基于格子Boltzmann法研究了波浪在潜堤上的破碎情况。通过建立数值波浪水槽,采用推板造波,模拟波浪与潜堤的相互作用,计算结果与实验数据进行对比,吻合良好,验证了该模型能较好地模拟波浪的破碎和传播。由于潜堤的阻碍和波浪破碎,沿程波高呈衰减趋势。在相同波高条件下,低水位反射系数随周期增大而增大,高水位反射系数随周期增大先增大后减小。

基于2016年4个季度的生态调查数据,本研究分析了山东荣成近海大型底栖动物的生态特征,并对调查海域生态健康状况进行评价。共发现163种大型底栖动物,双唇索沙蚕(Lumbrineris cruzensis)、多丝独毛虫(Tharyx multifilis)、丝异须虫(Heteromastus filiformis)为4 个季度共有优势种。2016年度大型底栖动物平均密度为301.83 ind·m^-2,平均生物量为58.89 g·m^-2;多样性指数(H′)、均匀度指数(J)、丰富度指数(d)的季度变化范围分别为2.50~2.58、0.80~0.87、1.20~1.89;聚类分析结果表明,4个季度的群落分布格局包含近岸群落和远岸群落,水深是影响该海域大型底栖动物群落结构的主要因子;AMBI和M-AMBI指数评价显示荣成近海底栖生态系统受到一定程度的干扰。本研究揭示了荣成近海大型底栖动物群落结构特征,可为该海域的生态环境保护提供参考依据。

本文选取南黄海及其邻近海域作为研究区域,对1970—2016年经过此区域的台风进行了统计和分析。研究发现,南黄海区域的台风发生频率较高,但时间集中且路径类型复杂多样,常见路径为登陆转向型和近海北上型。基于上述两种常见路径,本文选择3个典型台风,对比多种台风气压分布模型和台风移行风场模型,进行了台风风场的构造,并将模拟结果与实测风速对比,讨论各模型组合对南黄海典型台风的适用性。误差表明,藤田高桥嵌套气压分布模型和Jelesnianski移行风场模型的组合方案对近海北上型路径的201109号台风梅花和201007号台风圆规的模拟效果最好;Myers气压分布模型和宫崎正卫移行风场模型的组合方案对登陆转向型路径的201509号台风灿鸿的模拟效果最好。

2018年国家全面停止新增围填海项目审批之前,为了缓解土地供求矛盾,渤海沿岸进行了大规模围填海,长期的围填海活动导致海湾岸线发生了显著变化。为揭示莱州湾岸线变迁的主要原因以及渤海潮波系统对岸线变迁的响应,本文选取2000年和2020年两个典型年份的莱州湾岸线资料,统计20年间莱州湾岸线长度、海湾面积和海湾重心变化。基于岸线和水深数据,建立二维潮波数学模型,研究20年间莱州湾岸线变迁对渤海潮波系统、潮汐性质和最大可能潮差的影响。结果表明:2000—2020年20年间,莱州湾面积减少了8.02%,海湾岸线增长了77.65%,海湾西南部岸线变化最为剧烈,导致海湾重心向东北向方移动了2.21 km。莱州湾岸线变迁会引起渤海各分潮无潮点的位置移动和振幅的改变,其中黄河口附近M₂分潮无潮点向西北移动了1.4 km,秦皇岛附近M₂分潮无潮点向东北移动了1.7 km,渤海海峡偏南部的K₁分潮无潮点向东移动了2.1 km,渤海M₂分潮振幅整体呈现增大趋势,K₁分潮振幅变化主要发生在渤海海峡东侧。渤海潮汐以不规则半日潮为主,受莱州湾岸线变迁影响,黄河口外和秦皇岛附近海域不规则全日潮和规则全日潮所占海区范围缩小,渤海海域最大可能潮差增大。

海上溢油事故发生时,溢油在潮流和风的影响下扩散,会对所在海域的敏感区域产生严重的威胁。为研究溢油扩散轨迹,本文利用MIKE21 FM(DHI)的水动力模块(HD)和粒子追踪模块(PT)建立绿化岛周边海域工程溢油事故预测模型,计算模拟在不同风况下不同时刻发生溢油时油膜的扫海面积和油粒子移动路径。模拟结果表明:①溢油发生在涨潮时对绿华岛及周边环境的影响较大;②溢油初期风对油粒子的影响较小,在油粒子扩散后影响较大;③当风与潮流的作用叠加时,油膜扩散加剧,扫海面积扩大。

基于Delft3D模型建立湛江湾海域水动力数值模型,并通过实测水文数据对计算值验证基础上考虑溢油漂移、扩散、蒸发、乳化、吸附等过程建立湛江湾海域溢油扩散数值模型,对不同潮时(涨潮、落潮)与不同风况(静风、夏季常风、冬季常风、两种不利风况)下发生的原油泄漏事故进行溢油漂移扩散数值模拟,预测分析溢油24 h内油膜漂移扩散分布、累积扫海面积、油膜到达环境敏感区的时间以及岸线吸附分布图。分析结果表明:油膜的漂移扩散主要受潮流与风况共同影响,油膜的长期扩散方向与风向一致;溢油事故发生24 h内只有在不利风况条件下会对南三岛红树林保护区与渔业养殖区产生影响;特呈岛海洋保护区最易受污染威胁;静风条件下溢油影响范围最广,涨潮静风工况下24 h后油膜扫海面积最大,溢油影响面积达到57.89 km²;油膜最易在湛江湾顶岸线受到吸附。

天然沉积物上的可交换态磷量对水体磷浓度具有重要的调控作用,它是水体富营养化预测与调控时关注的重点之一。截距法是计算沉积物可交换态磷量的常用方法,通过该方法计算的可交换态磷量常与固体浓度(C_s)正相关,这与提取法和固体浓度效应理论的结果相反。故本文通过理论分析与实验探讨截距法出现正相关关系的潜在原因。结果表明,截距法计算的结果可以表示在实验条件下沉积物与水体间可交换的磷量(Q₀),而不能表示沉积物全部含有的可交换磷量(NAP)。对于同一组实验数据,吸附等温图横坐标的选择影响Q₀与C_s的相关关系:以初始磷浓度(C₀)为横坐标对应的Q₀-C_s是负相关关系,以平衡磷浓度(C_e)为横坐标对应的Q₀-C_s是正相关关系。此外,若以C_e为横坐标,计算得到的Q₀的物理含义不明确。因此,为尽可能避免C_s与Q₀正相关关系的出现以及使Q₀的含义合理化,建议在使用截距法时宜以C₀为横坐标。

为探索 “蟹公寓”养殖条件下,拟穴青蟹养殖的适宜饵料,本研究通过投喂缢蛏(Sinonovacula constricta, SC)、杂鱼(Hypophthalmichthys molitrix, HM)、青蟹配合饲料(CF)和鳗鱼饲料(EF)等4类饵料,比较分析了不同饵料投喂下拟穴青蟹的特定生长率、生化指标及酶活性。结果显示,缢蛏组特定生长率显著高于其他组(P＜0.05)。血清生化指标中,鳗鱼饲料组的白蛋白含量显著低于其余各组(P<0.05)。肝胰腺生化指标中,总蛋白含量各组差异不大(P＞0.05),白蛋白含量鳗鱼饲料组显著低于其余各组(P＜0.05),甘油三酯含量青蟹配合饲料组的最高。生化酶活指标中,杂鱼组SOD活力显著低于其余各组(P＞0.05),Na⁺K⁺-ATP酶活力则是鳗鱼饲料组最低。消化酶中,胃蛋白酶和淀粉酶各组差异不大(P＞0.05),脂肪酶则是杂鱼组显著高于其余各组(P＜0.05)。相关性分析中,杂鱼组特定生长率与蛋白酶活力表现出显著正相关(P＜0.05)。研究结果表明,在“蟹公寓”养殖条件下,缢蛏是综合指标最好的饵料,在拟穴青蟹的特定生长率及生化酶活方面有很大优势;但青蟹配合饲料在青蟹肝胰腺指数及甘油三酯含量上有一定优势。

以发育成熟的掌状海带(Laminaria digitata)孢子体为材料,进行游孢子的放散、附着,形成胚孢子后,分别在不同的温度、光强和营养盐(氮、磷)浓度条件下培养,观察配子体生长发育和有性生殖的过程和特征,探究其配子体形成、排卵以及幼孢子体形成的最适环境条件。结果显示:氮浓度为4 mg/L、磷浓度为0.4 mg/L的营养盐浓度有利于掌状海带配子体的形成和成熟及幼孢子体的形成,营养盐浓度较低(氮≤1 mg/L,磷≤0.1 mg/L)或较高(氮=8 mg/L,磷=0.8 mg/L)均显著降低掌状海带的配子体形成率、排卵率以及幼孢子体形成率;15 ℃组的配子体形成率显著高于其它温度组,排卵率稍低于10 ℃组,15 ℃、光强≤40 μmol photons/(m²·s)组的幼孢子体形成率显著低于10 ℃组;20 ℃下,无排卵及幼孢子体形成;温度15 ℃、光强20 μmol photons/(m²·s)的条件下配子体形成率较高,而温度10 ℃、光强40 μmol photons/(m²·s)的条件下配子体排卵率和幼孢子体形成率显著较高。上述结果表明,掌状海带生殖过程中不同阶段对温度和光强的需求有较大差异。本研究获得了掌状海带有性生殖不同阶段适宜的温度、光强和营养盐(氮、磷)条件,可为掌状海带人工苗种繁育和养殖提供理论依据。

通过对万宁小海沉积物环境数据调查与分析,并采用地累积指数、富集因子及潜在生态危害指数对表层沉积物进行评价。结果表明,表层沉积物重金属Zn、Cd、Pb、Cu、As、Hg含量的平均值分别为36.1 mg/kg、0.09 mg/kg、24.7 mg/kg、4.0 mg/kg、7.62 mg/kg、0.100 mg/kg,TOC平均含量0.42%,硫化物平均含量226.75 mg/kg,属于沉积物第一类标准。2005至2011年,Zn、Cd、Pb、Cu、As和Hg变化趋势为整体呈下降趋势,且Zn、Cd、Pb和Cu在2011年平均含量最低。TOC变化趋势为,1988至2004年上升,到达最高峰1.20%,与海水养殖业蓬勃发展有关,然后呈下降趋势,2011年接近1988年前TOC的值,小海的碳循环收支平衡,与小海综合治理有关,生态环境改善,受海水养殖人为影响变小。相关性表明硫化物、TOC、Cu、As及Hg具有相同或相似污染源,与海水养殖和工业废水有关。地累积指数和富集因子评价污染程度排序均为:Hg＞Cd＞Pb＞As＞Zn＞Cu。小海沉积物各站位的RI平均值为219.76,属于中等生态危害。6种重金属的潜在生态风险大小依次为:Hg＞Cd＞As＞Pb＞Cu＞Zn,Hg与Cd为主要潜在生态危害因子,与2005年及2008年对比,RI变化规律为2008＜2011＜2005,仍需重视海洋沉积物中Hg和Cd污染治理,防止海洋环境进一步恶化。

利用Landsat影像提取了盐城1997年到2017年的海岸线,采用基线法对海岸线变迁进行了定量分析。结果表明:1997—2017年的20年间,盐城海岸线长度变化不大,人工岸线比例逐渐升高;向陆后退岸段位于灌河口到射阳河口之间,以废黄河口为中心,平均变化率分别为-0.46 m/a;向海推进岸段分布于射阳河口和北凌河口之间,平均变化率为140.6 m/a,每5年平均变化率为305.16 m/a、160.79 m/a、121.02 m/a和102.86 m/a,海岸向海前进的速度在减缓,前进幅度在逐年减小。海岸南北冲淤拐点向南扩展至射阳盐场附近。农业围垦、养殖围垦、港口和海岸防护工程建设是盐城海岸线变迁的主要原因。

水深是浅海重要的地形要素,是海洋测绘的重要内容,利用遥感手段反演水深,可以快速高效的获取水下地形。为了更好的反演水深,本文采用WorldView-2多光谱遥感影像和激光实测数据,分别利用BP神经网络、随机森林和极限学习机模型,以海南三沙市的甘泉岛为研究区域进行水深反演,并对比结果评价其反演精度。结果表明:BP神经网络、随机森林和极限学习机三种模型中,随机森林模型水深反演的精度最高,验证点的均方根误差是0.85 m,平均绝对误差为0.60 m,平均相对误差为3.54%,决定系数R²达到0.97。总体对比,在0~2 m,随机森林模型反演效果更佳;在2~5 m水深范围内,极限学习机模型反演效果更佳;其他水深范围内,随机森林和极限学习机反演效果都比较好。

基于2013年夏季对秦皇岛海域46个站位的调查数据,分析了叶绿素a浓度分布及其与环境因子(水温、盐度、化学需氧量、溶解氧、pH、活性磷酸盐、无机氮)的关系,并对秦皇岛海域营养状况进行了评价。结果表明,叶绿素a浓度范围为0.50～7.79μg·L^-1,平均值为(2.10±1.38)μg·L^-1,平面分布呈近岸高、离岸低的趋势。通过叶绿素a浓度与环境因子相关性分析以及氮磷比(N/P)分析发现,活性磷酸盐可能是叶绿素a浓度的主要控制因子。基于营养状态质量指数(NQI)和富营养化指数(EI)评价标准,秦皇岛海域整体营养状况表现为贫营养。

为了更好地研究浮游植物群落对环境扰动的响应,2016年3月、5月和9月在淮河流域南湾水库先后开展了3次浮游植物调查,并同步开展了总氮、总磷、高锰酸盐指数等水质指标监测。通过采用相关性分析、浮游植物丰度-生物量曲线法等方法研究了南湾水库水生态受到的干扰响应过程。结果显示:南湾水库水化学指标和浮游植物种群数量随季节变化显著。除总氮外,大部分指标在3月和9月较低,能达到II类或III类水质标准。ABC曲线分析则进一步显示浮游植物群落5月受到较大的环境污染扰动,从而导致了9月份处于污染较重阶段。水质指标与浮游植物丰度等参数的相关性分析表明,ABC曲线的变化与高锰酸盐指数、可溶性总磷变化有关,这可能与南湾水库同期库周较强的农业生产活动密切相关。

为研究固定化培养方式对海洋微藻的生长、光合色素含量和叶绿素荧光参数的影响,本研究以一种小球藻(Chlorella sp.)为研究对象,利用海藻酸钠(sodium alginate,SA)作为载体、以氯化钙(CaCl₂)为交联剂,研究固定化和液体悬浮态培养方式对小球藻细胞密度、光合色素含量、叶绿素荧光等参数的影响。结果表明:固定化与悬浮态培养小球藻的细胞密度有显著差异(P<0.05),培养后期(6—10 d),固定化小球藻的细胞密度显著高于液体悬浮态小球藻;固定化与悬浮态培养小球藻的光合色素含量有显著差异(P<0.05),试验中后期(4—10 d),固定化小球藻的叶绿素a、b和类胡萝卜素含量均显著高于液体悬浮态小球藻(P<0.05);固定化与液体悬浮态培养小球藻的叶绿素荧光参数有显著性差异(P<0.05),培养后期固定化小球藻的潜在活力、实际光能转化效率、量子效率均显著高于液体悬浮态小球藻(P<0.05)。综上所述,固定化培养方式对小球藻生长及光合作用具有明显的促进作用。

为了加强“21世纪海上丝绸之路”关键节点海域的海浪灾害危险等级的预报能力,本文基于ERA-interim再分析数据评估了斯里兰卡海域海浪的危险指数,并对海浪危险等级进行了概率统计,对今后防灾减灾、沿海开发及海岸带管理具有实际指导。经分析:1)波高及波周期单指标的海浪灾害危险指标间不能相互代替,且单指标的海浪灾害危险等级分布不能完全反映真实海况;2)在双指标海浪灾害危险性评估下,斯里兰卡海域海浪危险指数的时空分布表现出明显的季节性差异,危险等级为III级的海域占比最大,大值区主要分布于斯里兰卡西部及南部小范围海域;3)由年平均海浪危险指数分布可知,仅有小范围海域的危险等级达到了I级,75 %左右海域的灾害危险等级为III级;且双指标海浪灾害危险性评估更加全面的反映真实海况。

分析生物扰动对沉积物理化特征的影响有助于了解沉积物中及沉积物-水体界面的生物化学过程,也可以在生态修复等应用中发挥积极作用。总结分析了多种大型底栖动物的扰动行为对沉积物理化特征影响的相关研究。生物对沉积物物理结构的改变能力与生物类别有关,生物扰动影响着不同粒径沉积物的分布。总体上,生物扰动促进了沉积物中营养盐和重金属向上层水体的迁移与释放,减轻沉积物污染的同时可能增加了水体的污染程度。沉积物的氧化还原状态因生物的活动而改变,并影响其他生化过程。在总结分析的基础上,对群落水平试验以及生物扰动参数分析等内容的研究进行了展望。

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。

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。

近几十年来,中国近海传统渔业资源出现衰退,近海渔业资源出现“资源空心化”现象,渔业可持续发展的基础不牢。本文从资源经济学角度出发,分析了近海渔业资源衰退和出现“资源空心化”等问题的经济学原因,结合联合国粮农组织提出的蓝色增长理念,探究了国内外绿色发展带来的经济和社会效益,提出了实现渔业资源的资产化管理、资源扩大再生产和渔业共享资源的产权转化等建议,以此为中国近海海洋渔业绿色发展提供参考。

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。

冲刷对于既有结构物基础的承载力及安全稳定性有较大影响,结构物基础最终冲刷深度的预测为结构物基础设计提供理论依据。由结构物基础冲刷产生的防护问题研究也愈来愈受到人们重视,本文从实体抗冲与减速不冲角度对传统防护方法进行介绍,现有传统防护方法对结构物基础有较好的防护效果,但针对深远海域海上结构物基础的防护有很大的局限性。

本文着重回顾了近二十年来国内外学者对黑潮入侵南海的路径、影响机制、季节和年际变化,及其对南海环流、水团性质和中尺度涡等方面影响的主要研究成果。黑潮自吕宋海峡入侵南海的路径可分为三种形式,其在吕宋海峡的水体输送呈“三明治结构”。黑潮入侵受到季风、海面压力梯度、中尺度涡、β效应、ENSO、PDO等多种因素的影响。由于受到黑潮自身强度和其他多种因素的影响,黑潮入侵南海的强度冬季大于夏季。年际变化取决于厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)和太平洋年代际变化(PDO),而ENSO和PDO又是通过影响北赤道流分叉点位置的南北向移动制约黑潮入侵强度。黑潮水作为印尼贯穿流的一部分,将高温高盐水带到南海,或脱落反气旋涡影响南海中尺度涡结构。

近年来长江流域湿地退化现象愈加严峻,湿地生态补偿是保护长江流域的有效手段。以通洲沙江心岛生态湿地规划工程为例,借鉴征地补偿和流域生态补偿测算框架,构建长江岛屿湿地的补偿标准测算框架。基于经济学理论,运用市场价格法、机会成本法、重置成本法、影子工程法、成果参照法、费用支出法等评估方法,得出长江岛屿湿地生态补偿标准以机会成本为下限,以生态系统服务价值为上限。研究结果表明:通洲沙江心岛生态湿地的机会成本为16653.64万元,居民成本(养殖补偿、失业补偿)占4.14%,企业成本(搬迁补偿、安置补偿)占95.86%。生态系统服务价值为21762.65万元,维持服务(生物多样性补偿)占23.45%,调节服务(气体调节补偿、污染净化调节补偿)占19.36%,文化服务(科研教育、休闲旅游)占57.19%。规划工程提出的生态补偿标准为18083万元,在本研究测算出的补偿标准上下限之间,与研究区域的特征有较高的契合度,具有一定的合理性。这为提高长江流域生态补偿效益提供了科学指导。

为提高渔场资源丰度预测准确性,以单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort, CPUE)为长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)资源丰度指标,利用海洋遥感、Argo等获取的海洋环境因子,在最优分布式决策梯度提升树(XGBoost)模型基础上,采用卷积神经网络(Convolutional Neutral Network,CNN)进行高维海洋环境数据特征提取,并利用模拟退火算法(Simulate Anneal,SA)对最优分布式决策梯度提升树(Extreme gradient boosting,XGBoost)模型进行超参数优化,提出了改进的XGBoost模型CNN-SA-XGBoost模型,实现对南太平洋长鳍金枪鱼资源丰度的回归预测。实验表明,在南太平洋长鳍金枪鱼资源丰度预测中,CNN-SA-XGBoost模型的均方根误差为0.486,较XGBoost减少12.4%,较多元线性回归(Multiple Linear Regression)、随机森林(Random Forest, RF)、BP神经网络等模型预测误差降低11.8%~28.4%。且改进的XGBoost模型在一定程度上改善了传统资源丰度预测模型面对高维环境数据和缺失值较多的渔业生产数据时预测误差较大的问题,为远洋渔场预报提供了新方法。

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。

明晰无居民海岛使用金与海岛生态环境损害成本的内在关系,是实现无居民海岛使用价格表征生态环境损害成本的基础。通过阐释无居民海岛使用金和海岛生态环境损害成本的科学内涵,对两者从费用构成、评估范围和评估指标视角进行了比较,结果显示两者间的交集部分为海岛岛体自然属性改变附加金。现行的无居民海岛使用金尚未征收海岛潮间带和环岛海域自然属性改变附加金,且未将无居民海岛生态恢复成本纳入使用金,很难完全反映海岛生态环境损害成本。为科学确定无居民海岛使用金,建议充实无居民海岛自然属性改变附加金,并将海岛生态恢复成本纳入无居民海岛使用金,以期为我国无居民海岛使用金评估工作提供一定的参考。

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。

为探明LOC_Os10g05490位点冷胁迫条件下的表达特性和耐冷性功能,以耐冷东乡野生稻和冷敏感水稻93-11为试验材料进行了半定量分析,结果表明,LOC_Os10g05490在冷敏感水稻93-11冷处理前后表达丰度相当,而在耐冷东乡野生稻中冷处理后表达丰度下调,这一结果与前期转录组测序(RNA-seq)结果相符,进一步验证了该位点可能与水稻耐冷相关,随后利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术对LOC_Os10g05490编码区于同样具有较强耐冷性的粳稻品种台北309中实施定向基因敲除,并成功获得了26株转基因阳性植株。

为了解浙江洞头海域养殖环境现状,共采集洞头紫菜、羊栖菜、黄鱼等养殖区的海水和表层沉积物样品各24份并测定汞、砷、铅、镉等重金属的含量,采用单因子污染指数法和综合污染指数法对水体和沉积物中重金属污染状况进行评价,再利用Hankanson潜在生态危害指数法对沉积物中重金属潜在生态危害进行评价。结果表明,所调查养殖区海水重金属含量符合《无公害食品 海水养殖用水水质》要求,沉积物中Hg、As、Pb、Cd、Cr均符合适合水产养殖的《海洋沉积物质量》第一类标准,部分养殖区沉积物中Cu和Zn的单因子污染指数稍大于1,属于轻微污染。以长江口近海域沉积物元素化学背景值作为参比值,沉积物中各项重金属潜在生态风险指数依次为Hg＞Cd＞As＞Cu＞Pb＞Zn＞Cr,Hg为主要潜在生态风险因子,各养殖区7种重金属的潜在生态风险指数(RI)介于129.31~157.45之间,属于中等潜在生态风险。

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。

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。

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。

根据相关规范总结氯离子破坏混凝土耐久性机理和港工结构耐久性设计要求。结合国内某海港工程当地的自然条件,使用Life-365软件计算混凝土结构设计寿命。计算结果表明,基于本模型计算的设计寿命满足50a的使用要求。同时,对该计算结果进行了敏感性分析,找出影响海港工程耐久性的敏感因素。为我国其他港工建筑,尤其是高氯盐环境下混凝土耐久性设计提供参考和借鉴。

本文采用MIKE21 BW模型对科伦坡港口城游艇码头的4个设计方案进行了波浪研究。研究表明,游艇码头防波堤近口门段的平面形态对港池的波浪掩护效果影响显著。近口门段为直线形态的防波堤对港池的波浪掩护效果最差,不能满足50年一遇有效波高小于0.4 m的要求;近口门段为向内环抱形态的防波堤对港池的波浪掩护效果良好,其中向内环抱曲率0.005 9的掩护效果优于曲率0.005;堤头为向外挑流形态的防波堤对港池的波浪掩护效果最优。

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。

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。

利用欧洲中期天气预报中心的ERA5格点资料和探空、自动站观测数据,对2021年4月27日发生在青岛近海的一次海雾过程进行观测与诊断分析。在海雾发生前,黄淮和江淮的降雨为表层大气提供了充沛的水汽,伴随地面风向转为西南风,暖湿空气在离岸风的作用下,从江苏东北部入海流向青岛近海,遇冷海面生成平流冷却雾。探空数据分析表明,此次过程存在两个逆温层,海雾生成于较低的逆温层下,且雾层较薄;上层逆温层以下存在低云,并受弱下沉运动的影响高度持续降低。低层较强西南暖湿气流的存在,加之冷空气发展移动较慢,海表面较稳定的环流形势使海雾维持了较长时间;伴随西北气流影响,雾层消散。

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。

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。