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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。