- 万江岳;于华明;张辰宇;温琦;
本文利用2005—2017年的实测海温数据和卫星观测数据，构建了基于RA-BP神经网络的三维海温反演模型，对2018年印度洋东北部和太平洋西部研究海域海温剖面进行了反演，并与回归分析法和基础BP神经网络反演海温结果进行了对比分析。以均方根误差和Pearson系数作为检验指标，结果显示所有模型反演海温剖面与实测海温剖面的Pearson系数均在0.99以上。对混合层、温跃层、中深层三个水深范围，RA-BP神经网络模型在印度洋东北部研究区域的均方根误差(RMSE)均值分别为0.32、0.76和0.17℃,在太平洋西部研究区域的RMSE均值分别为0.24、1.01和0.24℃,单个剖面的RMSE在0.6℃以下。这表明在研究海域，基于实测海温数据和卫星遥感数据构建的RA-BP神经网络模型是可行的，且具有良好的反演精度。
2024年07期 v.54;No.362 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 2102K] [引用频次：1 ] - 焦瀚;沈辉;衣立;张苏平;王晓宇;刘一林;
2016年8月11日，中国第七次北极科学考察在82.75°N,163.25°W附近观测到一次海雾过程。本文利用船载观测数据和浮冰站通量系统观测数据，结合再分析资料，对海雾的形成机理进行研究。结果表明，冷高压系统在冰面的加强，增强了下沉运动，使逆温层高度明显降低。伴随低云云底高度下降，冰面能见度下降至不足1 km。在低云下降过程中，冰面气象要素表现为增湿和降温的特征。冷平流和冰面的冷却作用导致气温下降，高低压之间的偏南气流将楚科奇海的水汽输送到密集浮冰区，为海雾提供了充足的水汽。冰面的升华和蒸发作用一方面对底层大气水汽增加有贡献，另一方面使冰面失去潜热导致冰面温度下降。
2024年07期 v.54;No.362 12-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1860K] [引用频次：0 ] - 张碧涵;唐学玺;赵妍;
为了解环境浓度海洋纳米塑料(Nanoplastics, NPs)对微藻的影响，本研究以两种粒径(0.1和1μm)的聚苯乙烯纳米塑料(Polystyrene nanoplastics, PSNPs)和海洋模式硅藻假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)为研究对象，从种群、光合生理、细胞色素、胞外聚合物(Extracelluar polymeric substances, EPS)和转录水平上比较环境浓度(5μg·L~(-1))下两种粒径NPs对假微型海链藻的影响。研究结果表明：(1)假微型海链藻经环境浓度下的两种粒径(0.1和1μm)的NPs处理后，前48 h内其生长和细胞色素组成均没有显著变化，但光合生理指标中的非光化学淬灭(Non-photochemical quenching, NPQ)显著上升。(2)假微型海链藻经环境浓度下的NPs处理后，其产生的EPS总量下降，但蛋白/碳水化合物上升，疏水性变强。(3)环境浓度下的NPs能够引起假微型海链藻的基因(LHCX、GPI、ABCt、APX、NRT等)表达的变化，0.1μm NPs胁迫下的差异表达基因比1μm NPs胁迫下的更多，差异表达量更显著。综合分析得到结论：环境浓度下的NPs能够对假微型海链藻产生影响，0.1μm NPs产生的影响更大。
2024年07期 v.54;No.362 22-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K] [引用频次：0 ] - 张德梅;慕芳红;张烨;宋迎春;李诗川;华尔;
为探究不同植被类型红树林海洋线虫群落特征的差异及原因，本研究于2020年11月，在海口东寨港红树林自然保护区选择5种植被类型的红树林，对各红树植被类型下沉积物海洋线虫群落结构及多样性进行研究。结果表明，本研究中所有采样点的海洋线虫总平均丰度为(31.3±14.6) ind./cm~2,其中白骨壤林海洋线虫平均丰度最高((55.5±4.9) ind./cm~2),海莲和尖瓣海莲混交林的平均丰度最低((24.4±13.8) ind./cm~2)。共鉴定海洋线虫24科54属74种，且不同红树植被类型下海洋线虫的群落结构存在差异。聚类分析和非度量多维度分析结果将海洋线虫群落划分为5组，基本代表了5种植被类型的沉积物中海洋线虫群落。同时，海洋线虫群落物种数S、丰富度指数d、均匀度指数J、香农维纳多样性指数H′和优势度指数D在不同植被类型群落间具有显著差异，具体表现如下：榄李、混交林和角果木林海洋线虫群落丰度低且多样性低，以海绕线虫属(Haliplectus)和微口线虫属(Terschellingia)为优势属，以有机碎屑为食的沉积食性海洋线虫为主，其中特化的选择性沉积食性者占比极高(>60%);白骨壤和红海榄林沉积物中的海洋线虫丰度高且多样性高，分别以裸口线虫属(Anoplostoma)、微口线虫属(Terschellingia)和拟齿线虫属(Parodontophora)为优势属；选择性沉积食性者占比低(<23%),非选择性沉积食性者和刮食者均占比高，为优势摄食类型。通过PRIMER 6.0软件中的模块BIOENV进行生物与环境连接的逐步分析和相关检验的结果表明，沉积物分选系数和叶绿素a含量是解释研究区域线虫群落物种组成差异的最佳参数组合。同时，红树植被类型的差异同东寨港海洋线虫群落结构及多样性的变化具有密切关系。
2024年07期 v.54;No.362 30-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1414K] [引用频次：0 ] - 李方茹;刘茜;贺万阳;马莉;曹阿翔;张劲;
河口区域稀土元素(Rare earth elements, REEs)的地球化学行为对理解海洋中REEs的循环具有重要意义。本文通过现场调查对2018年9月(暴雨时期)、2019年12月(旱季)及2020年8月(湿季)溶解态REEs在漳江口的分布特征、REEs的主要影响因素及人为稀土元素钆(Gd)污染进行研究。结果表明：漳江口溶解态REEs在不同时期的分布及分异存在显著差异，溶解态REEs含量暴雨时期>旱季>湿季。暴雨时期溶解态REEs主要呈现轻/中稀土相对富集及Ce正异常现象，而旱季及湿季溶解态REEs主要呈现重稀土相对富集及Ce负异常现象，颗粒物-水作用是不同时期溶解态REEs含量及分异存在差异的主要原因。Gd在不同时期均呈现正异常，暴雨时期、旱季及湿季人为Gd占比分别为18%～29%、26%～69%及22%～60%,推测Gd污染可能受河口上游医院核磁共振造影剂使用的影响。以上研究表明暴雨导致的颗粒物释放对河口溶解态REEs具有显著的贡献，今后研究需要重视特殊事件(如暴雨)对河口溶解态REEs来源和收支的影响。漳江口上游的人口密度相比全国其他地区较低但存在较为严重的人为Gd污染，说明我国其他河口人为稀土污染及来源也应引起广泛的重视。
2024年07期 v.54;No.362 42-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 3235K] [引用频次：0 ] - 赵一霖;刘敏;周立敏;曹晓燕;李苓;
本文以葡萄糖-6-磷酸(G-6-P)和2-氨基乙基膦酸(2-AEP)为有机磷化合物代表，利用室内模拟实验，考察腐殖酸HA、Fe~(3+)、Cl~-、SO_4~(2-)等对海水中有机磷光解过程的影响；借助自由基淬灭实验，明确·OH、~1O_2对二者在不同介质中光解的作用。结果表明，紫外光(700W)照射下，G-6-P和2-AEP光解速率曲线可由一级动力学方程描述，纯水中G-6-P光解速率常数为0.24 h~(-1),高于2-AEP光解速率常数0.12 h~(-1),HA对G-6-P光解呈抑制作用，且浓度越高，抑制越强，其对2-AEP的抑制作用强于对G-6-P; Fe~(3+)能显著促进G-6-P光解，但对2-AEP降解影响较小。NaCl(31.9)对G-6-P、2-AEP光解的抑制效应较强，Na_2SO_4(31.9)对G-6-P光解无明显影响。纯水介质中，·OH、~1O_2对G-6-P光解贡献率大于2-AEP,·OH、~1O_2对G-6-P在纯水中光解贡献率为90%、88%,高于天然海水中的60%、56%。
2024年07期 v.54;No.362 56-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1921K] [引用频次：0 ] - 刘威;时健;张弛;陶爱峰;
针对波浪能发电量取决于当地波浪特征和波浪能发电装置，而传统单一的波能流密度评估法则只考虑了地区波浪特性，未结合装置加以分析，评估结果偏向理论的问题，本文利用欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)提供的第五代大气再分析数据集(ECMWF Reanalysis v5, ERA5)中的再分析波浪数据，通过装置得分的波浪能评估方法对北太平洋区域1979—2020年波浪能的空间分布进行了分析。结果表明：在本研究所涉及的地区中，纬度较高的地区波能流密度大且装置得分高，本研究所用评估方法的结论同传统评估方法一致，但在中国南海和部分太平洋纬度较低的地区，发电装置有着较好的连续发电条件，发电效率较高。不同装置间的适配区域也有很大不同，AquaBuoy和Pelamis装置的最佳适用区位于北太平洋纬度较高的地区，而Wave Dragon装置的最佳适用区范围更广，在150°E—160°W之间的纬度较低的地区也表现突出。对于中国南海海域，AquaBuoy装置的适配性最好，而北太平洋纬度较高的地区则最适合布置Pelamis装置，北太平洋纬度中游和较低区域最适合布置Wave Dragon装置。
2024年07期 v.54;No.362 63-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 2609K] [引用频次：1 ] - 秦营;李世博;常学平;
为定量描述海洋工程中输流立管受脉动顶张力作用时的涡激振动响应，本文研究了海洋输流立管受到内部流体、脉动顶张力和涡流激励作用时的参数主共振问题。首先建立了该问题的数学模型，运用Galerkin法和多重尺度法对其进行求解，引入调谐参数描述输流立管第一阶固有频率同顶张力脉动频率和涡流频率的接近程度，通过改变调谐参数，研究输流立管的动力学响应。结果表明：定常顶张力作用下，立管的振幅为单值，随着调谐参数增大，立管振幅先增大后减小，且出现明显的跳跃现象，内部流体速度和张力幅值的竞争机制也会影响立管振幅；脉动顶张力作用时，在一阶锁频的条件下，随着调谐参数变化，立管的振幅呈现“多值—单值—多值”的变化规律，顶张力均值或脉动幅值越大，立管振幅的变化范围越宽。
2024年07期 v.54;No.362 72-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1502K] [引用频次：1 ] - 李恒;张洁;贺慧泽;王娇;张宜升;刘晓环;
海洋源排放的二甲基硫(Dimethylsulfide, DMS)是全球大气硫循环的主要参与者。本研究利用机器学习法构建了夏季东中国海12 km×12 km分辨率海表DMS浓度清单，基于该清单和WRF-CMAQ模型模拟了2016年夏季东中国海DMS的海洋释放和DMS在大气中的物理化学过程，探究了夏季东中国海大气DMS及其氧化产物的浓度特征和主要影响因素。结果表明：海表DMS浓度随离岸距离增大而降低，平均浓度为7.66 nmol/L;与全球海表DMS浓度数据库在东中国海的结果相比，本研究计算的海表DMS浓度是其2～3倍，与观测浓度更为接近，也更好地再现了海表DMS空间分布特征。DMS海-气通量受海表DMS浓度及风速等因素影响，研究海域海洋释放DMS通量为3.0～47.2μmol/(m~2·d)。东中国海夏季大气DMS浓度为1.54～16.73 nmol/m~3,渤海(7.22 nmol/m~3)>东海(5.92 nmol/m~3)>黄海(5.38 nmol/m~3)。大气DMS浓度日变化呈双峰分布，在08:00和18:00左右浓度较高，午间和夜晚浓度较低，这主要与DMS的被大气中自由基的氧化等过程有关；大气DMS的氧化转化使夏季东中国海SO_2、SO_4~(2-)和MSA月均浓度分别升高了0.02～0.92、0.01～1.08、0.01～0.06μg/m~3。
2024年07期 v.54;No.362 79-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 2127K] [引用频次：0 ] - 王洪坤;贾世杰;王仁政;高会旺;
露水是中国北方春秋季常见的天气现象，但其形成条件和产量存在明显的区域差异。本文基于2021年春季和秋季在青岛城区采集的露水样品，探讨了气象因素和下垫面基质对露水发生及其产量的影响，并构建了露水产量定量估算的统计模型和神经网络模型。结果表明：弱风(<4 m/s)、较高的相对湿度(≥50%)、适宜的温差(1～7℃)以及南风和东南风是青岛城区露水凝结的有利条件。其中，相对湿度和温度是影响露水产量的最主要因素。不同下垫面的辐射冷却强度存在差异，导致了露水凝结产量的不同，玻璃表面的露水产量比土壤表面高约34%,而粉粒土壤表面的露水产量相较于砂粒土壤表面高约13%。使用多元线性回归分析和人工神经网络方法对青岛城区的露水产量进行了评估，两种方法均表现出较好的模拟效果(R~2分别为0.73和0.78)。
2024年07期 v.54;No.362 89-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1516K] [引用频次：0 ] - 田丰林;相红竹;龙霜;陈戈;
中尺度涡旋分裂与合并过程等涡旋之间相互作用的研究是海洋学研究的热点。本文以Eddy Graph方法为基础，基于海表面高度异常数据，利用高效率并行计算方法，构建全球中尺度涡旋分裂与合并追踪数据集(Global Eddy Graphs, DOI:10.12237/casearth.63369940819aec34df2674d8)。基于此数据集，本文开展了对全球涡旋分裂合并统计特征的研究。研究表明，在涡旋的生命周期中，分裂与合并现象普遍存在。将分裂与合并纳入涡旋追踪过程，能够将几条简单线性的涡旋轨迹连接在一起，找出涡旋真正的起止点与生命周期，具体表现为起点聚集在大洋海盆东岸，终点聚集在大洋海盆西岸；长寿命涡旋占比与平均寿命均有提高。此外，本文还对涡旋分裂合并典型事件进行筛选与统计，对分裂合并过程中涡旋内部的海表面温度和海表面盐度进行归一化与复合平均，探究了涡旋分裂与合并现象对海表面温度与海表面盐度的影响。
2024年07期 v.54;No.362 99-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 3126K] [引用频次：0 ] - 张姗;张会星;吴学锋;
本文提出一种基于对比学习CUTmodel网络的地震随机噪声压制方法，CUTmodel网络架构基于最大化输入输出之间的相似信息进行对比学习，大大缩短了网络训练时间。网络损失函数由生成对抗损失和对比学习损失两部分组成，生成对抗损失保证生成数据与无噪数据更相似，对比学习损失保证生成数据尽可能保留有效信号，同时也防止生成器进行不必要的更改，提高了网络训练的稳定性和准确性。通过简单模型和Marmousi模型的CUTmodel去噪试验及其与CycleGAN和常规去噪方法的对比，验证了本文方法的有效性。最后，本文对实际数据进行去噪，同样获得较高的信噪比。
2024年07期 v.54;No.362 111-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 3716K] [引用频次：0 ]