研究结果发现南海海温对热带太平洋东部型和中部型厄尔尼诺(El Niño) 的季节性响应有明显的时空差异。就时间演变而言和前人研究的结论基本一致: 在两类El Niño事件发展年的冬季和衰退年的夏季, 南海海温都会出现暖海温异常现象。就空间特征而言: 东部型El Niño事件发生后, 南海的第一次增暖中心出现在115°E以西海域, 此后暖海温异常中心会向南海的东部偏移; 第二次增暖发生时, 其最大增暖中心位于110°E以东的海域; 而在中部型El Niño事件时, 南海的两次增暖中心都处在115°E以西海域。南海的风场异常分布不同导致了南海在两类El Niño事件衰退年夏季的暖异常出现空间差异。进一步机理分析表明, 南海在东部型El Niño事件衰退年夏季的增暖主要是受印度洋海盆模态(India ocean basin mode, IOBM)的影响; 而南海在中部型El Niño事件衰退年夏季的增暖主要是由于热带中太平洋暖海温的影响。

利用中分辨率成像光谱仪MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer)遥感资料作为数据源, 以海南岛西南部近海海域作为研究区, 利用改进的分列窗算法对研究区海域2005—2014年多时相海表温度进行反演。利用海南岛西南部近海海域观测的12个观测点的实测海洋表面温度对反演温度结果进行精度验证, 相关系数达到了0.9。选择一年内4个季度和10年内海表温度反演的结果, 分别分析海表温度随季节与年度的时空变化分布。结果表明, 利用MODIS多通道改进的分裂窗算法可以较精确地反演海南岛西南部近海海表温度, 分析海表温度的时空变化可为海洋渔业、海洋环境变化及气象监测提供参考。

利用Argo浮标和多源卫星遥感获取的温度、盐度剖面数据和海表面温度(sea surface temperature, SST)、海表面风场等数据, 结合美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction Ⅱ, NCEP Ⅱ)再分析资料, 研究了南海东北部混合层深度(mixed layer depth, MLD)对2014年9月中下旬相继过境的热带气旋“海鸥”(台风)和“凤凰”(热带风暴)的响应。结果表明, 受“海鸥”和“凤凰”过境时的“风泵”作用, 海-气界面向上进入大气的最大净热通量由170W·m^-2升高至400W·m^-2, 引起SST最大降温达到3.02℃。在时间尺度上, 后续的“凤凰”使“海鸥”引发的“冷迹”持续超过10天, 出现SST降温的“叠加效应”。“海鸥”过境1天后, 其“冷迹”MLD从23m加深至50m; 而“凤凰”过境8h后, 风应力驱动的离岸埃克曼输送引发了沿岸上升流, 导致台湾西南部近岸海域MLD从31m加深至91m。热带气旋过境后, 在混合层内, 剖面盐度迟于剖面温度达到充分均匀, 且盐度恢复快于温度, 揭示混合层响应的“时滞效应”。在空间分布上, MLD与SST在两个热带气旋路径右侧(沿其移动方向)的变化幅度均大于左侧, 而“冷迹”内MLD的不均匀加深, 甚至变浅, 可能揭示了下层冷水因埃克曼抽吸在上升流与下降流之间转换而被抬升到不同高度。

基于钻井、测井、地震及地质等资料及盆地数值模拟技术, 结合成因法及类比法, 对南海深水区白云凹陷现今地温场特征、烃源岩热演化、烃源岩排烃强度、烃源岩排烃量以及已发现油气田石油、天然气聚集系数进行了系统研究, 进而综合预测白云凹陷油气资源潜力。研究表明, 白云凹陷地温梯度较高, 介于34~67℃·km^-1之间, 均值为40℃·km^-1, 有利于有机质的成熟与烃类生成; 各烃源岩现今均处于成熟生油或过成熟生气阶段, 烃源岩成熟度从珠海组顶面到文昌组底面增幅较大, 文昌组烃源岩底面过成熟面积占凹陷面积的53.7%; 各烃源岩排气强度均大于排油强度, 且恩平组上段为主力排烃层位; 文昌、恩平及珠海组3套烃源岩总排烃量为1143×10⁸m³油当量。且结合石油、天然气聚集系数预测白云凹陷保守资源量为25.2×10⁸m³油当量。

详细介绍了针对我国天然气水合物勘探需求研制的50kJ大能量等离子体震源。该震源结构采用集约型设计, 所有设备均集成于一个可移动集装箱实验室内, 方便设备运输与使用。海试研究表明, 该震源最大地层穿透深度超过1000m。与传统的震源相比, 等离子体震源具有更高的地层分辨率, 提高了天然气水合物地球物理识别的可靠性。大能量等离子体震源系统的研制成功, 打破了国际垄断, 对我国海洋工程、海洋地学研究甚至国防均有较大意义。

利用2013年8月在大亚湾海域进行的海洋生态调查所采集的底栖动物样品及环境参数, 研究了夏季大亚湾海域底栖动物种类组成、数量分布、群落结构及其环境影响因子。结果表明, 调查共采集到大型底栖动物153种, 其中环节动物81种、软体动物37种、甲壳动物25种、棘皮动物6种、其他类动物4种; 环节动物种数占总种数的52.94%, 是构成大亚湾大型底栖动物的主要类群。优势种类为短吻铲荚螠和波纹巴菲蛤。底栖动物平均丰度和平均生物量分别为410ind·m^-2和84.83g·m^-2。等级聚类分析(CLUSTER)将大亚湾的底栖动物分为5个群落。相关性分析表明, 影响夏季大亚湾底栖动物群落结构的主要环境因子为沉积物石油类。BIOENV分析表明, 底栖动物种类丰度与有机质和重金属的铅、铜和镉等环境因素密切相关。

作为一类新近发现的蛋白家族, COMMD (copper metabolism Murr1 domain) 广泛存在于多种生物体中, 且参与多种生物学过程, 包括钠转运、铜代谢以及核因子kappa B (nuclear factor kappa B, NF-κB)、低氧诱导因子1 (hypoxia inducible factor 1, HIF-1) 的调节等。为研究Commd1在盐度胁迫过程中的作用, 采用RACE技术, 首次从香港牡蛎Crassostrea hongkongensis 中克隆获得Commd1基因cDNA全长序列, 命名为ChCommd1基因。该序列全长为841bp, 5′ 和3′ 非编码区分别为18bp和259bp, 开放阅读框为564bp; 该阅读框编码一个含187个氨基酸, 预测分子量为21.79kDa、理论等电点为5.21的蛋白。同源性比较和系统进化分析表明, 香港牡蛎COMMD1蛋白与太平洋牡蛎Crassostrea gigas、光滑双脐螺Biomphalaria glabrata、加州海兔Aplysia california的同源性较高, 是软体动物COMMD1家族的一个成员。实时荧光定量PCR结果显示, ChCommd1基因在香港牡蛎各胚胎发育时期和成体组织中均有分布, 而且, 在盐度刺激后, 其mRNA表达量在鳃和血淋巴中均明显增加。上述研究结果表明, Commd1基因在香港牡蛎发育和渗透压调节中可能发挥作用, 为深入研究该基因在广盐适应性软体动物中的功能提供了依据。

蔷薇珊瑚属是印度—太平洋地区第二大造礁石珊瑚属, 本研究选取两种分枝状蔷薇珊瑚——指状蔷薇珊瑚Montipora digitata与脆蔷薇珊瑚Montipora fragilis, 利用扫描电子显微镜和能谱仪观察分析其骨骼微结构和钙化过程。结果表明, 两种蔷薇珊瑚骨骼基本组成结构(包括珊瑚杯、隔片、体壁、鳞板等)大体相同, 但也存在诸多细节差异。指状蔷薇珊瑚共骨为平滑型网状, 表面有较短的小刺(长约40μm), 珊瑚杯之间间隔较大(约1mm), 第一轮隔片除直接隔片大而呈薄片状外, 其他隔片发育不完整, 隔片刺较发达呈扁平狭板状。脆蔷薇珊瑚共骨为瘤突型网状, 表面有众多的小刺(长约100μm), 珊瑚杯之间有隆起的脊, 第一轮隔片退化成短刺状。脆蔷薇珊瑚体壁上的小孔比指状蔷薇珊瑚的大。蔷薇珊瑚骨骼主要成分为文石晶体, 多为簇状, 少数为鹅卵石状。能谱分析表明, 珊瑚碳酸钙骨骼并非直接生成, 而是经历以下4个过程: 1)钙的富集, 形成钙点; 2)钙结合碳与氧, 此时碳多氧少; 3)文石晶体趋于规则, 碳元素减少, 氧元素增多; 4)大量的文石晶体聚集成羽簇, 有序地排列形成成熟的骨骼。

在实验室养殖的条件下对肉质扁脑珊瑚Platygyra carnosus的有性繁殖进行初步观察, 收集其排放的精卵进行受精, 同时记录了肉质扁脑珊瑚早期发育各个时期的形态特征。观察结果表明, 肉质扁脑珊瑚为雌雄同体, 体外受精, 在月圆后第9天开始出现排卵现象, 第11天排卵量达到最大。肉质扁脑珊瑚的卵为粉红色圆球形。在水温27±0.5℃的条件下, 肉质扁脑珊瑚早期发育共经历5个发育阶段17个时期, 受精卵经48h发育为浮浪幼虫, 96h以后开始寻找基底进行附着。本研究为国内首次记录和报道肉质扁脑珊瑚的有性繁殖及胚胎发育过程, 可以为石珊瑚的生态修复积累理论依据。

浮游纤毛虫广泛分布于海洋环境中, 是连接微食物环和经典食物链的关键环节, 在生态系统的物质传递和能量流通中占据重要地位。为深入认识纤毛虫在热带海区的分布特征及其生态功能, 于2014年4月在三亚湾近岸海区设置昼夜连续监测站点, 分早晨(6:00)、中午(12:00)、傍晚(18:00)和夜晚(24:00)四个时间点分别采集浮游纤毛虫及环境因子检测样品, 并用分子生物学方法分析了表层水体浮游纤毛虫群落结构的昼夜变化特征。结果显示: 1)表层浮游纤毛虫多样性高, 共获得79条不同代表序列; 2)不同时间表层海水中浮游纤毛虫多样性差异显著, 表现为白天降低, 夜晚升高, 其多样性高低依次为: 早晨 [48个操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU)] >夜晚 (37个OTU) > 傍晚 (32个OTU) > 中午 (29个OTU)。浮游纤毛虫群落结构表现出昼夜变化现象, 可能是因为不同类群纤毛虫具有不同的空间分布规律。

基于2014—2015年4个季节的现场调查数据, 系统阐述了珠江口水域浮游植物叶绿素a和初级生产力的空间分布和季节特征, 并结合环境因子进行了分析。结果表明: 研究水域表层年平均叶绿素a浓度和初级生产力分别为3.77mg·m^-3和27.86mg C·m^-3·h^-1, 季节变化均为春季>夏季>秋季>冬季。径流量是珠江口浮游植物空间分布的主要驱动因素, 并且浮游植物的旺发与河口盐度锋面的位置密切相关。径流较小的季节, 由于珠江口外营养盐浓度较低, 叶绿素a浓度高值区出现在内伶仃洋水域; 随着径流量的增加, 叶绿素a浓度高值区随盐度锋面向珠江口外移动, 而口门附近浮游植物生长受光限制和径流稀释影响并未出现高值。初级生产力的空间分布趋势与浮游植物叶绿素a相似, 二者之间存在显著的正相关关系。研究还表明: 夏季, 珠江口外由于浮游植物旺发消耗了大量营养盐, 磷酸盐浓度被耗尽使其成为浮游植物生长的限制因子; 冬季, 光限制和低温可能是造成浮游植物初级生产力较低的原因。与以往研究结果对比, 珠江口初级生产力处于中间水平, 浮游植物碳同化系数年平均值为7.51mg C·(mg Chl a)^-1·h^-1, 河口固碳水平为261.52g C·m^-2·y^-1。

在整理分类中国科学院南海海洋生物标本馆馆藏的塔螺科标本时, 鉴定出隶属于厚重螺属Crassispira的一中国海新记录种: 蟹守厚重螺Crassispira cerithina (Anton, 1838)。文中对该种的贝壳形态进行了详细描述, 并对其分类地位以及主要鉴别特征进行了讨论。

红树林广泛分布于我国南方沿海地区, 可有效减小波浪对岸滩的破坏, 研究其在规则波作用下对岸滩变化的影响具有重要意义。基于波浪水槽实验, 采用PVC圆管模拟红树林, 选取无黏性沙堆砌而成的1/10~1/20组合坡概化岸滩。实验结果表明, 在规则波作用下, 红树林的存在对岸滩剖面变化产生了较大影响; 并分析了规则波波陡、植物分布密度和排列方式对岸滩剖面变化的影响。基于实验数据, 建立了在实验条件下的岸滩冲刷坑尺度、淤积沙坝尺度、最大冲刷深度、最大淤积高度与规则波波陡、红树林的分布密度和排列方式之间的关系式, 结果呈幂指数函数关系。揭示了岸滩剖面变化与规则波水动力特性、红树林、泥沙颗粒和岸滩坡度之间的联系。引入植物综合系数, 预测给定规则波波陡和波长情况下的岸滩冲淤演变特征值, 为海岸生物防护工程的建设提供科学依据。

水产养殖业迅猛发展带来的抗生素残留问题已经受到社会各界的高度关注, 抗生素在水产品中的残留会直接影响水生生态系统安全以及人类健康。应用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法(solid-phase extraction-rapid resolution liquid chromatography-tandem mass spectrometry, SPE-RRLC-MS/MS)检测了35种抗生素(14种磺胺类, 10种氟喹诺酮类, 6种大环内酯类, 2种四环类和3种其他类)在广州市南沙水产养殖区各环境介质和鱼体不同组织中的残留水平, 研究结果表明, 在养殖区的水体、颗粒物、沉积物和饲料中共检出12种抗生素, 浓度最大值分别为60.76ng·L^-1(脱水红霉素)、1691ng·g^-1(莫能菌素)、2.41ng·g^-1(恩诺沙星)和74.96ng·g^-1(恩诺沙星); 鱼体血液、肝脏和肌肉中共检出11种抗生素, 浓度最大值分别为33.52µg·L^-1(脱水红霉素)、199ng·g^-1(诺氟沙星)和22.30ng·g^-1(诺氟沙星)。鱼体血液、肝脏和肌肉对抗生素的生物富集系数均值范围分别为147~336、7~8891和8~16。表明不同组织对不同抗生素具有不同富集能力。基于风险熵评价鱼肉中抗生素的残留风险, 表明食用这些鱼类不会给人体健康带来风险。本研究结果可以为保障广州市水产品的食用安全, 确保水产养殖业可持续健康发展及提升各级环保部门对抗生素环境残留的综合监管能力提供参考。

采用全印度陆地降水资料、NCEP/NCAR大气资料以及HadISST资料集的SST资料, 使用经验正交函数分解(Empirical Orthogonal Function, EOF)和相关分析回归分析等统计方法, 在前人的基础上, 系统研究了厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation, ENSO)及印度洋海盆模态(Indian Ocean Basin mode, IOB)对印度夏季季风降水的影响, 指出厄尔尼诺衰退年印度夏季降水在反对称模态和北印度洋二次增暖共同的作用下表现出初夏减少晚夏增加的特点。通过观测分析发现, 厄尔尼诺在其发展年和衰退年对印度夏季季风降水的影响截然不同。在发展年, 中东太平洋的异常增暖引起Walker环流的改变, 印度洋区域的下沉气流抑制印度大陆降水。在衰退年, 厄尔尼诺对印度洋进行“充电”, 产生印度洋海盆增暖模态。在这个过程中, 局地海气相互作用引起衰退年的印度降水有初夏减少晚夏增加的特点。其中春季印度洋的反对称风场(赤道以北为东北风异常, 赤道以南为西北风异常)对印度夏季风有一定的减弱作用, 这种异常环流减弱了初夏印度降水。同时反对称风场会造成在夏季北印度洋的二次增暖, 又会促进了晚夏降水的异常增加。通过水汽输运通量的诊断分析进一步验证了上述海盆模态对印度夏季降水的作用。

大气沉降向海洋表层输入大量的铝, 然而关于铝对海洋浮游植物的影响却少有研究报道。目前, 铝对在海洋碳和氮循环中起着重要作用的固氮生物影响的研究还较少。文章以Aquil培养基(无氮硅营养盐)半连续培养单细胞海洋固氮蓝藻Crocosphaera watsonii, 利用流式细胞技术和¹⁵N同位素示踪法, 研究铝(0、0.2、2和20μmol•L^-1)对Crocosphaera watsonii生长和固氮作用的影响。数据表明, 3个铝处理组Crocosphaera watsonii细胞大小、光合色素含量和光系统Ⅱ(PSⅡ)原初光能转化效率(F_v/F_m)都显著降低, 生长速率和固氮速率明显受到抑制。结果表明, 在营养充足条件下, 铝对Crocosphaera watsonii生长和固氮具有抑制性作用。

对马氏珠母贝生长性状QTL411871进行初步验证, 然后建立两种基因型组配: ♀AT×♂AT(30号)和♀TT×♂AT(31号), 对其实际的基因型效应进行分析。结果显示, QTL411871在验证群体中与闭壳肌重显著相关(P<0.05), 优势基因型为AT。在30和31号基因型组配中, QTL411871与生长性状关联不显著(P>0.05), AT基因型的遗传效应小, 但仍是个体生长性状均值最大的基因型。QTL423886标记在30号组配中与壳高、壳长和总重显著相关(P<0.05), 其AG基因型个体的壳高、壳长和总重显著大于GG基因型; 而在31号组配中与生长性状关联不显著(P>0.05)。基于这2个QTL标记在30和31号组配中分别构建二倍型, 发现在30号组配中二倍型C₁(ATAG)和31号组配中D₁(ATAA)型对马氏珠母贝的生长最为有利, 可作为优先的基因型组合。该结果为开展马氏珠母贝的分子标记辅助选择育种提供了指导。

西江断裂是珠江三角洲北西向主干断裂。为进一步查清其第四纪活动性, 进行了1:5万地质地貌填图、浅层地震探测、断层活动年代测定、联合钻孔验证、构造解析等工作。结果表明, 第四纪地貌与断裂特征具有一定耦合性, 历史地震等说明西江断裂目前仍有一定活动性; 地质调查及浅层地震、联合钻孔验证均未发现断裂切割第四系; 年代测量结果表明断裂在中更新世至晚更新世前期活动性较强, 晚更新世晚期以后活动性渐弱; 前人对磨刀门大桥的构造解析表明, 断裂两侧存在沉降速率突变现象, 但相对变化属弱形变。综合研究认为, 西江断裂目前仍有一定活动性, 但活动性较弱。

通过单轴抗压强度测试法, 测量南海北部涠洲岛和南部南沙群岛美济礁块状珊瑚骨骼的抗压强度, 将工程力学和珊瑚礁地质生态学相结合, 用定量的数据揭示南海南、北部珊瑚骨骼结构的差异性。结果表明, 美济礁珊瑚的单轴抗压强度近3倍于涠洲岛样品, 显示涠洲岛珊瑚的承载能力相对较弱。南沙群岛海域珊瑚样品的力学性质呈弹性曲线规则变化, 而涠洲岛珊瑚的抗压强度时间曲线呈现不规则变化, 有不断压密、调整、再压密的过程。通过对破坏后样品的观察, 涠洲岛样品的破坏并没有发生在沿生长轴线的方向, 而是在孔洞和骨骼密度小的部位。生物侵蚀加重、孔洞增多导致涠洲岛珊瑚骨骼结构的改变, 进一步导致了珊瑚不仅抗压强度差、承载力下降, 而且力学性质紊乱。该研究工作用定量的数据论证了海水污染对珊瑚骨骼结构改变的影响, 建议开展岛礁工程、生态修复等工作之前的首要任务是保护水质、控制排放、有效治理海水污染。

红树林湿地对维持热带-亚热带地区海岸带生态平衡具有重要作用, 并在全球碳循环中扮演重要角色。以广西北海市红树林湿地作为研究对象, 对该地区两处湿地钻孔沉积物的粒度、沉积速率进行了综合研究, 并结合当地近30余年的降雨量和台风登陆频率的变化特征, 分析了红树林沉积物中风暴沉积的粒度组分、含量以及影响风暴沉积输入量的主要因素以及红树林沉积速率对于气候变化的响应特征。研究表明: 1) 正常天气状况下由潮流输入的泥沙粒级均为粉砂-黏土组分, 红树林沉积中的砂粒级组分为台风期间的暴风浪输入。风暴沉积在南流江口红树林沉积物中所占的比重超过56%, 在大冠沙红树林沉积物中所占比重超过73%。2) 近30年来, 两处红树林湿地的沉积速率对于台风登陆频率增加有明显正响应, 而对降雨量变化则无明显响应。3) 在径流来沙量较少的大冠沙红树林湿地, 由于岸线开敞、潮间带和红树林带宽度较小, 导致台风期间暴风浪入射能量较强, 风暴沉积输入量较高, 其沉积速率反而高于径流来沙量充足的河口区。

为了解南海北部不同海域铁锰结核中常微量、稀土元素的赋存特点及其富集机制, 采用化学淋滤法提取南海北部上陆坡、下陆坡、深海盆3个区域铁锰结核的碳酸盐相、铁锰氧化相、残渣相组分, 测定了常微量元素、稀土元素含量, 揭示了不同相的元素赋存状态及其意义。Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)判别图表明, 上陆坡铁锰结核属于与冷泉流体相关的水成成因类型; 下陆坡区和深海盆的铁锰结核形成环境相似, 属于典型的水成成因类型。结核中K、Ca、Na、Mg、Sr主要富集在碳酸盐相, Fe、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb主要赋存在铁锰氧化物相, Al、Ti和Mo主要出现在残渣相。常微量元素赋存状态变化受多种因素影响, 钙质生物生产力的强弱和钙质生物碎屑的稀释作用是影响铁锰结核中碳酸盐相态元素变化的重要原因。铁锰结核的稀土元素主要富集在铁锰氧化物相, 其次在碳酸盐相, 而在残渣相的相对含量极少。不同海区铁锰结核稀土元素进入碳酸盐相的成因和机制基本相似, 下陆坡和深海盆铁锰结核残渣相稀土元素配分模式相似, 而与上陆坡铁锰结核的明显不同, 残渣物质的来源、结核生长环境的氧化还原状态差异是主要影响因素。研究成果可为深入研究铁锰结核的元素迁移与转化、成矿作用与成矿物质来源及其相关的沉积环境、资源潜力评价等提供重要的基础资料。

在马尼拉海沟俯冲带前缘开展了二维海底地震仪(OBS)探测实验, 布置了一条东西走向的深地震测线—— OBS2015-2。以该测线上的2个台站(OBS04和OBS08)为例, 阐述了此次实验所用短周期国产OBS的数据处理流程。包括从原始数据到SAC格式、再到SEGY格式的转换; 同时包括炮点位置校正和OBS位置校正。数据处理结果表明, OBS2015-2测线的数据质量良好, 综合地震剖面显示来自深部的震相(如PsP、Pg、PmP等)信息十分清晰。利用Rayinvr软件正演试算, 进一步确认了震相类型, 特别是来自于输入板块莫霍面的反射震相非常丰富, 为马尼拉俯冲带的输入板块地壳底界面的确定提供了重要的数据基础。

高分一号卫星作为我国首颗对地观测高分辨率卫星, 充分挖掘其在海洋领域的应用潜力具有重要意义。以西沙群岛晋卿岛周边浅海水域为研究区域, 应用国产高分一号卫星多光谱数据, 在开展图像几何校正、大气校正和耀斑校正预处理的基础上, 应用常用的双波段线性和对数比值模型开展晋卿岛周边浅海水深反演, 并利用实测水深数据开展精度评价, 对比分析不同模型反演结果, 探讨影响岛礁浅海水深反演精度的可能因素。研究表明, 双波段线性模型的反演精度要明显优于对数比值模型, 更适合应用于晋卿岛周边浅海水深反演, 其20m以浅水深反演均方根误差为1.8m, 在5m以浅区域的均方根误差为1.14m, 达到了目前浅海水深卫星遥感反演的精度水平。

针对全极化SAR(synthetic aperture radar, 合成孔径雷达)与中分光学影像的融合问题, 提出基于主成分分析(PCA)与HSV(hue, saturation, value, 色调、饱和度、明度)色彩空间变换的遥感影像融合方法。对全极化SAR四个极化波段进行主成分分析, 提取第一主成分, 将中分光学影像变换到HSV空间, 第一主成分替换V分量, 用新的V分量逆变换到RGB空间, 得到全极化SAR与中分光学的融合影像。通过利用Radarsat-2全极化SAR与TM/ETM+中分光学影像开展融合实验, 结果表明, 该方法优于传统融合方法(PCA变换、HSV变换、小波变换等)的单极化SAR与光学影像融合结果, 能够有效利用全极化SAR的纹理信息, 提高影像解译能力。

卫星微波垂直探测器的辐射观测资料在数值预报中的同化应用使得数值预报水平有了巨大的飞跃。微波资料的质量控制是保证观测资料成功同化的关键所在。文章提出一种基于AMSU-A(Advanced Microwave Sounding Unit-A)辐射亮温资料梯度信息的新质量控制方法, 将亮温梯度距平值明显较大的资料作为被降水污染或因为其他原因出现的“坏”的资料。利用中尺度非静力WRF(Weather Research and Forecasting)模式和区域三维变分同化, 针对“海鸥”(2008)和“圆规”(2010) 2个个例, 对比旧质量控制中的降水检测和阈值检测方法, 评估该方法用于AMSU-A资料同化时对台风数值模拟的情况。研究表明, 旧质量控制方法将会使一些“坏”的微波观测资料同化进入模式, 降低模式分析场的质量, 进而导致同化结果有较大误差。相对于旧方法获得的分析场, 利用基于亮温梯度信息的质量控制方法可使更多“坏”的观测剔除, 同化后模式初始时刻的位势高度场和风场更接近于真实情况。与传统AMSU-A辐射资料的同化相比, 新质量控制方案使2个台风路径数值模拟的偏差有明显的减小: “海鸥”个例中, 模拟台风路径误差的最大改善比为12, 路径误差改善约540km; “圆规”个例的最大改善比为13, 模拟路径误差减小118km。

围填海工程是人类利用、开发海洋的重要方式, 但是频繁开展的人类围填海活动对当地的海洋生态系统产生了深远的影响。以淇澳岛附近水域为研究区域, 调查该水域围填海前后环境因子与生物群落的变化情况, 从环境的变化趋势以及浮游植物、浮游动物和鱼类在围填海前后种类及多样性的变化入手, 研究从2010—2014年淇澳岛水域南部半潮礁围填海工程对当地水域生态系统造成的影响。结果表明, 围填海工程对水体的重金属污染及富营养化都有着不同程度的负面影响, 并降低了当地水域生物群落的稳定性, 群落种类较围填海之前有所减少。

晚中生代以来太平洋构造域的地质过程明显影响了东亚陆缘的构造演化、岩浆活动和成矿过程, 加强对太平洋板块自身演化过程的认识是我们正确理解东亚陆缘构造变迁的基础。文章从太平洋域与特提斯域地质过程对比、古太平洋演化的重要事件和扩张脊俯冲三个方面简要介绍古—今太平洋的构造演化的研究成果, 特别是最新成果, 分析晚中生代以来太平洋域构造演化对东亚陆缘的可能影响, 以期引起学界对开展有关洋陆结合研究的重视, 并提供一份快速参考资料。

文章作为大亚湾潮汐动力学系列研究的第一部分, 展现了大亚湾水动力的最新观测结果, 并借助于不规则三角网格海洋模式建立了高时空分辨率的三维潮汐潮流数值模型, 重现大亚湾潮位和潮流变化状况。结合实测资料与模拟结果, 得到了较以往更为精细的大亚湾潮波系统特征。浅水分潮, 尤其是六分之一日分潮在大亚湾内快速增长, 成为大亚湾潮波系统的显著特征。在大亚湾范和港M₆分潮振幅达到与M₄、S₂分潮相同的量级。大亚湾外开阔海域的潮流以旋转流为主, 但进入湾内后潮流椭圆迅速扁平化, 往复流占据主导。在湾内主要潮流通道内, M₆潮流椭圆主轴流速超过了M₄和K₁分潮。潮能通量分析揭示了大亚湾内高频分潮的强耗散, M₆分潮的能量耗散率和半日周期内耗散的总能量均超过了M₄、M₂和K₁分潮。观测到的欧拉余流表现出其湾内不一致的大小潮变化以及湾外所受沿岸流的影响。模拟出的欧拉余流则揭示了大亚湾内的余流多涡旋结构和水体弱交换能力。

文章为大亚湾潮汐动力学系列研究论文的第二部分, 主要关注大亚湾双峰水位现象和涨潮流速双峰现象的产生机制。基于前人研究成果和数学解析方法, 得出在大亚湾海域水位的双峰现象主要是由以M₂为代表的半日分潮与四分之一日分潮(如M₄分潮)和六分之一日分潮(如M₆分潮)共同作用造成的。并对产生双峰水位和涨潮流速双峰的条件进行了数学解析, 利用数值模拟结果发现, M₂/M₄分潮组合在大亚湾并不能产生双峰水位现象, 而M₂/M₆分潮组合只能在大亚湾东北的范和港产生双峰水位现象。相对而言, M₂、M₄和M₆ 3个分潮叠加的组合在双峰水位的产生范围和双峰间落差上都要大于上述2个分潮的组合。在大亚湾湾内区域, 涨潮流速双峰可以由M₂/M₄分潮组合, M₂/M₆分潮组合和M₂/M₄/M₆分潮组合产生, M₂/M₄/M₆分潮产生的涨潮流速双峰强度要比另外两组分潮组合大。

深海微生物酯酶BSE00077能够有效地水解拆分消旋乙酸苏合香酯, 制备(R)-1-苯乙醇。优化的反应条件为50mmol•L^-1底物, 10%体积分数的正庚烷作为溶剂, 在pH 7.0和30℃条件下反应2h。经过优化后, 目标产物(R)-1-苯乙醇的对映体过量值超过99%, 转化率超过30%。我们发现酯酶BSE00077也能够拆分不同酰基链长的1-苯乙醇酯, 酰基链长会影响1-苯乙醇的对映体过量值。深海来源的酯酶BSE00077作为生物催化剂在工业上制备(R)-1-苯乙醇和其他手性化工产品具有很好的应用潜力。

探讨珠海横琴岛芒洲红树林湿地不同人为干扰及不同植被类型下大型底栖动物的群落结构和多样性。共采获大型底栖动物66种, 包括软体动物20种, 甲壳动物15种, 鱼类14种, 环节动物9种及其他8种(主要为昆虫幼虫)。结果显示, 大型底栖动物生活型主要由底内型和底上附着型为主, 穴居型蟹类最少。采样点优势种及优势度都集中在少数几个r-对策者, 例如瘤蜷、乌苏里圆田螺、麦克碟尾虫、脊尾白虾和谭氏泥蟹。各区域栖息密度和生物量最大的均为软体动物。底栖动物类型主要以体型较小, 生活周期短的r-对策者为主, 而缺乏大型的有较长寿命的k-对策者, 显示群落在演替初期常出现的现象。Shannon-Wiener多样性指数(H°)、Pielou均匀度指数(J°)、Margalef丰富度指数(d)以及Simpson多样性指数(C)在区域间和季节间的差异均不显著(P>0.05)。磨刀门河道天然次生林(B区)物种集中性最高(C=0.4896), 多样性最低(H°=1.288), 物种丰富度(d=4.301)及均匀度(J°=0.3583)也最低; 人工恢复区(A和A°区)物种多样性及丰富度、均匀度均大于河道天然林区, 表明红树林植被在发育初期有益于滩涂生态系统的生境复杂性以及底栖动物的多样性。同时大型底栖动物的多样性、均匀度及丰富度等均较低, 表明整个系统处于生物演替的初级阶段。

2013年采集的单道地震剖面揭示了西沙海域的火山结构, 有助于理解该区域火山的形成机制和活动性特征。地震剖面显示: 西沙南部存在大约10个火山构造, 具有不连续强振幅反射特征的熔岩流侵入火山周围上新世和更新世地层。此外, 在西沙西部边缘和中部分别发现有单个火山构造, 岩浆侵入火山体周围的第四纪地层。根据岩浆侵入体和周围地层的接触关系, 推测区内火山活动集中在上新世和第四纪两个时期。上涌的深源地幔岩浆弱化了地幔岩石圈并继续沿着先存断裂向上涌至古海底, 可能是该区域火山形成机制。

以海上气枪和陆地人工爆破作为震源, 利用陆地流动地震台站、固定地震台站和海底地震仪(OBS)同步接收信号, 首次在南海北部珠江口区域进行了海陆联合三维地震构造探测。文章详细介绍了此次海陆联测的地震数据采集和观测系统、数据预处理方法和震相识别。固定、流动地震台站和OBS大部分均能较清晰地识别出多种震相, 包括Pg、PcP、PmP、Pn、Sg等深部震相。气枪和人工爆破震源的联合使用以及海陆密集台站的同步接收信号, 有效地提高了海陆过渡带的射线覆盖和交叉程度, 为获取研究区海陆过渡带的地壳精细结构奠定了基础。

基于坡印廷矢量分解波场、高斯加权去噪, 以及在三维模型定向照明中的测试研究, 可以促进基于坡印廷矢量地震照明方法的推广应用。在目标区通过反向照明分析得到了采集参数最优范围; 根据坡印廷矢量定向分解波场, 统计不同照明角度对应的能量分布情况, 得到最优照明角度范围; 并通过高斯加权去噪, 提高了波场分解的分辨率与保真度, 证明了这种方法的有效性。该方法相比较于传统的射线追踪照明避免了高频近似, 相较于单程波照明波场信息更加全面, 相较于频率域的波场角度分解计算更加简单高效, 加入加权去噪后, 角度分解的波场信息信噪比和保真度均有提高。在三维模型中, 该方法实现了倾角照明和方位角照明。试算结果不仅为复杂的二维地质模型中地震采集设计提供了科学依据, 同时为今后在三维模型中采集参数优化提供了实践经验, 拓展了坡印廷矢量的应用范围。

珠江口盆地(东部)已有39年的勘探历史, 其储量发现过程既有自身的特性, 又有与其他盆地类似的共性。影响其储量发现的因素有内在因素和外在因素两个方面。内在因素包括盆地类型、油气地质特征和特殊的海域勘探环境。外在因素包括勘探所处阶段、勘探投入和理论技术。从研究区的油气地质特征、勘探历史和现状出发, 考虑影响研究区储量发现的各种因素, 通过模型研究与对比分析, 建立了研究区储量发展趋势模型, 研究结果表明: 在保证充足勘探投入和理论技术不断进步的前提下, 研究区的勘探生命历程分为早期阶段(1977—2032年, 探明速度小于0.7%)、高峰阶段(2033—2081年, 探明速度大于0.7%)和萎缩阶段(2082年以后, 探明速度小于0.7%)。早期阶段结束时, 探明程度约为20%, 高峰阶段结束时, 探明程度约为57%, 储量发现峰值年度为2055年左右, 届时探明程度约37%。目前, 研究区处于早期阶段末期, 年探明储量增长较快。

利用Argo浮标的轨迹资料估算热带太平洋中层纬向流场的条带状结构以及其变化特征。相较于传统温盐地转流算法, 基于Argo轨迹资料的反演算法的优势在于不受零参考面的选取以及赤道地转平衡失效的局限。结果表明: 在赤道太平洋海域, 中层(1000dbar)纬向流场在南北半球都具有条带状分布, 强流分布在赤道附近海域; 在远离赤道海域, 北半球(9°N、13°N、18°N)有相对赤道较弱的东向流动, 而南半球东向流动相对更弱, 没有同北半球一样明显的东向急流。此外, 热带太平洋中层流场的时间变化特征较为复杂: 近赤道流的变化以季节尺度为主, 而远离赤道的流则逐渐演变为多时间尺度下的变化, 海洋Rossby波的调整起到主导作用。

利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction, NCEP)的风场数据和SODA2.2.4版本的再分析流场和海平面高度数据, 采用合成分析的方法研究了1971—2010年伴随印度洋海盆增暖(India ocean basin mode, IOBM)而发生的西北太平洋异常反气旋(Northwest Pacific anomalous anticyclone, NWPAC), 以及由其引起的海洋表层环流和海平面高度异常的变化。伴随IOBM所形成的西北太平洋反气旋在夏季时强度最大, 并对西北太平洋上层海洋环流和海平面高度异常有显著影响。西北太平洋异常反气旋会引起海洋反气旋环流异常, 对应着海面辐合、海平面高度升高。南海上层海洋对西北太平洋大气异常反气旋的响应准同步, 而菲律宾以东上层海洋的响应约滞后一个季节, 海洋反气旋环流异常在秋季时达到最强, 这种延迟可能和该纬度上西传Rossby波对海洋的调整有关。

南海北部航次观测资料显示南海北部表层盐度在2004—2012年期间缓慢降低, 2012年盐度达到最低。客观分析数据EN4(the UK Met Office EN.4.0.2 objective analyses)以及OFES(ocean general circulation model for the Earth Simulator)模式结果都显示南海表层海水盐度在1993—2014年有淡化趋势, 最显著区域位于吕宋岛以西和南海南部。盐度收支分析表明淡水强迫在吕宋岛以西海域起主要贡献, 而水平平流输运主导南海西部的表层盐度变化。吕宋岛以西表层盐度的降低与近年来沃克环流加强引起的夏季强降雨增加有关。

采用Argo以及Aquarius卫星观测的海表盐度月平均资料研究了热带南印度洋海表盐度的季节变化特征。结果表明, 在60°—80°E, 5°—15°S海域海表盐度具有显著季节变化特征; 夏半年盐度升高, 冬半年盐度降低; 但是其异常中心与降水异常中心不对应, 降水不能解释盐度的季节变化。盐度收支分析显示, 在夏半年, 海表盐度增加的主要原因是经向平流将赤道地区的高盐输送至该地区; 其中4—5月期间, 海洋垂向卷夹作用加强, 对海表高盐异常也起到重要作用。在冬半年, 大气降水增加, 海洋表层环流使得降水引起的局部低盐水体在该区域辐合; 同时, 向西的纬向平流将东南印度洋的低盐水体继续输送到该地区, 二者对冬半年海表盐度降低都有重要贡献。