海洋湖沼通报

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林逸凡, 刘玉飞, 王小合, 逯鹏, 杨梓豪, 董胜

2024, 46(4): 1-10. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.04.001

摘要 (255) PDF (74)

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。

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岸线变迁对莱州湾纳潮量和水交换的影响研究

朱金龙, 孙伟, 陈少伟, 冯银银, 魏潇, 刘宁, 徐艳东, 王万冠, 李姿墨

2024, 46(3): 12-18. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.002

摘要 (195) PDF (41)

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。

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典型滨海湿地碳汇能力及其调查监测方法的研究进展

刘书锦, 荆俊平, 居力军, 王秋妍, 胡楠, 吴姗姗

2024, 46(5): 176-183. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.05.022

摘要 (182) PDF (42)

红树林、海草床、盐沼湿地是海洋“蓝碳”的重要组成部分,是碳汇能力极强的海洋生态系统。在国内外相关研究的基础上,本文综述了红树林、海草床和盐沼等几种典型滨海湿地的碳汇能力、湿地损毁对碳汇能力的影响以及修复和提升其碳汇能力的难点。对国内外现有的滨海湿地碳汇监测方法进行了综述,并从滨海湿地碳汇现状监测、湿地保护及增汇等几个方面提出建议和展望。在全球范围内滨海湿地具有较强的碳汇能力,是陆地生态系统的10倍。随着城市扩张,人为开发利用滨海湿地将转变为工业、建设用地,是滨海湿地生态系统碳汇能力丧失的主要影响因素,湿地的恢复难度大、周期长,具有较多的不确定性。目前滨海湿地碳源汇的监测方法主要有清单法、直接测量法及遥感监测法和生态系统模型法等监测方法。各国在对滨海湿地碳汇调查的研究不断地探索和完善的同时,还存在着诸多问题,因此滨海湿地调查需要加强以下方面的研究:开展滨海湿地碳汇摸底和生境质量调查;建立滨海湿地蓝碳调查体系同时将湿地利用变化考虑进来;整合现有碳汇调查数据形成数据库为政策制定模型优化提供可靠的数据支持;继续探索新型调查方法在碳汇调查中的应用。

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膨腹海马的生物学特征与人工养殖技术研究进展

张永明, 董登攀, 汪海燕, 王裕玉, 甘琦峰, 滕富海

2024, 46(4): 190-199. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.04.025

摘要 (175) PDF (22)

膨腹海马(Hippocampus abdominalis)原产于太平洋西南部,大洋洲、新西兰附近海域,其个体大、抗病力强、苗种培育成活率高,有较高的药用价值和经济价值。近年来, 全球气候变化对海洋生态系统的持续影响和日益增加的市场需求,世界范围内膨腹海马的自然资源量呈下降趋势,已被列入濒危野生动植物种国际贸易公约(CITES)附录Ⅱ,其资源保护与开发、繁殖生物学与养殖技术相关研究越来越受到重视。2016年,膨腹海马引进中国,取得苗种人工繁育方面的突破,养殖热潮兴起。本文总结了膨腹海马生物学、人工苗种繁育等方面的研究成果,并在此基础上对其未来的研究方向进行了展望,以期为膨腹海马的资源保护和人工养殖技术发展提供有益参考。

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台风“利奇马”在山东半岛沿岸引起的台风浪数值模拟研究

叶祖超, 马欣, 付玉成, 李庆杰, 石洪源, 李峰

2024, 46(3): 47-54. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.006

摘要 (172) PDF (46)

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。

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波流作用下三脚架基础周围海床冲刷试验研究

王仁刚, 朱成浩, 孙元, 刘红军, 付亦鹏, 陈达

2024, 46(3): 1-11. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.001

摘要 (164) PDF (59)

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。

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天然海藻场中大型海藻有机碳含量及碳汇能力估算研究——以浙江枸杞岛潮下带为例

赵旭, 王霄, 李训猛, 程晓鹏, 黄宏, 章守宇

2024, 46(3): 82-89. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.010

摘要 (163) PDF (31)

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。

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巴伦支海东部海冰消融区波浪设计参数研究

廖振焜, 张则飞, 董胜

2024, 46(6): 1-8. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.06.001

摘要 (160) PDF (90)

巴伦支海东部区域蕴含着丰富的油气资源,但存在海冰覆盖。随着气候变化,海冰持续消融,使得东部区域维持开放水域的时间延长,波浪特征也会随之发生变化,有必要开展研究,为在该海域服役的海洋工程结构的设计、建造与作业提供参考。本文收集美国冰雪数据中心的海冰密集度卫星遥感数据,绘制海冰边缘线分析海冰范围的变化。根据边缘线结果在东部海冰消融区选取代表点,采用欧洲中期天气预报中心最新数据集ERA5波浪数据,统计波浪基本特征,抽取波高的年极值和季节极值序列,通过GEV、Gumbel、Weibull和ME分布模型对有效波高的设计参数进行了研究。结果表明,随着海冰减少,代表点无浪频率显著降低,近年来几乎全年有浪。根据波浪重现值结果,夏季是最合适的作业季节。

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机器学习算法在遥感水深反演中的应用与比较

饶亚丽, 沈蔚, 栾奎峰, 纪茜, 孟然, 郝李华

2024, 46(5): 56-63. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.05.007

摘要 (150) PDF (33)

为探究不同机器学习模型对水深反演精度的影响,本文根据遥感水深反演原理,针对极限梯度提升(XGBoost)、支持向量机(SVM)、核岭回归(KRR)和套索回归(LASSO)四种机器学习模型,利用WorldView-2多光谱卫星遥感影像和机载激光雷达(Lidar)测深数据,在训练样本和测试样本相同的情况下,结合网格搜索方法寻找机器学习算法的最优参数组合,对我国南海甘泉岛周边浅水水域进行水深反演实验。通过四类机器学习模型反演结果比较分析得出结果:在20 m以浅水深区域, XGBoost模型的学习能力较强,相关系数(R²)为0.97,均方根误差(RMSE)为0.85 m,平均绝对误差(MAE)为0.63 m,平均相对误差(RME)为19%,优于其他三种机器学习模型,总体效果最好,能够用于甘泉岛周边水域的预测,为后续开展水深反演研究提供借鉴意义。

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极值潮位与增水持续时间的联合概率分析

赵冠华, 董胜

2024, 46(5): 1-8. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.05.001

摘要 (143) PDF (76)

台风造成的灾害是海洋结构物建设中需要考虑的重要因素之一。本文对东营市孤东采油厂附近海域1960年至2019年期间发生的31场台风进行模拟,抽取工程地点潮位序列,采用广义极值分布对极值潮位和增水的持续时间进行边缘分布拟合,采用Gumbel-Hougarrd copula函数构建了二者的联合分布。考虑风暴潮出现频次的影响,采用泊松复合极值分布开展概率分析。结果表明由此估计的联合重现期可以较好地反映风暴潮致灾程度,为沿海的防灾减灾和海洋结构物设计提供参考依据。

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孤东海堤堤前冲刷机制及冲刷极限研究

孙健, 徐继尚, 李广雪

2024, 46(3): 28-38. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.004

摘要 (142) PDF (29)

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。

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人工海水及陈化天然海水在营养盐测定中的本底值评估

任宏伟, 陈立朝, 胡玉斌

2024, 46(4): 130-134. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.04.017

摘要 (139) PDF (18)

营养盐是海洋调查中必不可少的测量参数。利用流动注射分析仪测定海水营养盐含量通常需要使用与样品盐度相近的人工海水或陈化天然海水作为配制标准曲线的基液和间隔样品的载液。本文测定了Sigma、Aladdin、国药优级纯氯化钠盐溶液和陈化西太平洋海水中亚硝酸盐、硝酸盐、铵盐、磷酸盐及硅酸盐含量的本底值。结果表明:三个品牌的氯化钠盐溶液中除磷酸盐外,亚硝酸盐、硝酸盐、铵盐和硅酸盐的含量均有不同程度的本底值,而陈化西太平洋海水除了亚硝酸盐和硅酸盐外,其它三项营养盐在测定误差范围内基本不存在本底值。

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宇航员海南极磷虾分布特征研究

李旭, 王敬, 陆坤宇, 赵亮, 冯建龙

2024, 46(3): 141-148. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.017

摘要 (136) PDF (30)

宇航员海磷虾分布特征研究以及磷虾适生区预测对于南极磷虾的利用、保护均具有重要意义。利用Krillbase磷虾分布数据以及全球海洋资料同化再分析系统(GLORYS)提供的海洋再分析数据,分析了宇航员海磷虾空间分布特征以及磷虾分布区域海表面温度、海表面盐度、叶绿素、海冰的分布特点,在此基础上得到了宇航员海磷虾适生区的分布情况。结果显示在宇航员海,磷虾密度呈现南高北低,西高东低的特点,高密度区域集中在65°S以南恩德比地以西的近岸海域,宇航员海适合磷虾分布的海表面温度范围为-1.75℃～-1.25℃、盐度范围为33.9～34.1、叶绿素范围为0.28～0.36 mg·m^-3、海冰密集度为0.67～0.81。在宇航员海磷虾适生区主要分布在65°S以南海域,分布呈现和岸线平行的特点。

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渗流影响下的内孤立波悬浮沉积物实验研究

任子茵, 田壮才, 贾永刚, 陈天, 胡乃力

2024, 46(5): 9-20. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.05.002

摘要 (136) PDF (61)

当前对海洋沉积物再悬浮的过程的研究主要分为海洋流体的动力作用和动力作用下沉积物的动力响应过程两方面,内孤立波能够在海洋跃层间传输数百米,诱发极强的垂向流动,引起沉积物再悬浮。基于此设计水槽实验,设置土坡实验组和土层对照组,控制渗流条件的有无,进而控制海床沉积物动力响应的充分与否,通过制造下凹型内孤立波,改变海床沉积物的底质条件和内孤立波的振幅,对比分析不同条件下内孤立波浅化破碎导致的沉积物、再悬浮现象,探讨渗流条件对再悬浮过程的影响。实验发现在内孤立波作用下,流速越快,沉积物悬浮物浓度增加值和变化速率越大,悬浮物浓度的变化幅度与悬浮物浓度最大值呈正相关。具备渗流条件,动力响应充分的土坡区域,在内孤立波作用下能够维持较高的悬浮物浓度更长时间,悬浮物浓度持续变化时长明显更久,且在流速较小时,悬浮物浓度变化速率较慢。对于底质不同的沉积物,粘粒越高对内孤立波的动力响应速度越慢,具体的变化规律也有所差异。当沉积物成分为砂质粉砂时,土层区域的最大悬浮物浓度增加值总是大于土坡区域,但在作用间隙,土坡区域能够维持较高的悬浮物浓度更长时间,最大能达到土层区域的2.5倍。当沉积物成分为粘土质粉砂时,土坡区域的悬浮物浓度增加值是土层区域的1.6~2.2倍,且局部较多的粘粒会降低孔隙通道的渗透性,不利于颗粒的输运和泵送。

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汕头市海岸带湿地变化及驱动因素分析

义家吉, 张云锺, 王洋, 冯科聪, 王万虎, 袁坤

2024, 46(3): 97-106. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.012

摘要 (135) PDF (19)

本研究利用多期Landsat遥感影像数据,以人机交互解译及GIS分析等手段,获取了20世纪80年代以来汕头市海岸带湿地分布情况,参照湿地分类系统将汕头市海岸带湿地分为自然湿地和人工湿地两大类(一级分类),并在此基础上分为浅海水域、河流、湖泊、海岸/滩涂、红树林、水库/坑塘、水田、盐田、养殖池塘9种湿地类型(二级分类);利用单一湿地类型动态度、湿地转移矩阵和相关性分析研究9个时期汕头市海岸带湿地的变化特征和影响因素。结果表明,1982—2020年,汕头市海岸带湿地总面积略微增加,面积增加了19.08 km²,自然湿地面积明显萎缩,面积减少了51.18 km²,人工湿地面积显著增长,面积增加了70.26 km²,海岸带湿地生态系统退化明显。其变化的主要驱动力来自汕头市快速城镇化进程中发生的滩涂围垦、填海造陆、围海围河养殖、渔港码头以及水利设施修建等一系列人为活动,其次,区内主要河流输沙量以及海平面上升对汕头市海岸带湿地变化也有一定影响。

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广东阳江近岸海域表层海水重金属含量及潜在生态风险分析

李洋, 何金先, 林海, 甘华阳, 曹文杰, 王健, 邢慧通, 师帅, 杨甜甜

2024, 46(3): 107-113. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.013

摘要 (129) PDF (26)

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。

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山东半岛强对流天气学特征及落区预报研究

梅婵娟, 褚子禾, 张灿, 苏轶, 万夫敬

2024, 46(4): 11-21. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.04.002

摘要 (127) PDF (50)

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。

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基于文献计量法的中华鲟保护研究近40年回顾

王小军, 李文潞

2024, 46(3): 185-191. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.022

摘要 (126) PDF (11)

本研究基于文献计量法,借助Citespace软件的文献分析功能,以中国知网(CNKI)收录的662篇有关“中华鲟”+“保护”的相关中文文献为数据来源,对其年度分布、发文机构、前沿动态等方面进行整理与分析。结果显示:近年来学术界对中华鲟的研究成果呈总体波动上升趋势;相关文献核心期刊的发文量较少;水产研究所和高校为主要发文机构;当前研究主要集中在长江口和长江大保护等热点问题。我国中华鲟学术保护有待进一步研究,应展开多学科互动和交流,拓展研究方法,为今后中华鲟研究保护提供新的思路。

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万宁日月湾近岸海域悬浮泥沙输运特征及沉积动力环境分析

林纪江, 王平, 张卓, 唐灵, 王蕾, 游大伟, 聂宇华, 牛建伟

2024, 46(3): 73-81. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.009

摘要 (121) PDF (24)

依据实测悬浮泥沙和同步观测的海流数据,利用悬沙通量机制分解法计算各站潮平均单宽输沙量,分析研究区海域的悬沙输运机制及主要的力学控制因素。依据表层沉积物的粒度数据,分析了研究区表层沉积物的分布特征,并利用Flemming三角图示法对研究区进行沉积动力环境分区。结果表明,研究区悬浮泥沙输移主要受拉格朗日平流输运控制,垂向净环流影响次之;潮平均单宽净输沙量输运方向为SW向,与研究区余流方向基本一致;外侧站位潮平均单宽输沙量呈现自东北向西南方向递减趋势,而内侧站位却相反,潮平均单宽输沙量呈现自东北向西南方向递增趋势,表明近岸有沙源供给,近岸侵蚀或河流输沙;研究区整体被砂覆盖,局部区域为粉砂质砂、砾质砂、砂质砾,存在少量贝壳或珊瑚礁;水动力环境可划分为S区、A区和B区,表层沉积物由推移、跃移、悬移三类运动方式的物质组成,其中以跃移物质为主,随着水动力环境变弱,表层沉积物的跃移组分含量降低,悬移组分含量升高。

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基于Faster-RCNN的海洋牧场鱼类识别与分类

矫萌璐, 张海燕, 李欣

2024, 46(3): 65-72. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.008

摘要 (120) PDF (21)

针对海洋牧场观测视频色彩失真和鱼类传统识别方法准确率低的问题,提出一种基于Faster-RCNN的海洋牧场鱼类识别与分类方法。首先,由于海水环境的特殊性和复杂性导致观测视频图像品质差,采用SDI(Serial Digital Interface)信号色彩补偿系统来提高视频品质以此制作不同质量数据集;然后以Faster-RCNN为深度学习模型并提出优化特征提取网络与区域建议网络(RPN)来实现海洋牧场鱼类识别与分类。实验结果表明,该方法平均精度均值(Mean Average Precision,mAP)达到81.63%,与传统机器学习目标检测算法相比,显著提高了识别的准确率。

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近海排水口水质BOD₅、DO和COD的线性关系分析

金兴良, 孙滔滔, 唐天均, 廖国威, 王煜, 戴知广

2024, 46(3): 90-96. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.011

摘要 (119) PDF (15)

以BOD₅、DO与COD三个参数为研究对象,2020年某滨海城市近海排水口处水质监测数据表明,COD与BOD₅之间存在较好的一元线性关系;而DO分别与BOD₅、COD的一元线性关系均较弱。COD与BOD₅和DO三者之间的二元线性函数关系式被建立,其线性确定系数和F检验值均较高,表明三参数之间的线性拟合较好,相关性显著。数据分析较好地阐释了在理论定义上DO与其他两参数无直接关系,但三者因换算表达关系而存在一定关联。当COD大于100 mg/L时,二元线性函数对COD的拟合性优于COD与BOD₅构成的一元线性函数。该城市近海排水口2015年的监测数据被用于检验该二元线性函数关系式的可靠性,根据BOD₅、DO数据得到的COD模拟值与实测值的相对误差小于25%,符合质量控制要求,进一步证实该函数关系式可靠。

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海洋锋与中尺度涡对中上层渔业资源影响研究进展

张聿琛, 陈新军

2024, 46(5): 184-191. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.05.023

摘要 (119) PDF (26)

海洋锋与中尺度涡普遍存在于全球海洋中,对全球海洋环流以及海洋生态都产生深远的影响。海洋锋和中尺度涡与中上层渔业资源关系密切,对渔业资源生物的索饵、洄游和补充等都产生重要影响。立足于生态系统视角对海洋锋面和中尺度涡进行深入研究能够解决一些大尺度下研究所无法解决的科学问题,并且为基于生态系统的渔业评估、管理奠定基础。本文主要回顾了锋面和中尺度涡对于中上层渔业资源影响的研究进展,简要总结了研究中采用的锋面、涡旋特征提取方法,重点讨论了鱼类对于锋面和中尺度涡的响应及其内在科学机制。分析认为,渔业资源生物对锋面和中尺度涡的响应有多样的变化,推测其受摄食条件及温度适宜性的主导程度较大。建议未来对于海洋锋面和涡旋的渔业生态效应的研究应当:1)共同考虑锋面和涡旋的影响以取得更全面和科学的结果。2)对不同性质和发展阶段的锋面和中尺度涡进行更细化的判别。3)对海洋生物建立更完善的观测、调查和追踪体系。

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海南文昌珊瑚礁生态系统健康状况及其影响因素分析

郎尚昆, 庞巧珠, 骆丽珍, 徐歩欣, 张剑, 李元超

2024, 46(6): 80-88. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.06.011

摘要 (119) PDF (43)

采用截线样条法对海南文昌海域的珊瑚礁生态系统进行了调查,结合2012年和2018年同区域开展的历史调查数据,采用半定量的珊瑚礁健康指数法(coral reef health index:CI)分析了文昌海域珊瑚礁生态系统健康状况、变化趋势以及其主要的影响因素。结果表明,文昌海域调查到造礁石珊瑚11科31属79种,优势种以澄黄滨珊瑚、标准蜂巢珊瑚、秘密角蜂巢珊瑚、精巧扁脑珊瑚等环境耐受性的团块状造礁珊瑚为主,而敏感型的鹿角珊瑚科种类较少,覆盖率低。尽管文昌海域水质环境比较优越,但大型藻类覆盖率很高(平均覆盖率16%),珊瑚群落结构已经发生明显的转变,珊瑚礁健康指数CI值介于-0.44~0.95之间,珊瑚礁生态系统健康状况总体较差。推测海洋工程建设及养殖尾水排放影响是文昌海域珊瑚礁退化的主要原因。但与2018年相比,文昌海域珊瑚礁健康状况明显恢复(CI值从2018的-0.59提升至2020年-0.06),造礁石珊瑚平均覆盖率为12.75%,珊瑚补充量为0.9 ind/m²,与往年调查数据对比有所上升,且本次调查也没有发现短期内死亡的造礁珊瑚及珊瑚病害,说明该区域内的珊瑚礁生态系统有较好的恢复潜力,建议加强该区域的生态管控以及开展生态修复工作,以加速其自然恢复。

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基于长短期记忆神经网络的潮位缺测值填充方法研究

苗庆生, 刘玉龙, 韦广昊, 杨锦坤, 杨扬, 徐珊珊

2024, 46(3): 39-46. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.005

摘要 (118) PDF (14)

潮位数据反映了沿海海平面变化,在许多领域都有着十分重要的作用,潮位数据的缺测给使用带来不便。本文基于2017年崇武和晋江海洋站潮位数据,提出了一种基于LSTM模型(长短期记忆神经网络模型)的数据缺测值填充方法,同线性插值、样条插值等传统插值方法相比,LSTM方法表现稳定,精度较高,实现方便。尤其是在缺测时间较长时,LSTM方法明显优于传统插值方法,同时该方法同样适用于海洋站其它要素如水温缺测数据的填充。

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“利奇马”台风所致董家口港突堤码头前沿海洋动力环境变化分析

李松霖, 戚昕, 牛福新, 陶以军, 姜万钧, 于华明

2024, 46(6): 24-31. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.06.004

摘要 (116) PDF (54)

董家口港突堤码头缺乏防波堤掩护,易受极端海况影响。本研究分析了董家口港突堤码头前沿的ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)和温深仪所捕捉到的台风“利奇马”引起的港区水动力环境异常变化,可为突堤码头船只靠泊环境预报提供重要参考。本文主要结论有:“利奇马”台风期间董家口港风暴潮位以最大减水为对称中心呈“V”型分布,其变化受风速主导,台风中心接近董家口时,风暴潮位滞后响应时间较短,台风中心远离时,风暴潮位滞后响应时间较长。台风期间观测余流普遍小于20 cm/s,对港口威胁较小。码头有效波高受风区影响显著。码头位置“先头涌”先于风速极值12 h出现,且涌浪谱峰频率位于30万吨原油船和40万吨矿石船的横摇谐振区内,需提前加以防范。台风浪的混合作用使得观测点底层海水升温约1℃,由于温跃层受到破坏,台风过后底层水温降温缓慢,降温趋势为0.15℃/天。

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海域使用权的府际交易研究——基于演化博弈分析与仿真模拟

余璇, 沈满洪, 魏昕伊

2024, 46(5): 201-210. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.05.025

摘要 (110) PDF (20)

海域使用权交易是海域产权制度安排中的核心问题所在。在当前自然资源资产产权制度改革的大背景下,研究海域使用权交易机制对优化海域产权结构、提升海域资源配置效率、促进海洋经济可持续发展具有重要意义。依托当前海域使用权两级交易机制,本文提出一种海域产权安排的新思路——海域使用权的府际交易,并将其嵌入到现有框架中,将海域使用权交易机制拓展为三级。通过构建并求解海域使用权府际交易的演化博弈模型后发现,在海域使用权交易价格和交易数量确定的前提下,达成海域使用权的府际交易是作为区域利益代表的地方政府的理性选择。而要促成海域使用权府际交易,可以通过减少交易过程中的交易成本、提高海域使用权需求方政府的海域使用效率、降低海域使用权需求方政府的海域管理成本和提高海域使用权供给方政府的投资收益等途径。基于Matlab仿真模拟后的结果进一步证实了上述结论。

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脆弱性理论和方法在渔业中的应用研究进展

张雨晴, 陈新军

2024, 46(3): 167-176. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.020

摘要 (106) PDF (10)

脆弱性可表征系统的某种状态,进行脆弱性分析是各系统应对全球变化的必然要求和践行可持续发展的必经之途。为了使渔业系统更好地应对外界变化,保持渔业资源及其经济的可持续性,本文研究了脆弱性理论和方法及其在渔业中的应用研究进展。研究发现:脆弱性研究已经在多学科和领域得到应用与发展,概念方法等理论体系丰富,但尚未有统一的标准;渔业脆弱性研究尚处于起步阶段,主要是关于物种、生态系统和耦合系统的脆弱性分析,其概念的界定相对成熟,评估方法较为多样,文献主要集中在对耦合系统脆弱性的定量研究和对物种脆弱性的定性与半定量分析,少量文献研究生态系统脆弱性;已有文献围绕内陆、海洋和特殊渔业(尤其是珊瑚礁渔业)各自展开了不同尺度和角度的研究,对海洋渔业的研究较多,对内陆渔业涉及较少,均侧重于对气候变化影响下脆弱性的研究。本研究可为国内开展渔业脆弱性评价提供参考。

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养护大西洋金枪鱼国际委员会大眼金枪鱼捕捞配额制度研究

王小军, 张丽

2024, 46(4): 143-151. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.04.019

摘要 (106) PDF (7)

养护大西洋金枪鱼国际委员会根据1991—1992年历史平均渔获量等基本原则,确定大眼金枪鱼年总可捕捞量,实施捕捞配额制度。通过梳理配额分配的标准、与大眼金枪鱼配额制度相关的历年建议、决议、其他决定等,结合我国大眼金枪鱼实际渔获量、配额制度、履约情况展开分析,挖掘出捕捞配额制度发展的4个核心内容:1991—1992渔船平均渔获量、未完全开发配额的委员会授权后可自行转让不超过本国总配额的15%部分、连续两个管理期内发生过度捕捞行为将面临惩处措施、捕捞年度配额调整到未来年份;并对维护我国大西洋大眼金枪鱼渔业利益提出4点建议:完善大眼金枪鱼配额分配制度、积极参与配额制定的磋商、增强我国行政管理部门科研部门参与国际渔业磋商和谈判能力、加强我国大西洋金枪鱼渔业的履约能力。

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基于深度学习和CatBoost的海浪波高预测方法研究

卢鹏, 年圣全, 邹国良, 王振华, 郑宗生

2024, 46(5): 28-34. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.05.004

摘要 (103) PDF (32)

基于深度学习和CatBoost技术,本文提出了一种混合模型(LACM)对墨西哥湾、芬迪湾和阿拉斯加湾附近的海浪波高进行预测,进而可以应用于其他海域的浪高预测。首先,对从美国国家数据浮标中心(NDBC)获取的海浪数据信息进行预处理;其次构建基于加入了注意力机制(AM)的长短期记忆(LSTM)神经网络模型和CatBoost集成学习模型;对预测后的结果进行重构。经过与LSTM、支持向量回归(SVR)、CatBoost等方法的比较,实验结果表明,LACM模型的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)都是最优,曲线拟合效果最接近,且具备一定的鲁棒性。

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1991—2011黄河下游河道冲淤演化的时空格局及影响因素

李光雩, 范勇勇, 吴晓, 王厚杰, 毕乃双

2024, 46(4): 89-99. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.04.012

摘要 (101) PDF (37)

本文应用黄河下游河道统测断面数据,根据断面地形法计算了1992—2011年黄河下游主河道的年际和季节性冲淤变化,并从年际、季节两个尺度对黄河下游不同类型河段冲淤变化进行了系统分析。结果表明:1992—2011年下游河道基本处于先淤积后侵蚀发展过程,1992—1999年间下游河道持续淤积,累积淤积体积为10.90亿m³;2000年开始侵蚀,至2011年共侵蚀河道15.97亿m³。从季节性尺度上看,黄河下游河道冲淤整体处于两个状态,1992—1999年黄河下游河道在汛期累计淤积14.71亿m³,是黄河下游年际累计淤积总量的1.4倍;在非汛期累计侵蚀4.73亿m³,占汛期淤积量的32%。2000—2011年汛期黄河下游河道累计侵蚀11.48亿m³,占黄河下游年际累计侵蚀总量的75%,非汛期冲刷通量逐渐下降,期间累计侵蚀3.81亿m³,占黄河下游年际累计侵蚀总量的25%。水沙条件变化和河道形态变化是整个下游河道由淤积转为冲刷的主要因素。小浪底投入使用后,来沙系数降低导致下游河道由淤积转向侵蚀。下游河道河相系数整体下降,下游河道变得愈加稳定,至2005年前后整体趋于平衡。

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青岛近岸海域不同生态系统浮游植物群落结构对比研究

李晓娇, 崔正国, 孙雪梅, 贾军, 丁东生, 陈碧鹃, 陈聚法

2024, 46(3): 149-157. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.018

摘要 (101) PDF (23)

基于2019年春季(5月)和夏季(8月)在青岛近岸的现场调查,研究了青岛近岸浮游植物群落结构变化特征及其与环境相关性,分析了浮游植物群落结构形成及变化的原因。结果显示,青岛近岸海域春夏两季共鉴定出浮游植物109种,隶属4门52属。与历史同期资料对比,青岛近岸浮游植物群落出现明显的群落演替现象,中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的优势地位下降。胶州湾浮游植物细胞丰度明显大于崂山近岸,夏季崂山近岸的多样性指数大于胶州湾。对浮游植物群落结构与环境因子进行相关性分析和冗余分析发现,浮游植物细胞丰度与磷酸盐、DIN呈极显著正相关关系(P<0.01),与COD呈显著正相关关系(P<0.05),与盐度、pH呈显著负相关关系(P<0.05)。

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基于PPP模式的排污权交易运行机制的建构

任昊, 孔凡宏

2024, 46(3): 192-199. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.023

摘要 (101) PDF (11)

排污权交易制度是政府利用市场机制治理环境污染问题的重要手段。目前基于政府管控下的排污权交易运行机制存在着交易市场活跃度不足、企业交易成本高以及排污权交易监管弱位等问题。PPP模式(Public-Private Partnership)是政府与社会资本合作解决公共基础设施建设的一项制度创新。在排污权交易运行机制中引入PPP模式,从制度、技术以及组织维度来看具有一定的可行性,在排污权交易的许可管理、交易与核验、评估等流程环节都可以有实质性的嵌入。为了保障PPP模式的顺利运行,还需要充分发挥政府的作用,修订、制定相关的法律法规对排污权交易、政府与社会资本合作等方面进行规范,形成完备的保障体系,建构政府与社会资本协同合作的排污权交易运行机制。

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我国水污染防治的政策工具研究——基于1984—2020年政策文本的量化分析

王琴, 孔凡宏

2024, 46(6): 193-202. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.06.025

摘要 (100) PDF (28)

“十三五”规划以来,我国的生态文明建设取得了显著成效,但环境问题仍然很严重,水污染防治作为生态文明建设的重要内容之一,需要在“十四五”期间进一步推进和加强。以1984年以来我国水污染防治政策文本为研究对象,基于水污染防治政策工具的基本类型,结合水污染政策治理过程、政策发文时间以及政策行动者三个维度,构建分析框架。通过对水污染防治政策文献的收集、整理、编码和量化分析,发现我国水污染防治政策体系较为完整,但是存在着政策工具运用比例失调,政策工具的全过程治理环节薄弱,政策工具的行动者结构单调等问题。未来应当调整柔性和刚性政策工具的比例,加强水污染防治政策中全过程治理工具的供给,促进水污染防治政策行动者的多元参与,以及优化现有政策工具,拓展新的政策工具。

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近30年吕四海域地貌冲淤规律及机制分析

吴创收, 田鹏, 辜伟芳

2024, 46(4): 37-41. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.04.005

摘要 (99) PDF (22)

本文基于吕四港海域1989—2019年不同时期的水深地形资料,选定研究区域面积是34 369 m²,建立研究区域的DEM模型,通过Kringing插值和数理统计定量探讨不同地貌的冲淤演变规律。研究结果表明:近30年来,研究区域的水下地形已由淤积向侵蚀转变,1989—2006年淤积总量是0.54亿m³,2006年以后,水下地形出现侵蚀,侵蚀总量维持在-0.05~-0.13亿m³,一方面是因为长江流域和苏北沿岸的输沙率减少,造成区域的来沙量减少,另外一方面是因为沿岸围涂工程实施,改变了研究区域的潮流水动力变化。

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山东半岛近岸海底表层沉积物重金属含量及污染评价

光霞, 褚忠信, 苗安洋, 霍素霞, 朱龙海

2024, 46(5): 139-145. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.05.017

摘要 (97) PDF (37)

为了解山东半岛近岸海域表层沉积物重金属的含量特征,本研究利用火焰光谱法及原子荧光法测定了山东半岛近岸海域40个站位表层沉积物中Hg、Cu、Pb、Cd、Cr、Zn及As共七种重金属的含量,同时应用地累积指数法及潜在生态风险评价法开展了污染程度及潜在生态风险评价。结果表明:山东半岛近岸海域表层沉积物中,1)Hg、Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、As的平均质量浓度,分别为0.05、16.51、15.04、0.16、27.69、28.16、5.72 mg/kg;2)重金属平均污染程度分别为Cd>Cu>Pb>Hg>Zn>Cr>As,除Cd和Cu为轻度至偏中污染外,其他元素为无污染或轻度污染;3)单一重金属生态风险顺序依次为Cd>Hg>As>Pb>Cu>Cr>Zn,除Hg在24站处于中等生态风险外,其他元素在各站均处于轻微生态风险。

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海洋固碳研究进展—基于Citespace的可视化分析

张建, 杨卫华, 刘萍, 孙浩然, 崔子璇

2024, 46(4): 135-142. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.04.018

摘要 (96) PDF (21)

利用Citespace软件分别对Web of Science核心合集和CNKI数据库中搜索到的海洋固碳领域的2 496篇和135篇文献进行文献计量学可视化分析,分别从发文量、国家及地区、机构、期刊和关键词等方面分析海洋固碳领域的研究发展历程、研究热点和前沿。国外发文量呈线性增长趋势,国内发文量趋势不符合线性增长;从国家及地区合作来看,德国、加拿大、澳大利亚和荷兰合作最紧密,对该领域的影响最大;从机构科研水平来看,美国机构发文量最多、影响力最大,Woods Hole Oceanog Inst(伍兹霍尔海洋研究所)在该领域影响力最强;国际主要发文期刊是Global Biogechemical Cycles(全球生物地球化学循环)、Biogeo Sciences(生物地理科学)、Geophysical Reasearch Letters(地球物理研究信),国内主要发文期刊为中国科学·地球科学、渔业科学进展、海洋科学等。国外研究热点主要集中在海洋固碳及其应对气候变化的作用研究,研究前沿为全球储存的蓝碳对气候变化的影响;国内研究热点为海洋固碳机理及海洋酸化问题的研究,研究前沿与国外大致相同。

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中国海洋产业结构现状及前景分析

张祖平, 巫柳香

2024, 46(3): 121-128. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.015

摘要 (94) PDF (26)

为了进一步建设现代化海洋产业体系,拓宽海洋经济发展空间,建设海洋强国,本文采用偏离-份额分析法、产业结构偏离度分析法和灰色关联度分析法对中国海洋产业结构现状进行了研究,对发展前景做了分析。研究结果表明:(1)中国海洋产业呈现出“三二一”结构模式,海洋第二产业发展缓慢,滞后于国民经济第二产业的发展,处于弱势地位;(2)海洋产业的就业结构与产值结构不对称,产业结构效益低;(3)海洋三次产业内部细分产业需要进一步优化升级。建议提高海洋第一产业结构效益,提高海洋第二产业竞争力,巩固海洋第三产业优势地位。

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现代废黄河三角洲叶瓣侵蚀过程的季节性变化

纪金龙, 王保铎, 王世雄, 吴晓, 王厚杰, 毕乃双

2024, 46(5): 44-55. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.05.006

摘要 (93) PDF (19)

基于2017年夏季以及2018年冬季在废黄河三角洲叶瓣海域关键站位的连续观测及坐底三脚架观测数据,研究了废黄河三角洲叶瓣侵蚀过程的季节性变化特征。研究结果表明:黄河废弃三角洲叶瓣侵蚀具有显著的季节性特征。夏季平静海况下,三角洲斜坡水体整体强烈混合,三角洲前缘层化显著。三角洲斜坡平均含沙量约为25~55 mg/L,是三角洲前缘的1.5~3倍,侵蚀通量是其2倍左右,悬沙单宽通量三角洲斜坡区为前缘区的2倍左右。近岸三角洲斜坡区水体含沙量和浊度均受潮流控制,具有显著的周期性变化。冬季平静海况悬沙浓度是夏季的5~7倍,三角洲斜坡平均含沙量可达175~280 mg/L。风暴期间悬浮泥沙浓度显著上升,据浊度估算其可高出夏季1~2个数量级。同时,冬季风暴期间可能发生显著的沉积物液化并跨斜坡流动。沉积物捕获器记录表明,风暴海况下近底层沉积通量远高于平静海况下,最高达20 kg/m²/d以上,约为平静海况下的30~50倍,而侵蚀通量要高于沉积通量,据此推算,一次风暴过程会使得海底沉积物发生厘米级变化。潮流的持续作用是研究区三角洲叶瓣快速侵蚀的重要原因,而极端天气下短时间尺度的波浪作用亦相当可观。

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桑沟湾碳酸盐体系的时空变化特征及影响因素

丁怡丹, 朱琳, 冯娟, 隋琪, 孙雪梅, 赵信国, 夏斌, 陈碧鹃, 曲克明

2024, 46(4): 113-120. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.04.015

摘要 (92) PDF (12)

为了研究浅海不同海养殖模式对桑沟湾碳酸盐体系的影响,本研究于2019年4月(春季)、7月(夏季)、10月(秋季)、12月(冬季)对桑沟湾养殖区(藻类养殖区、贝藻养殖区、贝鱼养殖区和贝类养殖区)及毗连自然海域(外海区)进行了调查监测,分析了海水的温度、盐度、pH、溶解氧、总碱度(TA)、溶解性无机碳(DIC)和二氧化碳分压(pCO₂)的时空分布特征,并计算出海-气界面CO₂通量FCO₂值。结果表明,桑沟湾藻类养殖区的碳酸盐体系主要受到藻类光合作用和外海海水交换的影响。贝类养殖区的碳酸盐体系受到贝类呼吸和钙化作用的双重影响,由于桑沟湾贝类养殖区FCO₂为负值,为CO₂汇区,这可能是由于贝类的钙化作用强于呼吸作用所导致的。春、夏、秋、冬季桑沟湾养殖区的FCO₂分别为-66.60±16.82、-52.44±21.66、-74.00±11.45和-92.65±34.13 mmol·m^-2·d^-1,均为CO₂的汇。桑沟湾碳酸盐体系会受到养殖活动的影响,并且不同的养殖模式之间存在显著差异。研究结果对于科学评估桑沟湾养殖区与毗连自然海域的CO₂源/汇过程具有重要意义。

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底板角度对向海倾斜潜水含水层海水入侵的影响研究

林国庆, 平雨薇, 黄卓雄, 李松, 莫位明

2024, 46(3): 19-27. https://doi.org/10.13984/j.cnki.cn37-1141.2024.03.003

摘要 (92) PDF (14)

海水入侵是全球性的环境地质灾害,其入侵程度受地质因素和人为因素的综合影响,而含水层底板倾斜是研究海水入侵不可忽略的地质因素,目前系统分析向海倾斜含水层底板倾斜角度对海水入侵影响的研究还较少。本文通过室内砂槽显色示踪实验,分析了不同水动力条件下潜水含水层中向海倾斜底板角度对海水入侵程度的影响。结果表明:底板倾斜角度与咸水楔长度之间存在指数函数关系。在定流量和定水位淡水边界条件下,随向海倾斜底板角度增大,海水入侵现象减弱,咸水楔长度及面积、达到稳态所需时间均减小,而淡水排泄口增大。当淡水边界流量为15 mL/min,底板倾斜角度由0°增加至10°时,咸水楔长度缩短32.4%,垂向剖面的入侵面积减小35.0%,淡水排泄口增大27.1%,达到稳态所需时间缩短40.7%。此外,咸水楔长度对地下淡水流量的响应最为敏感,其次是淡水水位和底板倾斜角度。研究成果可为定量评价与海水入侵防治提供科学依据。

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