2025年 12期
基于WRF-ROMS-CICE耦合模式的格陵兰岛极端降水与雨雪比例研究
高阳;才天昊;程文轩;刘喜迎;张绍晴;格陵兰岛作为北极气候变化的敏感区域，其极端降水和雨雪比例的变化对冰盖物质平衡具有重要影响。本研究通过耦合器(coupler, CPL)实现了大气-海洋-海冰的高效协同模拟(WRF-ROMS-CICE,WRC),优化了并行计算算法、升级了模式核心版本，改进了海冰边界条件的物理处理方案，在此基础上，量化了格陵兰岛在历史时期(2005—2014年)和未来高排放情景(SSP5-8.5,2091—2100年)下极端降水的时空演变特征及降水相态转变趋势。本文首先进行了模式评估，结果表明，WRC能够较好的复现格陵兰岛地区的气温、降水、风速及辐射的基本分布；与第六次国际耦合模式比较计划(coupled model intercomparison project Phase 6,CMIP6)多模式结果相比，WRC在模拟极端降水强度方面具有显著优势，能够捕捉沿海地区高值特征。数值试验表明，未来格陵兰岛极端降水事件将呈现"强度增强、频率增加、持续时间延长、全域增强、沿海突出”的变化格局：格陵兰岛整体极端降水频率、持续时间和强度分别增加25%,26%和26%,其中降水强度在东南部绝对增幅最大(+5.1 mm/d),北部相对增幅最高(33%)。季节变化显示，夏季(6—9月)极端降水强度增幅最为突出，特别是东南部9月累积量可达87.6 mm/month。此外，未来格陵兰岛降水结构将显著转变，在当前气候条件下，格陵兰降水以固态为主(70%～100%),但未来情景显示沿海和冰盖边缘区域降雪比例显著下降(最大降幅达30%),全岛降雪比例整体下降10%～20%,夏季液态降水占比增加10%～30%。高排放情景下，气温升高突破相变临界点，反照率下降(降幅0.033～0.036)触发“降雪减少-升温-促融”正反馈，加剧冰盖质量亏损。尽管降水量增加(夏季单月增幅达20 mm),雨雪比例变化仍可能加速冰盖退缩，对极地水文和气候系统产生深远影响。本文研究结果有助于理解格陵兰岛气候变化的区域特征及其冰盖-气候反馈机制。
西北太平洋与南海中尺度涡的运动学特征研究
文牧宽;孙忠斌;张志伟;中尺度涡是海洋里广泛发生的一种“天气尺度”海洋动力学现象，识别中尺度涡并分析其运动学特征，对海洋科学研究、渔业、航运、军事战略等均具有重要意义。本研究基于1993—2022年的卫星高度计数据，结合优化后的中尺度涡识别和追踪算法，对西北太平洋和南海海域的中尺度涡开展识别与追踪，获取了该海域中尺度涡的基本运动学参量。在西北太平洋和南海海域内，本研究共识别出16 240个涡旋，气旋涡与反气旋涡的数量相当。其中，长寿命涡旋(≥28 d)的数量为6 458个，而短寿命涡旋(10～27 d)的数量为9 782个，短寿命涡旋占涡旋总数量的60.2%,涡动能占总涡动能的21.1%,表明短寿命涡旋在海洋涡旋研究和能量平衡中起着不可忽视的作用。进一步分析表明，副热带逆流区、吕宋海峡西部和越南东部是长寿命涡旋的主要生成区，而西北太平洋西边界流区、副热带逆流区、吕宋海峡西部、吕宋岛西侧和越南东南部则是短寿命涡旋的主要生成区。短寿命涡旋的平均半径、振幅、相对涡度、传播速度和涡动能与长寿命涡旋呈现出相似的分布特征，但其强度显著小于长寿命涡旋，这表明涡旋的寿命受涡旋强度的影响。无论是长寿命涡旋还是短寿命涡旋，西北太平洋的涡旋数量、平均半径、振幅和传播速度均显著大于南海，而其平均涡度则小于南海，平均涡动能与南海相当。越南东南部、副热带逆流区和热带海域分别具有最大的相对涡度、最多的生成数量和振幅、最大的半径和涡动能，而吕宋海峡西部海区的各项参数处于中等水平。以上研究刻画了西北太平洋和南海中尺度涡的基本运动学特征，强调了短寿命涡旋的重要性，提升了对研究海域中尺度涡的认知。
应用单颗粒质谱解析香港沿海气溶胶中羟甲基磺酸盐的来源及季节变化
韩荣荣;吴冠儒;张佑天;王昕烁;李磊;李梅;周振;郁建珍;周杨;羟甲基磺酸盐(Hydroxymethanesulfonate, HMS)是甲醛(HCHO)与二氧化硫(SO_2)在水相中反应生成的有机硫化合物。近些年研究发现，HMS广泛存在于气溶胶中，但中国的相关研究多聚焦于中国北方内陆地区，而沿海与内陆地区的大气环境条件差异显著，可能导致HMS的污染特征和形成机制存在独特性。本研究基于单颗粒气溶胶质谱仪(single particle aerosol mass spectrometry, SPAMS)对香港冬、春、夏三季的观测数据，结合后向轨迹模型，系统解析了HMS颗粒的来源及季节变化。结果显示，共识别出9类含HMS颗粒，其中与生物质燃烧相关的HMS-K颗粒占比最高，达到82%,且在全年均占主导地位，包括K＿ECOC＿S(47%)、K＿S＿N(25%)、K＿N(5%)和K＿Na＿N＿S(5%);与工业排放相关的重金属颗粒物Fe＿rich(10%)和Pb＿rich(5%)在冬春季占比升高，而船舶排放的V＿rich颗粒(1%)在夏季显著增加，这一分布特征与气团轨迹密切相关；此外，其他含HMS颗粒主要来自沙尘源(K＿Ca＿S＿N,1%)和烟花爆竹燃放源(Al＿K＿S＿N,1%),分别受大风天气和人类活动的影响，冬季占比突出。气团轨迹分析表明，高HMS污染事件主要与北方生物质燃烧传输相关，而低污染时期则以海洋源为主导。本研究揭示了南方沿海地区HMS的形成机制及污染特征，为区域大气硫循环的研究提供了科学依据和数据支撑。
环保型养殖舱涂料对大黄鱼肝脏抗氧化能力、组织结构和基因表达的影响
许炫;宋华玉;吴会才;张璐;陈崇慧;张晓旭;傅强;随着海洋养殖产业的快速发展，工船养殖作为一种新兴的养殖方式逐渐兴起。本研究探讨养殖工船所使用的环保型养殖舱涂料对水质及养殖鱼类的健康和品质产生的可能影响。本研究设定1倍、10倍、20倍、40倍和80倍5个涂料浓度处理组，选取5个时间点(12、24、48、72和96 h),测量水体中挥发酚的含量，检测大黄鱼(Larimichthys crocea)肝脏组织的抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)含量，观察肝脏组织病理切片，并检测参与细胞凋亡和免疫响应过程相关基因的表达水平。研究表明，1倍浓度涂料处理组水体中挥发酚含量在24、48、72和96 h分别为(3.93±0.78)、(2.75±1.57)、(3.54±0.24)和(3.26±0.20)μg/L,符合《渔业水质标准》(GB 11607—1989)规定的限值(≤5μg·L~(-1));而10倍和80倍浓度组在24和48 h挥发酚含量高于5μg/L。肝脏中总超氧化物歧化酶(T-SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性均呈先升高后降低的变化趋势，丙二醛(MDA)含量则逐渐升高，其中1倍浓度涂料抗氧化酶活性及MDA含量与对照组相比无显著差异(P>0.05),其未对大黄鱼机体造成氧化损伤；随着涂料浓度的升高，胁迫强度增大，其他处理组均观察到大黄鱼肝脏的抗氧化酶系统有不同程度的损伤。通过观察肝脏的组织结构，发现80倍浓度组中肝脏产生了显著的病理变化。参与细胞凋亡及免疫响应过程的某些基因显著差异表达，以响应涂料胁迫下的应激反应。caspase8、bcl2和cxcl13等基因在80倍浓度组表达水平均高于同时间点1倍浓度组，其中，80倍浓度组在48 h时caspase8和cxcl13的表达量分别为对照组的2.01倍和10.11倍。本研究初步揭示了大黄鱼在涂料胁迫下的应激反应，对养殖工船涂料的使用及大黄鱼的健康养殖具有借鉴意义。
基于遥感和GIS的亚洲沿海及附近捕捞海域风险评价体系构建及应用
景有甫;田浩;刘阳;海洋捕捞风险评价对于保障海洋捕捞安全至关重要，以往研究主要关注渔船事故，但对捕捞海域固有的环境风险及社会风险关注较少。为定量评价捕捞海域中威胁渔船及渔民安全的固有风险，本研究利用遥感和GIS技术开发了渔场风险评估模型，该模型通过层次分析法构建渔场风险指数体系。结合AIS数据和夜间灯光数据分析了渔船分布模式，并对渔场风险管理问题和渔业利益相关者进行矩阵分析，以构建渔场风险应对能力指标。结果显示，环境风险与社会风险空间分布模式相反，高环境风险海域表现出明显的空间聚集特征。2020年，亚洲沿海及附近捕捞海域超过95%的区域为中低风险，约1.62%的区域为高风险或最高风险，高风险区域集中分布在菲律宾主张的专属经济区和苏拉威西海东部海域。各国渔船面临的渔场风险差异显著，印度尼西亚最高，密克罗尼西亚联邦最低。渔船在低风险海域的捕捞密度最高，在高风险海域的捕捞密度最低。渔场风险管理能力与国家社会发展水平呈正相关。本研究结果可为制定有效的风险管理决策提供可靠的科学依据。
基于全基因组关联分析挖掘条斑紫菜配子体生长性状遗传位点
王士宽;唐磊;王俊皓;于欣孜;孔凡娜;茅云翔;为解决条斑紫菜(Neopyropia yezoensis)遗传育种研究中缺乏生长性状遗传位点的问题，本研究针对条斑紫菜配子体的4个重要生长性状展开了全基因组关联分析(Genome-wide association study, GWAS)。首先，在相同环境下纯化培养了130个单一基因型条斑紫菜个体，并测量了叶长、叶宽、鲜质量和干质量这4个与生长相关的表型数据，进而分析并发现条斑紫菜不同生长性状的变异系数(Coefficient of variation)为32.63%～50.95%,各性状之间存在显著的相关性。利用全基因组重测序技术获得每个个体的基因型。对重测序数据质检后，共得到405 999个高质量的单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism, SNP)位点，其中53 077个位点位于外显子区域，SNPs位点转换与颠换的数量之比为1.23。群体结构分析发现，研究群体可以分为4个亚群，不同亚群之间存在明显的遗传差异，而分群情况并非严格按照地理位置划分。测序个体之间的亲缘关系较远，连锁不平衡(Linkage disequilibrium, LD)衰减距离较小，这表明样本的遗传变异比较丰富。本研究利用混合线性模型(Q+K)进行了性状关联位点的筛选，共筛选出90个显著关联位点，其中67个位点与叶长显著相关，17个位点与叶宽显著相关，4个位点与鲜质量显著相关，2个位点与干质量显著相关，这些位点能够解释16.12%～24.85%的表型变异。在显著性位点上、下游20 kb范围内筛选，得到39个可能与生长性状相关的候选基因，基因功能涉及细胞增殖、控制细胞代谢途径以及调控植物的生长发育等。本文为条斑紫菜分子育种研究的开展提供了候选遗传位点和重要依据。
三峡库区蓄水期和消落期表层原生动物群落结构的时空变化
熊雪平;孔巧意;胡媛媛;罗晓甜;毛成志;王云峰;黄洁;为比较三峡库区蓄水期和消落期原生动物群落结构的变化特征及水质状况，本研究团队于2017年5月和10月分别对库尾至坝前的17个断面(包括8个干流断面和9个支流断面)进行了2次调查。这2次调查共鉴定出原生动物10目18科18个属55种。本研究发现，蓄水期和消落期干、支流的优势属均为拟铃虫属(Tintinnopsis),且蓄水期拟铃虫属的相对丰度高达87%。蓄水期干流原生动物的平均密度和生物量均比消落期高40%,多样性也显著高于消落期；支流原生动物的平均密度和生物量均比消落期低14%,多样性无显著差异。干流原生动物多样性在蓄水期显著高于支流，而在消落期无显著差异。主坐标分析(Principal co-ordinates analysis, PCoA)显示，蓄水期和消落期原生动物群落结构差异较大，而干流和支流的群落结构差异较小。Spearman相关性分析表明，干流原生动物的密度和多样性均与电导率显著正相关，支流原生动物的多样性与pH显著负相关。冗余分析(Redundancy analysis, RDA)进一步表明，pH和电导率是影响三峡库区原生动物群落结构的重要因子。基于原生动物群落对三峡库区的水质进行评价，结果表明，支流的水体污染较干流严重，尤其是靠近三峡大坝的支流可能受到更为明显的影响。
桑沟湾浮游植物生产力和群落结构的演变特征及影响因素
徐淑兰;毕蓉;丁杨;张海龙;彭松;肖晓彤;崔家璇;李莉;赵美训;海湾生态系统是重要的碳汇区域，浮游植物作为主要初级生产者，其生产力和群落结构受到人类活动的显著影响。研究典型海湾浮游植物生产力和群落结构的长期演变特征，是厘清浮游植物对海湾碳汇功能影响的重要基础。桑沟湾是我国重要的海水养殖基地，然而目前关于桑沟湾不同养殖模式下浮游植物生产力和群落结构的长期演变特征及其对环境变化响应的认识仍然缺乏。本研究通过对桑沟湾三个区域(贝类养殖区(B2、C2站位)、贝藻综合养殖区(B4站位)、湾外非养殖区(A6站位))柱状沉积物的有机地球化学分析，探讨了浮游植物生产力及群落结构的长期演变特征及其影响因素。结果表明，贝类养殖区浮游植物生产力呈上升趋势，这与陆源输入和贝类养殖规模增大(溶解无机氮循环加快)有关。贝藻综合养殖区浮游植物生产力呈先升后降的趋势，受到溶解无机氮变化的显著影响(p<0.05)以及贝藻综合养殖的调控。湾外非养殖区的浮游植物生产力较低，而在5 cm沉积层至表层生产力呈上升趋势，推测与DIN的增加以及水动力改变有关。总之，浮游植物总生产力存在显著的区域差异，即近40年贝藻综合养殖区显著高于湾外非养殖区(p<0.05),近10年贝藻综合养殖区显著高于贝类养殖区(p<0.05)。上述结果表明，贝藻综合养殖的养殖模式具有显著的海源有机碳碳汇潜力。此外，桑沟湾硅藻/甲藻整体呈上升趋势，这一趋势可能受N/P降低、Si/N升高、DOP升高、温度降低、养殖活动以及水动力的耦合影响。上述研究结果为深入阐明海湾养殖区的碳汇功能提供科学基础。
基于时-频域深度学习的水力压裂微震监测信号消噪方法
赵欣新;林俊武;黄忠来;秦亮;地面微震监测因施工简便、成本低而广泛应用，但其信号易受噪声干扰。本文提出一种基于时-频(time frequency, TF)域深度学习的方法，通过同步挤压变换构建U-Net训练集，结合迁移学习策略消除低信噪比数据中的噪声。实际监测数据所包含的有效微震信号数量有限，难以被用来构建足够大的标签训练集。本文采用先使用模拟数据集进行训练，再使用实际数据进行迁移学习的策略。首先，对无噪的模拟微震信号和加入真实噪声的模拟微震信号分别进行同步挤压变换，获取它们的高分辨率时-频谱，并用其构建U-Net网络的时-频域训练集。网络训练完成后，再使用实际微震监测信号所构成的小规模训练集对网络进行迁移学习，并得到最终的消噪网络。使用多道微震监测数据的高分辨率时-频谱构建训练集，可以更好地利用监测数据道与道之间有效微震信号的相关性，使得网络训练获得更好的效果。模拟和实际数据的消噪实验结果表明，本文提出的消噪网络可以明显地压制微震监测资料中的相干噪声和随机噪声，极大地改善资料的信噪比。
河床低渗透层影响下感潮河流-地下水交换研究
吴越;郑天元;张博;高晨晨;郑西来;在河流入海地段，由于海水沿河上溯和河流水动力强度变弱，河水所携带的细粒悬浮物在河床表面形成一层低渗透性覆盖层，从而限制河流与地下水之间的水盐交互作用，深入研究低渗透淤泥层影响下感潮河流与地下水的水盐交换对于滨海地下水资源利用与保护具有重要的科学意义与应用价值。本文以山东半岛大沽河河口区为研究区，在现场水文地质调查和监测的基础上，建立了场地尺度的地下水数值模型，首次研究了河床表面低渗透淤泥层影响下地下水-盐动力学特征和感潮河流-地下水水盐交换通量，定量分析了低渗透层的渗透性与厚度变化对感潮河流-地下水交换过程的影响效应。研究表明，在不同的低渗透层条件下，初始阶段时咸水楔的长度增加，咸水楔回退率有所减小，大约100 d后逐渐达到最小值，之后咸水楔的长度突然减小，咸水楔回退率快速增加，大约600 d后逐渐趋于稳定。另外，河流-地下水水盐的交换通量呈周期性变化，随着低渗透层的渗透性降低或厚度增加，河流-地下水水交换通量和盐交换通量的变化量减小。
- 2025年
- 2024年
- 2023年
- 2022年
- 2021年
- 2020年
- 2019年
- 2018年
- 2017年
- 2016年
- 2015年
- 2014年
- 2013年
- 2012年
- 2011年
- 2010年
- 2009年
- 2008年
- 2007年
- 2006年
- 2005年
- 2004年
- 2003年
- 2002年
- 2001年
- 2000年
- 1999年
- 1998年
- 1997年
- 1996年
- 1995年
- 1994年
- 1993年
- 1992年
- 1991年
- 1990年
- 1989年
- 1988年
- 1987年
- 1986年
- 1985年
- 1984年
- 1983年
- 1982年
- 1981年
- 1980年
- 1979年
- 1978年
- 1965年
- 1964年
- 1963年
- 1962年
- 1961年
- 1960年
- 1959年