,本文对台风条件下海水运动感应磁场展开研究。将高精度的区域耦合模式(Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport Modeling System, COAWST)应用于海水运动感应磁场计算中,以台风“格美”(编号201220)为例,估算海水运动感应磁场,探讨台风条件下感应磁场的时空变化特征,定量评估台风对感应磁场的影响范围。研究表明,该台风引起的感应磁场最大达0.8 nT,水平影响范围约200~500 km;台风对感应磁场的影响具有滞后性和持续性;台风影响下海水电导率发生明显变化,对感应磁场具有重要贡献。

    2022年09期 v.52;No.339 110-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 2249K]
    [引用频次:0 ]
  • 阳极改性的SMFC对恩诺沙星的降解性能和同步产电研究

    赵南南;金春姬;范莎莎;古柏铭;温淳;赵阳国;

    本研究构建沉积物微生物燃料电池(Sediment microbial fuel cell, SMFC),采用原位化学聚合法制备了3种改性阳极碳毡(Carbon felt, CF):聚苯胺(Polyaniline, PANI)/CF、MnO_2/CF和PANI-MnO_2/CF。对比分析了不同改性阳极对SMFC系统产电性能的影响,探讨了SMFC系统对海水养殖区沉积物中特定污染物恩诺沙星的降解效果和同步产电能力。结果表明:PANI-MnO_2复合材料修饰的阳极比表面积最大,构建的SMFC系统产电能力最佳,最大输出电压为602 mV,最大功率密度为165.09 mW·m~(-2)。低浓度(12.81 ng·g~(-1))恩诺沙星的存在对SMFC系统的产电性能有促进作用,最大电压达到633 mV,最大功率密度为175 mW·m~(-2)。SMFC系统对沉积物中恩诺沙星有显著降解效果,去除率达到59.52%,是自然条件下降解的3.05倍;在系统运行过程中有少量恩诺沙星向上覆海水中迁移,在第5天到第25天内迁移浓度从0.019 ng·mL~(-1)减少到0.005 ng·mL~(-1),降幅为72.73%。通过生物毒性分析发现,SMFC系统运行结束后海水未检测出毒性,沉积物中的毒性也大大降低。本研究可为海水养殖区沉积物中抗生素的降解提供参考。

    2022年09期 v.52;No.339 117-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1596K]
    [引用频次:1 ]
  • 基于U-net卷积神经网络图像分割的波浪测量方法

    任志伟;陈松贵;王收军;王佳伟;

    针对水体运动导致电子传感装置测量结果准确性下降的问题和阈值分割法无法在光照场景下测量波面的问题,文章提出了一种基于U-net卷积神经网络的波浪测量方法。实验过程首先由高清摄像机录制水槽中的波浪运动过程,将视频处理成时间连续的波面图像,其次通过U-net卷积神经网络对波面图像进行图像分割并提取水位线数据信息,最后求出波高和周期。以像素识别结果为基准,将本研究方法的测量结果与波高传感器的测量结果进行误差对比,结果表明U-net卷积神经网络的相对误差最大为2.25%,而传感器误差最大为4.15%,且实验组中U-net卷积神经网络测得平均波高的相对误差均在2.5%以内,平均周期的误差都低于1%。因此,基于U-net卷积神经网络的测量方法可用于实验室的波浪测量。

    2022年09期 v.52;No.339 125-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1924K]
    [引用频次:2 ]
  • 非线性SRLW方程的二重网格块中心有限差分方法

    许洁;谢树森;

    本文研究求解非线性对称正则长波(SRLW)方程的二重网格块中心有限差分方法。二重网格法可以把非线性问题转化为在粗网格上求解小规模的非线性问题,在细网格上求解大规模的线性问题,使提高计算效率。块中心差分可同时高精度计算解及其导数。对时间采用Crank-Nicolson方法进行离散。数值实验结果显示,在均匀和非均匀网格上都是二阶收敛的。二重网格法的结果与完全非线性标准块中心差分格式的数值结果相比,在精度和效率上都具有优越性。

    2022年09期 v.52;No.339 133-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1217K]
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