雷达系统的研究和开发一般要经过反复的试验,为解决实地测试浪费大量人力、物力的问题,本文建立了一个以海杂波为主的回波模拟器,用于雷达测试,降低成本。本文先在Elfouhaily谱基础上利用尖浪模型建立非线性动态海面,利用网格映像法将海面划分为不同的分辨单元。首次将网格化的海面与回波的后向散射特性相结合生成模拟回波,并且在模拟过程中提出了一种利用海浪特点对擦地角进行修正的算法。最后将模拟出的回波与实测和理论数据进行分析拟合,证明了模拟回波的有效性。

本文基于IFREMER中的卫星实测数据,配合非结构化三角网格,对SWAN模式中的风能输入、白帽耗散、底摩擦导致的能量耗散项及相关参数在中国近海进行了敏感性分析和适应性修正,修正模型的适用性通过25年的数值试验得到了验证。研究结果表明,NCEP再分析风速在目标海域与实测数据有较好的一致性,可用作波浪数值模拟的强迫风场;风能输入及白帽耗散均采用Komen模式,系数值为1.86×10^-5,是适用于该海域的最优参数组合;COLLINS模型及其默认参数最适用于中国近海考虑底摩擦导致的能量耗散;修正后SWAN模型模拟有效波高的精确度提升且具有很好的适用性。

滨海核电厂海域水下地形及水动力条件复杂多变,温排水与液态流出物的输移扩散受潮流及温差异重流影响较大。本文简要介绍了我国滨海核电厂温排水和液态流出物研究方法;分别就理论分析、数学模型计算、物理模型试验、原型观测及后评估等研究手段进行系统评述,阐明各研究手段的研究进展及优缺点,并结合温排水数学模型和物理模型各自特点和工程运行实际,得出在核电厂冷却水研究过程中物理模型和数学模拟应相互结合、互为补充,最终给出在排水口近区海域宜采用物理模型模拟其水力热力特性,远区海域宜采用数值计算的结论。为进一步提高工程安全性及满足生态环境的保护要求,应加强原型观测及工程后评估等工作。

自21世纪以来,由于港口用海、围海养殖等海岸开发活动使得莱州湾岸线发生了显著变化,从而引起了海湾水动力环境的改变。为了探究20年间海湾纳潮量和水交换对莱州湾岸线变迁的响应,本文选取2000年和2020年两个典型年份的莱州湾岸线数据,建立二维潮流与对流—扩散模型,研究20年间莱州湾岸线变迁对海湾纳潮量和水交换的影响。结果表明:2000—2020年20年间,滩涂围填导致海湾潮波势能增加,莱州湾最大可能潮差呈现增大趋势,潍坊港与广利港之间的湾顶增大尤为显著,增加最大值可达8 cm;莱州湾大潮期、小潮期和平均纳潮量分别减小了2.91%、1.42%和2.33%,海湾面积减少是纳潮量减小的主要原因;由于纳潮海域面积减少,海湾自净能力和水交换减弱,海湾半交换时间增长了15 d,从海湾局部水交换来看,受港口堤坝建设以及黄河口向海发育影响,海湾西部水交换减弱较为显著,导致西部海域半交换时间增长了40 d。

“十四五”规划强调,应全面提升北部、东部、南部三大海洋经济圈发展水平,实现海洋全域均衡发展。协同推进三大海洋经济圈海洋经济高质量发展(MHQ)和海洋生态安全(MES)发展水平、缩小区域间协调发展差距是推进海洋据点式示范模式向区域全面均衡发展模式转化的关键环节。本文运用耦合协调度模型和空间自相关分析方法考察中国三大海洋经济圈MHQ和MES系统协同推进程度及空间关联格局的时空演变特征。研究发现:①三大海洋经济圈两系统耦合协调水平呈波动上升态势,整体处于濒临失调衰退向初级协调发展的过渡阶段。②“三圈”协同发展水平存在显著的非均衡发展态势,空间分布整体呈现“东部＞北部＞南部”的格局。③三大海洋经济圈两系统耦合协调度存在显著空间正相关性,相关程度随时间推移先增强后减弱;耦合协调度空间关联格局呈现一定的空间集聚特征。研究结论可为指导三大海洋经济圈相似关联地区促进海洋高质量发展—海洋生态安全协同推进、落实海洋强国战略提供决策参考。

海上风电基础在波流作用下会产生局部冲刷,基础悬臂长度增加,严重影响基础的稳定性和安全性。为探究波流共同作用下海上风电三脚架基础的局部冲刷特性,在波流水槽中针对不同安装角度的三脚架基础开展了局部冲刷试验,研究了局部冲深历时特性、影响因素及冲坑形态特征。研究结果表明,在单独波浪作用时,中心立柱对下游桩起到了一定的掩护作用,减弱了冲刷的发展。在波流共同作用时,波浪提供了底床拖曳力,而水流提供了泥沙运输力,冲刷深度明显增加。当安装角度为30°时,三脚架双桩一侧的阻水效应更大,部分水流被导向单桩一侧,导致冲刷深度增大。随着流速、波高和KC的增大,基础周围冲刷深度逐渐增加。提出了采用KC预测平衡冲刷深度的经验公式,可较准确地预测三脚架基础在波浪作用和波流共同作用下的局部冲刷的平衡冲刷深度。

基于1979—2019年欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)ERA5逐月平均风速、有效波高,分析了风速和有效波高的时空变化特征。利用Mann-Kendall检验法分析其年际变化和经验正交函数分析方法(Empirical Orthogonal Function, EOF)研究空间分布特征。结果表明:(1)南大西洋风向以30°S,10°W为中心逆时针旋转,风速大值区以东南信风带和西风带控制区为主,低值区以副高和低压带控制区为主。冬季风速高于其他季节,且全年风速和风向分布天气系统的季节变化有关。(2)有效波高与风速之间有很强的相关性,且二者都呈纬向环状型空间分布特征。冬季有效波高整体最大,夏季整体偏小。(3)Mann-Kendall检验结果显示风速和有效波高年际变化均呈上升趋势,风速在2006和2009年附近出现突变,有效波高于1994年前后出现突变。(4)风速EOF第一模态显示,信风带-西风带与副高带-低压带反向型分布,前者风速呈显著上升趋势,后者呈下降趋势。有效波高EOF第一模态显示:60°S以北海域有效波高变率为正位相,以南为负位相,正位相区域有效波高增大趋势显著,负位相区域有效波高减小趋势显著。

2016年10月正式实施的国际BGC-Argo计划是第一个有能力监测全球生物地球化学过程的项目,弄清其观测数量、数据特征及分布情况,有助于后续充分利用这些宝贵观测数据提高对海洋酸化、海洋碳循环及低氧区变动等严重影响海洋生态系统健康问题的认知。本文系统地统计了全球及几个实验区的Argo溶解氧数据的数量、站位分布、浮标数据类型、数据密度等情况。结果显示,截止到2019年底,全球海域由BGC-Argo浮标获取的溶解氧剖面总数已超过17万条,且每年持续递增约1万条;溶解氧观测资料空间分布不均匀,全球海域共有36.8%的网格点满足空间分辨率为1°的客观分析要求,而五个试验区观测数据更集中。

为提高滨海电厂设计阶段温排水数值模拟的准确性,本文基于箱式模型提出了一种水面综合散热系数的实测方法,并在湄洲湾电厂附近海域进行了现场观测,结果表明:实测水面综合散热系数在不同潮型观测时间内波动剧烈,昼夜间变化幅度明显不同,昼间受太阳辐射影响波动较剧烈。同时基于箱式模型的模拟结果表明,相比选取经验常数,采用实测系数的模拟结果可以反映由于太阳辐射等外在因素所导致的温升变化,与实测温度变化过程更符合。本文提出的超温水体水面综合散热系数的实测方法,可提高温排水数值模拟中水面综合散热系数取值的准确性,对于科学合理地确定温排水影响范围具有重要意义。

基于FVCOM海洋模式,对六横岛邻近海域建立高分辨率的三维海洋数值模型。精细化模拟了六横岛邻近海域潮汐、潮流的主要特征,模式结果同1个验潮站与2个测流站观测资料吻合明显,可以反映六横岛邻近海域潮汐、潮流运动特征,同时给出了M₂、S₂、K₁、O₁、M₄、M₆等4个主要分潮同潮图与表层潮流椭圆空间分布以及2个浅水分潮同潮图,并分析了潮汐类型系数、最大可能潮差以及潮汐不对称现象分析,最后分析了涨急、落急、涨憩、落憩等经典潮况的表层流场以及表层、0.6 h层、底层的余流空间分布。分析表明,M₂、S₂、O₁分潮均呈南高北低的分布特征,空间分布上M₂、S₂、O₁振幅分别为115～145、15～30、19～24 cm,而K1分潮空间分布无显著特征,振幅在20～30 cm,且主要分潮传播方向一致,均以东海前进波形式传入,对M₄、M₆分潮振幅分别为2～20、1～6 cm,同时空间分布特征和传播方向与主要分潮相反。基于调和分析结果计算潮型系数与最大可能潮差,整个海域呈正规半日潮性质且最大可能潮差南部海域可达600～650 cm,北部海域则在450～550 cm;通过计算潮汐不对称性,六横南部海域落潮速度大于涨潮速度,北部相反。4个潮况下,落急流场最大,最大可达220 cm/s,而四个主要分潮最大流速分别在160、60、22、12 cm/s,空间分布上均为外海旋转流、近岸往复流的特征;余流的分布上,表层、0.6 h层、底层在岬角处最大可达25 cm/s,但随水深升高余流逐渐减弱。

本文通过物理模型试验研究了潮汐流存在下波浪在珊瑚礁地形上传播变形及非线性特性,分析了在典型工况下无流、正反流和反向流存在时波面时间序列、波高、平均水位、非线性特征参数和高次谐波的沿礁变化规律。结果表明:正向流的存在造成礁坪上波浪的相位前移,反向流则造成了相位滞后。在正(反)向流的影响下,波浪破碎点向海岸(外海)侧移动;礁坪上正向流存在时的透射波高大于反向流存在时的透射波高,而波浪增水则小于反向流存在时的波浪增水。正(反)向流相对于无流增大(减小)了礁坪上波浪的偏度和不对称度的幅值,厄塞尔数则随着反向流变为正向流而增大。在礁缘附近反向流促进了高次谐波的产生,正向流则削弱了该处的高次谐波,礁坪上高次谐波在反向流存在时衰减幅度最大,正向流存在时衰减幅度最小。

台风诱发的极端海洋环境参数重现期值推算对工程防灾具有重要意义,推算的合理性依赖于取样方法和概率分布模型。本文将台风过程取样法与指数威布尔分布模型结合起来,基于复合极值分布理论建立泊松-指数威布尔复合极值分布模型,将这种新型分布模型应用于台风下极端海洋环境参数的概率预测,推算出相应的重现期值。研究表明选取的计算点每年发生的台风频次符合泊松分布,指数威布尔分布对台风诱发的极端波高序列拟合情况较好,使用泊松-指数威布尔复合分布模型进行重现期值推算是可靠的,该复合模型在物理和统计意义上更加完善,计算结果稳定合理。

耐盐植物在海水养殖尾水处理和海水农业中具有重要作用。为了探究海马齿的耐盐能力和氮磷净化能力,本研究开展了海马齿盐度和氮磷处理的室内水培实验。盐度实验分别在盐度为0、10、20、30和35的霍格兰营养液中进行,氮磷实验分别在N:0(P:0.5)mg/L、N:1(P:0.1)mg/L、N:5(P:0.5)mg/L、N:20(P:2)mg/L和N:50(P:5)mg/L的人工海水中培养,周期为20 d。结果显示:1)在中、低盐度(0～20)条件下,海马齿对氮、磷的吸收效果明显,而在高盐度(30～35)条件下,其对氮磷的吸收作用明显弱于中低盐度组(P<0.05)。2)海马齿Na⁺含量随盐度的升高而不断增加,而K⁺含量则随着盐度的增加呈现下降的趋势;氮磷浓度对海马齿Na⁺、K⁺含量的影响不明显。3)在氮磷实验浓度范围内,海马齿都能正常生长并显示了较高的氮磷吸收能力,明显降低了水体中的氮磷浓度。表明海马齿有较强的耐盐能力,并能有效净化富营养化水体,可用于海水养殖尾水净化,改善养殖环境。

地球化学敏感性是反映一个地区地下水系统对人类活动和自然环境影响的敏感程度的重要指标,而地球化学敏感性指数(geochemical susceptivity index,GSI)是地球化学敏感性定量表达的基础。传统方法在计算GSI时直接将元素总量代入计算,忽略了元素存在形态对矿物沉淀溶解作用的影响,导致计算结果普遍偏高。针对这一问题,本文提出了一种改进的GSI计算方法,在计算过程中区分考虑元素的存在形态,并将其应用于黄水河流域内海水入侵区敏感性计算。结果表明,络合组分会影响地球化学敏感性指数的判断,存在形态丰富的C、Mg和S对计算结果影响最大。此改进方法考虑了元素存在形态,可以提高GSI计算的准确性,推进地球化学敏感性的定量研究。

为了解黄河下游东平湖鱼类物种组成和分类多样性,根据1979—1980年鱼类资源调查资料和2020—2021年鱼类调查数据,分析其物种组成并计算其分类多样性指数和G-F多样性指数。结果显示,1979—1980年调查记录鱼类8目15科44属55种,2020—2021年调查记录鱼类7目15科39属41种,其中鲤形目(Cypriniformes)占绝对优势;1979—1980年和2020—2021年东平湖鱼类平均分类差异指数(Δ⁺)分别为77.19和79.39,分类差异变异指数(∧ ⁺)分别为581.9和561.5,科多样性指数(F 指数)分别为5.05和4.15,属多样性指数(G 指数)分别为3.70和3.65,标准化G-F指数为0.27和0.12。结果表明,东平湖鱼类多样性呈整体下降趋势,建议加强鱼类种质资源保护及生境修复。

台风引起的强风和巨浪等灾害对山东半岛近海区域产生重大影响。本文通过使用第三代海浪模型SWAN,以Takahashi 和Fujita.t公式嵌套计算得到的台风模型风场与ERA5背景风场合成后的风场作为模型的驱动场,对2019年第9号台风“利奇马”过程中的台风浪进行模拟。根据模拟结果对台风浪的有效波高、平均周期、波龄的分布情况进行数值分析,初步探索了台风“利奇马”过程中台风浪的空间分布特征,为山东省开展台风浪预警及防灾减灾提供技术支撑。研究结果具有一定的科学意义和应用价值。

CCMPv2、ERA5、CFSR&CFSv2再分析风场因时空分辨率较高,在波浪、潮汐模拟中应用广泛,但其数据质量在空间上不恒定,对于中国海,受限于实测资料数量,目前尚未有学者对上述风场在其范围内的质量进行广泛、详细的对比。本文提取1998—2014年的ICOADS数据,利用风速计高度将其统一修正至10 m高度处,对三种风场在中国海及各海域的质量从风速和风向角度分别进行了对比,结果表明:(1)CFSR&CFSv2再分析风速、CCMPv2再分析风向在中国海整体与实测数据一致性最高;(2)同一海域最优风速、风向大都不出现在同一风场:再分析风速中,三巴海峡周边、西太平洋、南海北部以ERA5为优,其他海域最优均为CFSR&CFSv2;再分析风向中,渤海、福建及台湾沿海、北部湾以CFSR&CFSv2为优,其他海域最优均为CCMPv2。

本文通过声学侧扫和SCUBA Diving水肺潜水,对浙江枸杞岛潮下带大型海藻种类、分布面积、单位面积生物量等进行调查,同时检测了不同大型海藻体内有机碳含量,并基于单位面积海藻生物量,对枸杞岛潮下带海藻场生物量及碳汇能力进行初步估算。结果表明:枸杞岛潮下带大型海藻场分布面积约22.33 ha,分布大型海藻3门19种,不同海藻有机碳含量范围为29.11%～36.85%,褐藻因含有一种特殊的蓝光效应,其有机碳平均含量最高(32.94%),红藻门(31.75%)次之,绿藻门最低(29.39%)。基于单位面积生物量估算海藻场碳汇能力为176.15 g·C/m²,该海域海藻场总固碳量约为38.28 t,相当于减排CO₂约129.07 t。该研究结果可为近岸海域海藻场碳汇能力研究积累基础数据,也为海洋负减排路径研究提供科学依据。

岩礁生境具有复杂的动植物群落、较高的生物量、稳定的物质循环和能量流动,是组成海洋生态系统的重要生境。高强度的人类活动和频繁的气候灾害,造成岩礁生态系统退化或丧失,生物多样性降低。生态位理论、演替理论、边缘效应理论、干扰-稳定性理论等生态学理论为生态混凝土岩礁生态系统修复提供了理论依据。生态混凝土具有复杂的孔隙结构、粗糙的表面和较高的强度,为海洋生物提供了附着基和栖息地。利用生态混凝土修复藻礁、牡蛎礁、珊瑚礁和生态海堤,建设具有净化水质、提供生物栖息地、维护生物多样性和抵御海浪侵蚀等生态功能和工程价值复合的生态系统,满足了人与自然可持续发展的要求。生态混凝土修复岩礁生态系统要以生态保护修复为核心,加强生态混凝土设计、制作和建设技术研究,构建岩礁生态系统调查技术,建立生态混凝土-岩礁生态系统模块化修复技术体系,完善生态混凝土-岩礁生态系统的管理。

长江退捕渔民社会适应面临诸多难题,退捕渔民的失权问题尤为突出。实现退捕渔民增权是社会适应的关键因素,也是禁捕政策有效实施的重要保障。本文根据实地调研结果分析得出,退捕渔民主要体现在经济失权、社会环境失权和心理失权方面,因此本文从制度增权、组织增权和个体增权三个角度来帮助渔民尽快实现社会适应,最终实现“退得出、稳得住、能致富”的目标。

茎柔鱼是大洋经济头足类,广泛分布秘鲁外海。深入了解茎柔鱼渔场的时空分布与环境变化的关系可为茎柔鱼资源的可持续利用及管理提供科学根据。本文根据中国远洋渔业数据中心提供的2006—2015年东南太平洋9—12月8°～20°S,75°～95°W海域的茎柔鱼捕捞数据,计算茎柔鱼渔场年际经度和纬度重心位置变动,量化渔场重心的时空变化。此外对渔场重心进行聚类分析,通过捕捞努力量和SST的频率分布关系分析茎柔鱼渔场内SST变化对渔场重心位置的影响。结合水温因子进一步研究茎柔鱼渔场重心对拉尼娜事件和厄尔尼诺事件的响应规律。结果发现,茎柔鱼渔场重心月份和年际变化显著,聚类分析结果将各年渔场重心分为3类。各月份捕捞努力量在经纬度和SST上的频次分布具有明显差异。相对于厄尔尼诺年份(2015年),拉尼娜年份(2007年)茎柔鱼渔场内SST较低,最适宜温度锋面向西北方向偏移,导致该年茎柔鱼渔场重心相对于2015年偏西北。研究表明秘鲁外海茎柔鱼渔场的时空分布变化与大尺度气候事件调控的水温变化具有紧密关联。

海床沉积物中的孔隙水压力对水动力变化反应敏感,调查不同海况下沉积物中的孔隙水压力响应情况对研究海床的失稳破坏,海底边界层的动态演化具有重要意义。在浙江舟山朱家尖海域采用孔隙水压力监测系统记录了台风利奇马前后观测区水动力条件及海床沉积物孔隙水压力在海床下1、3、5、7 m处的动态变化过程。监测数据显示,海床沉积物孔隙水压力的变化受静水压力及沉积物性质影响,短期内对波浪作用有明显响应。台风期间,水动力大幅增强,有效波高可达平静海况下的5倍以上,浅层1 m处沉积物超孔隙水压力震荡幅值可达1～2 kPa,超孔压值的变化与波浪强度具有很强的一致性。波浪荷载作用于海床沉积物过程中波压力有明显振幅衰减,在浅层1 m处其衰减可达70%以上,在1 m以下波浪的影响几乎可以忽略。探杆止位盘的影响是孔压振幅衰减的重要原因,除此之外,海床沉积物中气体的存在及海床浅层活动性淤泥层与波浪的相互作用能显著减弱波浪荷载对海床孔隙水压力的影响,是波浪能量消耗的重要因素。

近年来海洋垃圾污染受到人们的持续关注,为探究威海市海滩垃圾污染状况及主要来源,本文根据威海6条海滩垃圾断面调查资料,掌握了海滩垃圾的种类、丰度和分布特征,并分析了其来源及时空变化。结果表明:2020年威海市海滩垃圾平均数量密度约为15.18万个/km²,平均质量密度约为259.38 kg/km²,其中以塑料类垃圾最多(73.93%)且质量占比最大(59.68%),总体呈数量多、质量轻的特点。在这些海滩垃圾中约79.38%来源于娱乐休闲等人类陆地活动,剩余的20.62%来源于海上渔业养殖等生产活动,通过监管、宣传和回收利用等多种措施减少垃圾的产生。统计表明,威海市海滩垃圾丰度低于我国日照、深圳等海滩垃圾平均水平,亦低于地中海土耳其东部、克罗地亚等世界范围内多个地区的海滩垃圾丰度水平。

海堤是沿海地区防御风暴潮的重要设施,但海堤建成之后,堤前海床常遭受侵蚀,威胁海堤安全。本文利用孤东海域近20年水深数据分析了堤前侵蚀过程,探讨海床冲刷机理,并计算极限冲刷深度。结果表明:(1)孤东海堤处于黄河水下三角洲废弃叶瓣侵蚀背景之下,堤前500 m以内海底侵蚀更严重,本文分别称之为背景冲刷和堤脚冲刷,堤前水深由2000年的2～3 m加深到当前6 m左右,堤脚最大水深已超过7 m。(2)背景冲刷主要是由于黄河改道及黄河入海泥沙减少造成的,波浪是其主要动力因素;堤脚冲刷是由于堤前波浪反射、波浪破碎、堤前湍流、沿岸流、离岸流等复杂水动力过程所致。(3)研究区背景冲刷极限深度为7 m,堤脚冲刷极限深度1.7～2.5 m,据此计算堤前极限水深为8.7～9.5 m。

海洋渔村作为农村整体中的单元形态,加强生态环境治理研究有助于落实乡村振兴战略。在梳理当前海洋渔村生态环境治理效果的实践基础上发现社会资本发挥着显著作用。选取广东省汕尾市S村和江门市K村为案例点,通过问卷调查和深入访谈法,比较二者在环境治理时社会资本的参与程度、作用机制和成效差异。结果表明政府领导人的环境治理能力、素养、渔村社区社会资本存量是治理成效差异的主要原因。认为后续对海洋渔村生态环境治理,应注重提升地方政府及渔村领导人的治理能力和政治素养,培育和发挥好海洋渔村的社会资本激励多主体参与的内生性作用,推动海洋渔村生态环境治理现代化。

本文基于FVCOM(Finite-Volume Community Ocean Model)环流模型和海浪模型建立了波流耦合三维水动力数学模型,开展了舟山群岛海域波流水动力特性研究。研究结果表明:舟山群岛外海海域为旋转流,近海海域潮流基本呈现往复流特征,舟山群岛大部分区域落潮流强于涨潮流;垂向流速分布中底层流速约为表层流速的59%~70%;大潮期间有效波高大于小潮期间有效波高,从外海到近岸区域,有效波高逐渐减小;波浪对潮流流速影响与水深相关,水深较小的近岸区域流速受波浪影响最大。

为了解广东阳江近岸海域表层海水重金属含量及潜在生态风险,采集了14个站位的表层海水样,分析讨论了该海域表层海水中7种重金属Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg的含量分布特征,采用Hakanson潜在生态危害指数法评价其生态风险。结果表明:广东阳江近岸海域表层海水重金属Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg的平均浓度分别为1.10、5.25、9.91、0.027、0.945、1.06、0.027 μg/L。其中Cr、Zn、Cd、Pb、As、Hg六种元素符合一类海水水质标准,Cu符合二类海水水质标准;7种重金属间相关性较强,各重金属与不同环境参数也存在一定的相关性。对潜在生态风险指数进行分析,计算出RI平均值为6.59,属于轻微生态危害,总体为清洁水平。

利用搭载在海底动力平台上的CTD和ADCP传感器对南海北部深水海域进行长时间序列的定点观测,获取温盐及海流等数据,采用多种数据处理方法,分析了南海北部深海观测站点的海洋环境特征。资料分析表明:南海北部深水海域温、盐场全年比较稳定,存在一定季节差异,整体呈现低温、高盐、高密度特征;海流速度范围为-100~100 mm/s,大部分流速在50 mm/s左右,且与水深成反比,形成了典型的深海流速剖面;潮流调和分析表明该海域以全日潮和半日潮为主,变化比较复杂,潮流椭圆随深度旋转;基于EOF分解的东向和北向潮流的不同垂向模态中,前两个模态的累计方差贡献率达到85%,高阶模态小于5%,表明该站点的潮流有较强的正压性。

在外部因素的作用下,海底沉积物中向上运移的深源气体在浅层粗-细沉积物界面处形成气囊,气囊中的气体逸出将带来一定危害。对气囊进行实时监测,能有效判定其发展规律并预测后续相关灾害发生。本研究利用多点孔隙水压力监测技术,通过数学模拟实验和物理模拟实验两种方式模拟饱和细粒沉积物中气囊的发生和消散过程,重点讨论裂缝产生、气囊形成、气体释放的典型超孔隙水压力变化特征和变化机制。在理论分析的基础上,根据数学模拟和物理模拟实验的结果,将气囊的形成-生长-消散过程分为横向裂缝产生、气囊纵向膨胀、斜/竖向裂缝产生三个阶段,对应的超孔隙水压力时间序列呈“凹”字形。气囊形成始于粗-细沉积物界面处横向裂缝产生,此时超孔隙水压力值迅速衰减;之后气囊纵向腔膨胀发育,超孔隙水压力保持相对稳定;气囊演化末期出现斜/竖向裂缝,超孔隙水压力再次累积与消散。气体释放阶段的超孔隙水压力变化曲线呈锯齿状波动,可根据压力锯齿状波动的差异性区分气体是间歇性释放还是连续性释放。土层经历气体释放过程后,再次注气时超孔隙水压力能够累积的极值降低,这意味着较小的压力就能产生裂缝再次打开气体通道,破坏沉积物使气体逸出。

水体透明度是评价水下光场分布的重要指标,反映了水下生物、物理和化学动力变化过程。利用不同光学类型的现场数据,分析南海近岸海域透明度对遥感反射光谱的影响,构建基于VIIRS波段设置的透明度遥感评价模型,经过验证,应用于2013—2016年VIIRS数据,揭示了南海近岸海域透明度的时空变化特征,同时讨论了VIIRS和MODIS的海洋环境监测能力。结果表明,当透明度<5.3 m时,在555 nm处出现明显反射峰,而当透明度>5.3 m时,拐点出现在488 nm处。VIIRS的R_rs(488)/R_rs(555)与透明度显著相关(R²=0.77),适于南海近岸海域透明度的遥感评价。将该模型应用于VIIRS数据,发现南海近岸海域透明度表现为离岸较近海域透明度低于较远海域,西部低于东部。VIIRS具有较高的空间分辨率和性能,环境监测能力优于MODIS。

利用1960年1月—2008年12月共49 a的SODA的SST资料和ECWMF的海面净热通量的资料,采用滑动SVD方法,对热带印度洋上两场异常耦合主模态的气候演变特征进行了分析,并对显著变化的时间、地点分别进行了判定。结果表明:(1)耦合作用在演变过程中有逐渐加强的趋势,两场的相关性一直保持的较好。(2)整个演变过程中,海面净热通量异常可以较好地解释大部分时段内海表面温度异常(SSTA)场本身的变化,变化幅度最大的地方位于苏门答腊-爪哇沿岸和20°S以南的海域;并且在其影响下,海盆在大部分时段内呈增温趋势。(3)耦合主模态两个场的空间分布都在1961—1970年到1962—1971年之间发生了唯一一次显著的变化,显著影响时间都为1971年。(4)SSTA场变化显著的地点主要位于东北印度洋和南海,为明显的正变化区,而20°S以南的海域呈明显的负变化;海面净热通量异常场分别在南海海域和赤道东印度洋及马达加斯加偏东的部分海域呈明显的正、负变化。

在世界范围内,众多滨海地下卤水资源分布于泥质潮滩区域,但针对该区域地下河口的研究目前仅处于初级阶段,且尚未建立地下河口模型。本文选择莱州湾南岸为典型研究区,在表层沉积物垂向渗透系数不同区域开展原位高密度电阻率监测、孔隙水电导率监测及海水、地下水电导率测量。明确泥质潮滩沉积物体电导率与孔液电导率间物性关系,建立海水-地下水混合区划分标准,最后结合该标准与各潮时断面电阻率监测结果,分析海水-地下水复杂交换模式、影响因素,揭示混合区时空分布规律。研究结果表明,淤泥层中集群分布的生物通道为潮汐过程中海水-地下水交换的主要途径。泥质潮滩地下河口中“盐度晕”与“地下水排泄通道”的形成机制及其内部发生的海水-地下水交换过程与砂质潮滩存在差异。潮滩沉积物渗透性降低将引起海水-地下水通过沉积物直接交换的速率降低,进而导致其交换主要途径向高渗透性通道偏移,同时通道内海水的入侵及排泄的速度将会加快。

对2015—2020年山东半岛强对流不同天气分型下的时空分布特征、物理量参数、落区预报进行了分析研究。结果表明:强对流天气主要发生在低槽、高空冷涡、西北气流、副高边缘和横槽5种天气形势下;强对流天气事件主要集中在6—8月,下午至夜间最易发生,多为不均匀分布;空间分布主要表现为西部型、东部型、全区型和局部型四种特征,其中局部型事件最多;不同的天气形势配置,物理量参数特征差异较大,副高边缘型CAPE值和K指数均大于其他形势,高空冷涡型的垂直风切变SHR6和总指数TT数值最大,西北气流型的CAPE值、K指数偏小,SI值可为正数;弱冷锋和海风锋导致强对流最易发生在烟台西部,随后东移减弱,东部型多发生在夜间,多为地面辐合线影响所致,倒槽的位置不同也决定着强对流落区的不同;全区型主要发生在高空冷涡或者强的低槽冷锋影响之下;局部型与副高边缘及西北气流型相对应,地面辐合线为主要触发系统,与海陆地形和山区地形有很好的对应关系。

海岸带是受到全球生态环境影响的脆弱带,对全球变化的反应极为敏感。由于气候环境的改变和地下水的过度开采,胶东半岛海岸侵蚀和海水入侵等海岸带地质灾害逐渐成为破坏这一地区经济持续发展和人民财产安全的严重威胁。本文基于胶东半岛海岸带地质灾害的相关资料进行定性分析,确定该区域主要海岸带地质灾害为海水入侵和海岸侵蚀,并在此基础上选取风险评价指标,建立风险评价指标体系,对胶东半岛海水入侵和海岸侵蚀进行风险评估,随后运用GIS分别对胶东半岛的海水入侵和海岸侵蚀进行风险区划。研究结果表明,胶东半岛的海水入侵综合风险等级按高到低排序为青岛市、威海市、烟台南、烟台北;海岸侵蚀综合风险等级按高到低排序为青岛市、烟台北、威海市、烟台南。据此,本文提出在威海市和烟台市合理开采地下水,在烟台北保护滨海砂矿和植被并移沙造滩,在青岛市加固海岸防御工程、重视灾前投入等风险防范建议。

本文基于数字高程模型和空间分析技术,对山东沂源柴汶河袭夺地区的流域地貌进行研究,划分流域地貌的发育阶段。分别计算了柴汶河源头——恶沟和沂河源头——大张庄河流域的水系分形维数、面积-高程积分和地貌信息熵并划分流域地貌发育阶段,认为面积-高程积分和地貌信息熵值的划分结果较为准确。恶沟流域处于流域地貌发育的壮年期,大张庄河流域处于老年期;河流袭夺事件使恶沟(袭夺河)侵蚀能力增强,大张庄河(被夺河)侵蚀能力减弱。

菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)免疫系统属于非特异性免疫,血细胞在其免疫防御中起着重要的作用。本文首先利用扫描电镜和透射电镜观察了大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和鳗弧菌(Vibrio anguillarum)的形貌结构,随后利用光镜和透射电镜比较和观察了血细胞对三种菌的吞噬作用。实验结果表明,大肠杆菌呈杆状,平均1.6×0.6 μm;金黄色葡萄球菌呈球状,菌体平均1.3×1.1 μm,呈葡萄串状排列;鳗弧菌呈弧状,有一根细长的极生单鞭毛,菌体平均1.3×0.7 μm,鞭毛长平均4.5 μm;光镜结果显示血细胞对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、鳗弧菌的吞噬率分别为38.7%、30.0%和24.4%;透射电镜观察发现血细胞可以通过丝状伪足、片状伪足,或直接用细胞膜粘附和包裹细菌,被吞噬的细菌能被溶酶体消化,并且发现吞噬大肠杆菌和金黄色葡萄球菌后对血细胞超微结构影响不大,而吞噬鳗弧菌后,血细胞超微结构损伤明显,细胞发生凋亡或死亡。由此作者认为菲律宾蛤仔血细胞对三种菌吞噬能力的差异跟细菌的大小、易聚集程度、致病性有关系。

为探明广西北部湾海域的生态风险状况,并提出相应的管理对策,本文选用压力-状态-响应(PSR)模型,选取15项评价指标,构建了广西北部湾海域生态风险评价体系,利用层次分析法确定各指标权重,通过综合指数法计算研究海域近10年间的生态风险指数。结果表明,2010—2019年间,广西北部湾海域生态风险均处于预警状态,但较为乐观的是海域生态风险呈现稳步降低的趋势。针对风险评估结果,本文从科学严控围填海、防控陆源污染、防控外来物种、合理控制沿海城市人口密度、扩大保护区面积等方面提出相应的管理对策建议,为降低广西北部湾海域生态风险和促进海洋可持续发展提供科学依据。

为探究波浪作用下双平板与双弧板式透空堤消浪性能的异同,运用Fluent软件,基于N-S方程构建了波浪与板式透空堤相互作用的数值模型,并采用物模试验结果对其进行了验证。结果表明,潜深D=-0.04、0 m时,90%以上工况下,双弧板式透空堤的透射波能较双平板式小,最大减小量为71%;潜深D=0.04 m时,双弧板式透空堤的透射波能较双平板式大,最大增加量为82%。不同潜深情况下,双弧板式透空堤的反射波能均较双平板式小。不同潜深情况下,双弧板式透空堤的耗散波能均较双平板式大,且两者的耗散波能均随着相对板宽的增大而增大。综合考虑两种类型板式透空堤的透射波能、反射波能以及耗散波能占比可知,在静水面及其以上时,双弧板式透空堤的消浪效果较双平板式透空堤更为显著。在工程实践中,根据具体的水域条件,可以选择处于适当深度的双弧板式透空堤。

环渤海地区产业密集,沿岸省市重工业集聚,陆源污染成为渤海海洋环境污染的重要因素之一。在渤海海洋环境污染的修复层面,环渤海地方政府的协同合作对渤海陆源污染的治理至关重要。当前环渤海地方政府主要存在着府际协同治理动机和区域发展差异冲突、地方政府治理模式与海洋污染属性不兼容、府际协同理念及地方利益相矛盾等问题,针对上述问题从府际协同理念、协同体制、协同机制等方面提出培育环渤海地方政府的协同意识、完善协同治理体制、健全协同治理机制的建议,以期实现环渤海海域陆源污染的府际协同治理。

利用空间插值法、主成分分析法、内梅罗污染指数法分析及评价博斯腾湖水质污染状况。结果表明,博斯腾湖水质指标总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH₃-N)、高锰酸盐指数(COD_Mn)、悬浮物(SS)及浊度具有明显的空间差异性,湖西南岸和湖东北岸浓度高于湖中心,溶解氧(DO)自东向西呈逐渐递减趋势,pH值由湖西南岸向湖中心及北岸中部地带呈递增态势;各水质指标间存在极强的相关性,DO与TN、TP、NH₃-N、COD_Mn及浊度呈显著负相关,TP与TN、NH₃-H、COD_Mn、浊度,NH₃-N与COD_Mn和浊度,COD_Mn与浊度呈显著正相关,湖泊受DO、TN、TP、NH₃-N有机物污染程度高,湖区各水岸污染程度从大到小依次为,湖南岸>湖北岸>湖西岸>湖中心>湖东岸;污染评价结果显示,博斯腾湖东岸、湖中心和湖西岸属轻污染,湖北岸和湖南岸属中污染。水质空间变化特征能够指出主要污染因子,直观反映湖泊水质污染状况,为干旱区内陆湖泊水资源保护和治理提供参考依据。