- 叶佳承;于华明;葛晶晶;李松霖;万江岳;
海浪预报对于指导海上生产活动具有重要作用，随着观测技术和人工智能技术的快速发展，海浪观测数据大量积累，采用大数据结合深度学习的方法是当今数字时代提高海浪预报精度的有效手段。本研究采用深度学习中的长短时记忆网络(Long short-term memory, LSTM)模型建立海浪预报订正模型，基于董家口港区现场海浪观测数据，对海浪数值模式的预报结果开展订正实验，使用均方根误差(RMSE)与相关系数(COR)作为订正效果的评价指标。实验结果表明：将平均周期与有效波高作为输入变量进行模式训练，得到的LSTM模型可令海浪预报的RMSE由0.26 m降至0.14 m,预报精度提高了46%;将平均周期纳入输入变量对LSTM订正模型的订正效果有明显改善，主要体现在对相关系数的改善，可以使COR提高10%;与传统订正方案相比，LSTM能够通过加入相关变量提高订正能力。本研究成果可广泛应用于其他海域的海浪数值预报结果订正，对提高海浪预报精度具有重要现实意义。
2024年03期 v.54;No.358 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1652K] [引用频次：0 ] - 罗菁;郑小童;
本文基于第六次耦合模式比较计划的未来高排放情景试验模拟结果，研究全球变暖背景下未来南大洋吸热的季节变化。发现在未来变暖气候下南大洋占全球海洋累积吸热的近一半。未来南大洋海洋吸热有明显季节变化：南半球春、秋季吸热峰值大致位于63°S,夏季70°S附近吸热最小，冬季58°S附近吸热全年最大。秋、冬季海洋吸热的空间结构由湍流热通量主导；春、夏季高纬度海洋吸热主要受辐射通量影响。进一步研究发现，南大洋60°S以南海区净热通量变化趋势与海冰变化有关。春、夏季海冰消融通过海冰-反照率反馈机制产生较大的海洋吸热，而秋、冬季海冰消融加强了海洋向大气放热，造成海洋吸热减少，年平均下二者显著抵消。在南大洋30°S—60°S海区，海洋吸热主要受湍流热通量变化影响，夏、秋季吸热较少，冬、春季吸热较大，这与气候态混合层深度的季节变化有显著关系。此外，本文研究还发现，南大洋上层海洋热量的经向输送对全球变暖的响应也存在显著的季节变化，冬、春季经向热输送的增强范围相较于夏、秋季向赤道和向下延伸，与气候态混合层深度和西风增强的季节变化有关。
2024年03期 v.54;No.358 9-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 3020K] [引用频次：1 ] - 郭浩康;李春;石剑;
本文以1980—2021年江南5月降水为研究对象，利用美国国家气候预测中心(Climate Prediction Center, CPC)降水资料、美国环境预测中心(National Centers for Environment Prediction, NCEP)大气环流和Hadley中心的海表面温度资料，分析了江南5月降水极端性的变化及其与大气环流、北大西洋海温的联系。结果表明，自2004年江南5月降水年际差异显著增大以来，200 hPa上的Rossby波能量从北大西洋向下游传播，一部分能量沿副热带西风急流传播，形成南支波列；另一部分沿不列颠群岛向西伯利亚地区传播，上述两支波列在旱涝年的不同配置一方面可以通过影响江南地区高空200 hPa附近的辐合辐散影响江南地区的垂直运动；另一方面波列下游的中国东南沿海200 hPa的异常气旋或反气旋具有准正压结构，对应于对流层中下层西北太平洋异常气旋或反气旋在孟加拉湾、中南半岛和南海上空位置和强弱变化，影响水汽向江南地区的输送。在偏涝年形成正位相的欧亚遥相关波列，利于冷空气在贝加尔湖附近积累并向江南地区输送，它和低纬暖湿气流在江南地区附近相遇，形成降水。2004年以来，欧亚大陆上空与5月不列颠群岛附近海温异常有关的波列分布发生了改变，影响了江南地区高空200 hPa的辐合辐散。上述遥相关波列增强了和西北太平洋异常反气旋的关系，进一步与江南5月降水建立起紧密联系。2004年以来自江南5月偏涝年前的冬季开始，北大西洋中纬度通常出现冷海温异常并随时间东移，于5月降水同期东移到不列颠群岛附近，偏旱年反之，这对江南5月降水具有一定的预报意义。
2024年03期 v.54;No.358 20-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 2572K] [引用频次：0 ] - 张海宁;徐成勋;李琪;
为确定长牡蛎(Crassostrea gigas)“海大1号”苗种规模化繁育的最适条件，本研究设置4个温度梯度(20、25、30和35℃)和5个盐度梯度(20、25、30、35和40),分析了不同温度和盐度对长牡蛎“海大1号”二倍体和三倍体幼虫生长和存活的影响。研究表明，当温度25℃和盐度30时，长牡蛎“海大1号”二倍体和三倍体幼虫的受精率、孵化率和变态率最高。不同温度处理下，三倍体幼虫的生长速度和累计存活率始终高于二倍体幼虫。随着温度升高幼虫生长速度增加，但存活率下降，在25℃时三倍体幼虫存活率最高(52.00%±6.56%),温度为30℃时，三倍体幼虫壳高增长最快(14.82μm·d~(-1))。不同盐度下，三倍体幼虫的生长速度和累计存活率显著高于二倍体幼虫。幼虫的存活率随着盐度升高呈先升高再下降的趋势，三倍体幼虫累计存活率在盐度30时最高(52.00%±6.56%);幼虫的生长速度随着盐度升高呈下降的趋势，三倍体幼虫壳高在盐度20时增长最快(18.22μm·d~(-1))。研究结果表明，长牡蛎“海大1号”三倍体幼虫比二倍体幼虫表现出更强的温度、盐度的耐受性；长牡蛎“海大1号”三倍体苗种培育的适宜盐度为20～30,适宜温度为20～25℃。本文可为长牡蛎“海大1号”三倍体苗种的规模化繁育提供参考。
2024年03期 v.54;No.358 31-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1109K] [引用频次：4 ] - 肖同阳;陈小凡;刘兴;杨春富;朱葆华;潘克厚;李赟;
从黄河口滩涂泥样中分离得到11株底栖微藻，经形态学和分子生物学鉴定，这11株微藻与翼内茧型藻属的藻株亲缘关系更近。为了解这11株微藻的盐度适应性，首先比较了这11株微藻在两个极端盐度(5、80)下的生长情况，并筛选出3株藻株(HaF、HaI和HaB)用于比较不同盐度(5、25、45、65、85)对藻株生长、光合潜力及生化组分的影响。研究表明，在实验盐度下，藻株HaF、HaI和HaB生长的最适盐度分别为25、25和45,在该盐度条件下，这3株藻株具有最高的比生长速率和光合色素含量。3株藻株的叶绿素荧光参数(F_v/F_m和ETR_m)均随着培养时间的延长而逐渐降低，HaF、HaI藻株的光合潜力在各盐度条件下变化显著。HaF、HaI和HaB藻株的总脂含量均在盐度为5时最高，分别为68.231%、60.125%和63.324%;HaF、HaI和HaB藻株的总多糖含量在盐度为85时最高，分别为9.784%、8.132%和10.302%。研究结果表明，来自滩涂分离的翼内茧型藻具有广范的盐度适应性。本研究结果可为深入研究滩涂藻类盐度适应性机制提供参考。
2024年03期 v.54;No.358 40-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1501K] [引用频次：0 ] - 曲耀琦;刘淑德;薛莹;张崇良;纪毓鹏;任一平;徐宾铎;
为了解山东半岛南部海域鱼类群落粒径结构特征，本文根据2016—2017年渔业资源底拖网季度调查数据，构建了山东半岛南部海域鱼类生物量粒径谱，分析了该海域鱼类群落的粒径结构特征及其季节变化。研究表明，山东半岛南部海域Sheldon型鱼类生物量粒径谱呈双峰模式，鱼类粒径范围为2～12粒径级，粒径分布相对均匀，出现波峰的粒径区间存在季节差异，春、夏季第一个波峰出现在3～4粒径级，主要由细纹狮子鱼(Liparis tanakae)、方氏云鳚(Pholis fangi)和大泷六线鱼(Hexagrammos otakii)等种类组成。秋、冬季第一个波峰出现在5～6粒径级，主要由小眼绿鳍鱼(Chelidonichthys spinosus)、长蛇鲻(Saurida elongata)和斑鰶(Konosirus punctatus)等种类组成。四个季节的第二个波峰均由细纹狮子鱼、黄鮟鱇(Lophius litulon)和大头鳕(Gadus macrocephalus)等鱼类个体组成。全部鱼类群落标准化生物量粒径谱的斜率和截距存在季节差异，其中夏季粒径谱陡峭，截距值显著高于其他季节，而冬季粒径谱最平缓，截距值最小，粒径谱斜率和截距的变化主要受当年生幼鱼群体的影响。在山东半岛南部海域，底层鱼类群落与全部鱼类群落的标准化生物量粒径谱的变化趋势相似。在同一季节，底层鱼类群落与全部鱼类群落的标准化生物量粒径谱斜率和截距之间无显著性差异(P>0.05),而暖温性鱼类群落与全部鱼类群落之间存在显著性差异(P<0.05)。山东半岛南部海域的全部鱼类群落粒径结构以小粒径鱼类为主，大型鱼种和大个体较少。鱼类的种类组成有明显的季节变化，当年生幼鱼及洄游性鱼类的个体数量变化是影响该海域鱼类群落粒径结构的主要因素。
2024年03期 v.54;No.358 51-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1605K] [引用频次：0 ] - 曹亚婵;刘晓坤;党奇峰;刘成圣;
为了解决传统水凝胶作为敷料或支架在生物体内应用时所表现出的抑菌活性低、生物相溶性差和机械性能差等问题，本文以氧化普鲁兰多糖(OP)为交联剂，分别同硫醇化季铵盐壳聚糖(NAC-QCS)和己二酸二酰肼(ADH)发生动态化学反应，首次制备出一种可注射的自愈性抗菌的水凝胶——NQC-OP-ADH水凝胶，并对水凝胶的物理化学性质、抑菌活性和生物相容性进行研究。实验表明：NQC-OP-ADH对Escherichia coli和Staphlococcu aureus均表现出较高的抑菌活性，抑菌率分别为84%和99%;溶血率小于2%,具有良好的血液相容性；对培养24、48和72 h的L929细胞显示出较低的细胞毒性；在NQC-OP-ADH水凝胶表面和内部的培养至第5天的L929细胞仍具有良好的生长状态，特别是表面培养过程中有较多细胞迁移到NQC-OP-ADH水凝胶内部，表明NQC-OP-ADH水凝胶具有良好的细胞相容性。成胶后的NQC-OP-ADH可顺利通过注射器，无堵塞现象发生，且具有良好的自愈能力。
2024年03期 v.54;No.358 60-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1554K] [引用频次：6 ] - 张赢月;杨金鑫;齐聪;杜启睿;徐涤;
真江蓠(Gracilaria vermiculophylla)是一种重要的产琼胶海藻，为了解决江蓠生产实践中的孢子育苗问题，加深对其受精过程的研究，本文选择了真江蓠精子数量、共培养时间(雌、雄配子体)、精子放置时间和雄配子体脱水时间作为繁殖特性因素，温度、光照强度和光照周期作为外界环境因素对真江蓠受精效率的影响进行探究。结果表明，7个因素均对真江蓠受精过程有显著影响，受精过程最适条件为温度25℃、光照强度25μmol·m~(-2)·s~(-1)、光照周期14L/10D。而且精子数量的增加、配子体共培养时间的增加、精子脱离雄配子体时间的减少以及对于雄配子体适当的脱水刺激，均有利于提高受精效率。此外，真江蓠还显示出精子与果胞能够在短时间(约0.5 h)内快速受精的能力。本研究结果有助于解决藻体营养繁殖而产生的苗种退化问题，对江蓠孢子育苗具有重要的指导意义。
2024年03期 v.54;No.358 70-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 972K] [引用频次：0 ] - 杨思奇;王玲燕;刘素美;
本研究基于2020年3月—2021年2月黄海千里岩岛雨水中营养盐(NH■、NO■、NO■、PO■、SiO■、DON、DOP)浓度，利用后向轨迹聚类分析和浓度权重轨迹分析法(CWT)解析气团主要传输路径和营养盐潜在源区，并讨论湿沉降对黄海生态系统的影响。结果表明，NH■、NO■和DON是雨水营养盐的主要组成，平均浓度分别为(48.2±118.8)、(30.8±97.2)和(22.1±147.7)μmol/L。NO■、PO■、DOP和SiO■的浓度较低，平均仅为(0.24±0.40)、(0.87±5.5)、(0.12±0.17)和(0.13±0.23)μmol/L。影响雨水的气团来自南方陆海混合源(41%)、北方陆源(41%)、东南海源(10%)和西北陆源(8%),陆源气团影响的雨水中营养盐浓度普遍高于混合源和海源。不同营养盐组分潜在源区的分布特征不同。NH■、NO■和PO■的潜在源区集中在山东，DON的潜在源区分布在河北、山东、河南、安徽和俄罗斯的贝加尔湖附近，DOP的潜在源区在长江入海口附近的上海和浙江沿岸地区，SiO■的潜在源区分别位于山东河北交界处、安徽江苏交界处、安徽江西交界处和黄海部分海域。总体而言，对营养盐高贡献的潜在源区位于周边陆地地区，海源较少。黄海大气TDN的全年湿沉降通量为103.0 mmol·m~(-2)·a~(-1),对新生产力的贡献可达29.9%。
2024年03期 v.54;No.358 76-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 2801K] [引用频次：1 ] - 齐维毅;王倩芝;楚光玉;陈文正;张雨乔;刘甲滕;高畅;鲁帅领;高孟春;
本文研究了0.5 mg/L盐酸四环素(TC)长期暴露对序批式反应器(SBR)性能、脱氮酶活性、抗氧化酶和微生物群落的影响。结果表明，SBR中有机物去除能力和氨氧化能力随运行时间的延长而降低，在反应器运行第70天时，COD去除率从97.10%降低至70.33%,NH~+_4-N去除率从99.24%降低至67.44%,出水NO~-_3-N逐渐降低，SBR内没有出现NO~-_2-N积累。TC长期暴露降低了氨单加氧酶(AMO)、亚硝酸盐氧化酶(NOR)、硝酸盐还原酶(NR)和亚硝酸盐还原酶(NIR)等脱氮酶活性，增加了活性氧(ROS)的相对产生量、乳酸脱氢酶(LDH)相对释放量和部分抗氧化酶的相对活性。进水中加入TC后，微生物的丰富度、多样性和均匀性均降低，硝化菌属(Nitrospira)和反硝化菌属(Zoogloea、Thauera、Dechloromonas、Dokdonella、Hyphomicrobium和Pseudomonas)的相对丰度发生变化，微生物群落和关键微生物具有显著性差异，从而影响了SBR的脱氮性能。
2024年03期 v.54;No.358 88-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1958K] [引用频次：1 ] - 李文喆;常安腾;曹航语;杜君峰;
针对平台吊放遥控水下机器人(Remotely operated underwater vehicle, ROV)过程中产生的复杂的共振现象会激发ROV剧烈的摆动和纵荡响应，从而影响下放安全的问题，本文基于Orcaflex软件建立了平台-吊缆-ROV耦合运动系统的数值仿真模型，采用时域分析方法，研究波浪作用下平台吊放ROV过程的空中下放阶段和水中下放阶段的共振响应特性。结果表明：空中下放阶段，单摆共振周期公式可以估算吊缆-ROV系统摆动周期，系统共振周期随缆长增加而不断增大；由于吊缆-ROV系统会同平台发生纵摇的谐振，下放过程中出现共振摆动和纵荡响应尤为剧烈的阶段。水中下放阶段，本文对单摆公式进行了修正，系统摆动周期估算误差低于4%;海水阻尼使系统共振摆角随缆长增加而减小，共振摆动得到明显抑制；流荷载导致吊缆-ROV系统共振周期的增大，且流速越大，共振周期增加越明显。在常见海况下放ROV时，下放过程存在共振区，可通过选择合适的下放速度以减小下放过程中的共振效应。
2024年03期 v.54;No.358 99-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1402K] [引用频次：0 ] - 姜祎萌;姚慧岚;
为探明振荡水翼弦向主动变形对获能效率的影响机理，应用结构变形方程结合动网格方法对水翼弦向变形进行主动控制，并通过求解雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-averaged Navier-Stokes, RANS)方程和Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型，对具有不同变形程度的振荡水翼获能过程进行数值模拟。分析了振荡水翼弦向主动变形对获能效率的影响规律，提出了考虑水翼运动和弦向柔性变形的有效攻角计算公式，并从一个周期内不同时刻漩涡同水翼相互作用、弦向压力分布以及有效攻角变化等角度对水翼获能差异进行分析，探讨水翼弦向主动变形影响下获能效率变化的根本原因。研究结果表明：相较于刚性水翼，振荡水翼弦向主动变形可以显著提高效率，可达19%,由结构变形引起的漩涡强度变化是获能效率提升的原因之一，但其作用比较有限，由结构变形导致有效攻角增大是效率提升的主要原因。
2024年03期 v.54;No.358 107-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1993K] [引用频次：2 ] - 孙伟峰;李雯;范陈清;贾晨;戴永寿;
本文针对多普勒散射计天线转速过快或者过慢导致海流反演精度较低甚至无法进行海流反演的问题，提出了一种面向海流反演的天线转速优化方法。该方法以研究区域内被天线波束覆盖3次或者4次的目标海面数量为目标函数，以顺轨与交轨方向的波束足印连续性、空间分辨率要求作为约束条件，结合天线转速与天线扫描损耗的关系，建立了非线性约束下的多普勒散射计天线转速优化模型，利用优化得到的天线转速计算得到每个目标海面的观测方位向组合。利用海洋表面流实时分析数据，采用基于观测方位向优选的矢量流合成方法进行了海流反演实验。结果表明，在天线转速为20 r·min~(-1)时，不同研究区域内被雷达内、外波束足印覆盖到3次或者4次的目标海面数量占总目标海面数量的80%以上，反演得到的流速、流向标准差小于0.1 m·s~(-1)、20°,满足海洋工程应用对海流观测的精度需求。
2024年03期 v.54;No.358 116-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 2005K] [引用频次：1 ] - 孙宏鑫;张安;王栋;马慧龙;
本文针对不同饱和度和不同围压水平的含水合物粉细砂进行了一系列不排水循环三轴剪切试验，研究了轴向应变和孔隙水压力的发展，分析了影响含水合物粉细砂残余应变的主要因素：循环应力比、有效围压和水合物饱和度。在Monismith公式的基础上，提出了一种新的经验公式，能够预测循环荷载作用下含水合物粉细砂的残余变形，预测结果与实验结果的对比表明该经验公式具有良好的适用性。
2024年03期 v.54;No.358 126-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1206K] [引用频次：0 ] - 耿爱玉;王宁;于格;江文胜;王尚;
元胞自动机-马尔科夫耦合模型(CA-Markov模型)作为土地利用变化(LUCC)的一种研究手段，具有马尔科夫模型精确地模拟LUCC未来变化情况，同时还具有元胞自动机模型模拟复杂系统空间变化的能力。本研究运用CA-Markov模型，以分区预测为原则，对胶州湾国家海洋公园沿岸地区过去十年的土地利用构成及变化进行分析，同时对研究区未来三十年的土地利用变化进行中期预测和长期预测。结果表明：胶州湾国家海洋公园沿岸地区建设用地面积在过去十年增大，而在未来三十年将不断减小；模型的预测精度将随预测时长的增加而下降，需要根据其他因素对模拟结果进行一定程度的修正；未来土地利用方式的转变将为国家级海洋公园的生态保护和海洋生态文明建设起到积极推动作用。
2024年03期 v.54;No.358 133-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 1533K] [引用频次：4 ] - 付昊天;李芙蓉;
为揭示变量间的回归关系在时空域上的变化结构，本文提出了一种新的变系数回归模型——时空团状系数(Spatio-temporally clustered coefficient, STCC)回归模型。STCC模型通过对时空上相邻点的回归系数之差施加惩罚，从而估计出存在时空变化的回归关系。该模型可在没有先验信息的情况下探索回归关系的时空结构。数值模拟实验表明：STCC模型不仅能有效捕捉回归关系在时空域上的团状结构，对随时空连续变化的回归系数也表现出了较好的估计性能。本文运用STCC模型探索了大西洋25°W断面上的海水温度和盐度之间的回归关系，并据此初步分析了南极中层水的季节性演变特征。
2024年03期 v.54;No.358 144-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 2189K] [引用频次：0 ] 下载本期数据