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doi: 10.12284/hyxb2023040
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星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）因其全天时，全天候的观测能力，为全球海洋动力环境要素研究提供了重要数据支撑。然而，SAR海浪成像是非线性过程，现有理论中的近似求解会导致海浪谱反演的信息缺失。SAR图像交叉谱技术的提出一定程度上突破了这一限制，能够很好地量化海浪谱特性及海浪传播方向。本研究延续前人系列成果，利用最新提出的面向径向海浪的图像谱强度，开展不同尺度海浪随局地风速的变化趋势分析，并基于雷达视向图像谱强度提取了谱峰波数，进而结合欧洲空间局环境遥感卫星先进合成孔径雷达波模式在开阔大洋获取的近400万景SAR图像，分析了谱峰波数的全球分布特征，为量化全球风浪耦合过程提供新视角，揭示了海浪与风速耦合关系的空间分布与季节变化规律。
星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）因其全天时，全天候的观测能力，为全球海洋动力环境要素研究提供了重要数据支撑。然而，SAR海浪成像是非线性过程，现有理论中的近似求解会导致海浪谱反演的信息缺失。SAR图像交叉谱技术的提出一定程度上突破了这一限制，能够很好地量化海浪谱特性及海浪传播方向。本研究延续前人系列成果，利用最新提出的面向径向海浪的图像谱强度，开展不同尺度海浪随局地风速的变化趋势分析，并基于雷达视向图像谱强度提取了谱峰波数，进而结合欧洲空间局环境遥感卫星先进合成孔径雷达波模式在开阔大洋获取的近400万景SAR图像，分析了谱峰波数的全球分布特征，为量化全球风浪耦合过程提供新视角，揭示了海浪与风速耦合关系的空间分布与季节变化规律。
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doi: 10.12284/hyxb2024004
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天然气水合物由于其巨大的资源潜力而受到广泛关注，但以往研究多集中在南海北部海域被动陆缘，对南海东部主动陆缘的天然气水合物关注相对较少。本文基于南海东北部马尼拉海沟主动陆缘区多道地震剖面分析，识别出似海底反射、振幅空白带、极性反转等典型天然气水合物识别标志以及逆断层、泥底辟等流体运移通道。台湾西南部造山带是马尼拉海沟增生楔的延伸，其泥火山伴生气以CH4为主，少部分表现出高氮异常；其地球化学特征表明，该区天然气主要为热解成因的成熟烃类气，且主要是新近纪巨厚海相沉积烃源岩的贡献。分析认为，其成因是板块俯冲运动将深部烃类物质带入增生楔内，并形成高压环境，热成因烃类气体沿着泥底辟和逆断层等通道向上运移，在运移过程中部分天然气被微生物逐步改造，并混合原位生物气。热成因和生物成因甲烷最终在合适的稳定带内混合；形成以热成因为主、部分具有生物成因特征的逆冲推覆控藏混合气源天然气水合物藏。另外，随着外界环境的变化及俯冲运动的持续活动，天然气水合物的稳定条件遭到破坏而发生分解渗漏，可能引起滑坡，在对本区天然气水合物资源进一步的勘探开发过程中必须注意其潜在地质灾害风险。
天然气水合物由于其巨大的资源潜力而受到广泛关注，但以往研究多集中在南海北部海域被动陆缘，对南海东部主动陆缘的天然气水合物关注相对较少。本文基于南海东北部马尼拉海沟主动陆缘区多道地震剖面分析，识别出似海底反射、振幅空白带、极性反转等典型天然气水合物识别标志以及逆断层、泥底辟等流体运移通道。台湾西南部造山带是马尼拉海沟增生楔的延伸，其泥火山伴生气以CH4为主，少部分表现出高氮异常；其地球化学特征表明，该区天然气主要为热解成因的成熟烃类气，且主要是新近纪巨厚海相沉积烃源岩的贡献。分析认为，其成因是板块俯冲运动将深部烃类物质带入增生楔内，并形成高压环境，热成因烃类气体沿着泥底辟和逆断层等通道向上运移，在运移过程中部分天然气被微生物逐步改造，并混合原位生物气。热成因和生物成因甲烷最终在合适的稳定带内混合；形成以热成因为主、部分具有生物成因特征的逆冲推覆控藏混合气源天然气水合物藏。另外，随着外界环境的变化及俯冲运动的持续活动，天然气水合物的稳定条件遭到破坏而发生分解渗漏，可能引起滑坡，在对本区天然气水合物资源进一步的勘探开发过程中必须注意其潜在地质灾害风险。
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琼东南盆地乐东凹陷梅山组海底扇天然气勘探潜力大。大多数学者认为梅山组海底扇为浊流成因，但钻井岩心揭示，砂砾岩中发育粒径高达5 cm的砾石，砂砾岩段磨圆度好，分选性差，海底扇的浊流成因无法解释此类砂砾岩成因，同时，经典的海底扇模式对砂体分布预测存在局限。基于岩心、薄片观察和粒度分析，对研究区海底扇岩石学特征和沉积构造开展系统研究，提出研究区海底扇为浊流和异重流交互沉积成因，区分了浊积岩与异重岩垂向叠置序列；结合古地貌特征，建立起梅山组海底扇成因演化模式。结果表明，研究区梅山组异重岩成分成熟度低，以长石质岩屑砂岩为主，岩石分选极差、磨圆次棱角−圆状，为中−高结构成熟度；块状砂质砾岩中，砾石定向排列、逆正粒序层理、平行层理、炭屑与生物化石碎片等构造是异重流沉积的典型特征；研究区海底扇发育多期浊积岩与异重岩叠置序列，梅山组早期以浊流沉积朵叶为主，中期以异重流沉积水道为主，晚期以浊流沉积水道为主，预测研究区南部发育更有利的海底扇储集砂体。成果可以为琼东南盆地海底扇有利砂体分布预测提供依据，对油气田勘探开发目标选取具有指导意义。
琼东南盆地乐东凹陷梅山组海底扇天然气勘探潜力大。大多数学者认为梅山组海底扇为浊流成因，但钻井岩心揭示，砂砾岩中发育粒径高达5 cm的砾石，砂砾岩段磨圆度好，分选性差，海底扇的浊流成因无法解释此类砂砾岩成因，同时，经典的海底扇模式对砂体分布预测存在局限。基于岩心、薄片观察和粒度分析，对研究区海底扇岩石学特征和沉积构造开展系统研究，提出研究区海底扇为浊流和异重流交互沉积成因，区分了浊积岩与异重岩垂向叠置序列；结合古地貌特征，建立起梅山组海底扇成因演化模式。结果表明，研究区梅山组异重岩成分成熟度低，以长石质岩屑砂岩为主，岩石分选极差、磨圆次棱角−圆状，为中−高结构成熟度；块状砂质砾岩中，砾石定向排列、逆正粒序层理、平行层理、炭屑与生物化石碎片等构造是异重流沉积的典型特征；研究区海底扇发育多期浊积岩与异重岩叠置序列，梅山组早期以浊流沉积朵叶为主，中期以异重流沉积水道为主，晚期以浊流沉积水道为主，预测研究区南部发育更有利的海底扇储集砂体。成果可以为琼东南盆地海底扇有利砂体分布预测提供依据，对油气田勘探开发目标选取具有指导意义。
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doi: 10.12284/hyxb2024014
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合理评估台风对沿海区域的影响程度与风险对于科学抵御台风灾害而言十分重要，而我国具有详细的台风观测记录至今也仅有60多年的历史，这使得在推算具有一定重现期的极值风速及相应的极值波高和潮位等特征参数时存在局限性，同时台风观测样本量的不足也限制了如深度学习等数据驱动型模型在台风灾害预报中的应用。因此，有必要基于实际台风行进规律构建虚拟台风以克服历史数据量不足的问题。故本文采用基于核密度估计的经验路径模型，在西北太平洋海域构建了18 671场虚拟台风，将虚拟台风的起始与终止位置、发生频数、行进速度和行进方向等参数与实际发生的台风进行统计意义上的对比分析。结果表明，基于本文方法构建的虚拟台风总体上符合西北太平洋历史台风的行进规律。通过这些虚拟台风的构建，可为中国沿海极值波浪和风暴增水研究提供数据量足够且性能可靠的虚拟台风样本数据库。
合理评估台风对沿海区域的影响程度与风险对于科学抵御台风灾害而言十分重要，而我国具有详细的台风观测记录至今也仅有60多年的历史，这使得在推算具有一定重现期的极值风速及相应的极值波高和潮位等特征参数时存在局限性，同时台风观测样本量的不足也限制了如深度学习等数据驱动型模型在台风灾害预报中的应用。因此，有必要基于实际台风行进规律构建虚拟台风以克服历史数据量不足的问题。故本文采用基于核密度估计的经验路径模型，在西北太平洋海域构建了18 671场虚拟台风，将虚拟台风的起始与终止位置、发生频数、行进速度和行进方向等参数与实际发生的台风进行统计意义上的对比分析。结果表明，基于本文方法构建的虚拟台风总体上符合西北太平洋历史台风的行进规律。通过这些虚拟台风的构建，可为中国沿海极值波浪和风暴增水研究提供数据量足够且性能可靠的虚拟台风样本数据库。
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利用基于Argo的多套次表层温盐观测数据，本文分析了2004–2020年太平洋0～1 500 m海洋热含量的变化趋势。研究发现，太平洋海洋热含量在2013年出现长期趋势的转变。2013–2020年太平洋海洋热含量相对于2004–2012年快速增加，前者线性趋势达到约0.50 × 1022 J/a，显著高于后者。近期太平洋出现了快速增暖现象。2013–2020年间，太平洋海洋热含量线性增加趋势最大出现在北太平洋西部，其次是热带太平洋和北太平洋东部，而整个南太平洋海洋热含量呈略微减少趋势。在北太平洋西部，海洋热含量快速增加集中在黑潮延伸体海域，该增暖趋势很可能是由黑潮延伸体主轴北移引起的。值得一提的是，日本以南出现了局地海洋热含量减少趋势，该变冷趋势与黑潮大弯曲不断加深有关。在增暖趋势次之的热带太平洋，海洋热含量的快速增加很可能是由温跃层快速加深导致的。此外，太平洋快速增暖反映在海表高度快速升高之中。每1 cm/a的海表高度线性趋势对应于0.11 × 109 J/(m2·a)的海洋热含量线性趋势。本研究揭示了全球变暖停滞结束以来太平洋快速增暖现象，加深了对近期太平洋热力状况的认识。
利用基于Argo的多套次表层温盐观测数据，本文分析了2004–2020年太平洋0～1 500 m海洋热含量的变化趋势。研究发现，太平洋海洋热含量在2013年出现长期趋势的转变。2013–2020年太平洋海洋热含量相对于2004–2012年快速增加，前者线性趋势达到约0.50 × 1022 J/a，显著高于后者。近期太平洋出现了快速增暖现象。2013–2020年间，太平洋海洋热含量线性增加趋势最大出现在北太平洋西部，其次是热带太平洋和北太平洋东部，而整个南太平洋海洋热含量呈略微减少趋势。在北太平洋西部，海洋热含量快速增加集中在黑潮延伸体海域，该增暖趋势很可能是由黑潮延伸体主轴北移引起的。值得一提的是，日本以南出现了局地海洋热含量减少趋势，该变冷趋势与黑潮大弯曲不断加深有关。在增暖趋势次之的热带太平洋，海洋热含量的快速增加很可能是由温跃层快速加深导致的。此外，太平洋快速增暖反映在海表高度快速升高之中。每1 cm/a的海表高度线性趋势对应于0.11 × 109 J/(m2·a)的海洋热含量线性趋势。本研究揭示了全球变暖停滞结束以来太平洋快速增暖现象，加深了对近期太平洋热力状况的认识。
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doi: 10.12284/hyxb2024050
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浮游桡足类是浮游动物中的一个重要类群，研究浮游桡足类的分布特征及其与环境因子的相关性具有重要意义。本研究利用广义加性模型（GAM）对2003−2022年江苏连云港海州湾人工鱼礁区及邻近海域的环境监测数据进行分析，探讨浮游桡足类的季节变化、空间分布及其与环境因子相关性。结果表明，浮游桡足类丰度季节间差异极显著（p < 0.01），均值呈现春季 > 夏季 > 秋季的变化趋势。丰度空间分布总体呈现人工鱼礁区低、近岸南部海域高的分布态势。GAM结果显示，季节间主要影响因子有同有异，春季是溶解氧、叶绿素a、硅酸盐和硝酸盐浓度；夏季是生化需氧量、硅酸盐、铵盐浓度和温度；秋季是盐度、溶解氧、磷酸盐和悬浮物浓度。本研究可为进一步认识人工鱼礁海域浮游动物结构以及针对人工鱼礁海域栖息地适宜性评价提供参考。
浮游桡足类是浮游动物中的一个重要类群，研究浮游桡足类的分布特征及其与环境因子的相关性具有重要意义。本研究利用广义加性模型（GAM）对2003−2022年江苏连云港海州湾人工鱼礁区及邻近海域的环境监测数据进行分析，探讨浮游桡足类的季节变化、空间分布及其与环境因子相关性。结果表明，浮游桡足类丰度季节间差异极显著（p < 0.01），均值呈现春季 > 夏季 > 秋季的变化趋势。丰度空间分布总体呈现人工鱼礁区低、近岸南部海域高的分布态势。GAM结果显示，季节间主要影响因子有同有异，春季是溶解氧、叶绿素a、硅酸盐和硝酸盐浓度；夏季是生化需氧量、硅酸盐、铵盐浓度和温度；秋季是盐度、溶解氧、磷酸盐和悬浮物浓度。本研究可为进一步认识人工鱼礁海域浮游动物结构以及针对人工鱼礁海域栖息地适宜性评价提供参考。
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新生古储的潜山油气已成为我国海域盆地的重要勘探领域。渤海湾盆地的沙西北地区是一个典型碳酸盐岩潜山带，由于对其发育的多期裂缝的控储作用及与之相关的岩溶性质缺乏研究，制约了碳酸盐岩潜山的油气勘探。本文通过详细分析沙西北地区碳酸盐岩潜山储层缝-洞系统发育特征，研究裂缝与岩溶的控储作用。结果表明，渤海海域渤中西南环下古生界碳酸盐岩潜山属于裂缝相关岩溶储层，储集空间主要为溶蚀孔洞、构造裂缝和沿构造裂缝溶蚀扩大孔洞，优质储层具有岩性选择性，泥晶白云岩和细晶白云岩发育的裂缝和溶蚀孔洞更好。储层主要发育三期裂缝，NW向和NEE向剪裂缝主要与印支期和燕山末期的两次构造挤压有关，第三期WE向张裂缝则与喜山期的拉张运动有关，挤压作用是形成高密度缝的主要机制，后期的伸展作用是裂缝松弛形成储集空间的必要条件。下古生界碳酸盐岩潜山储层经历了三期岩溶作用，分别为加里东稳定构造背景的岩溶、印支期挤压褶皱成山背景的岩溶和燕山期-新生代早期伸展背景的断块地垒岩溶。总之，渤海湾盆地沙西北地区碳酸盐岩潜山储层是多期次多类型构造-岩溶作用联合复合形成的，不同构造部位的联合复合程度差异分析是认识成储规律的重要因素。
新生古储的潜山油气已成为我国海域盆地的重要勘探领域。渤海湾盆地的沙西北地区是一个典型碳酸盐岩潜山带，由于对其发育的多期裂缝的控储作用及与之相关的岩溶性质缺乏研究，制约了碳酸盐岩潜山的油气勘探。本文通过详细分析沙西北地区碳酸盐岩潜山储层缝-洞系统发育特征，研究裂缝与岩溶的控储作用。结果表明，渤海海域渤中西南环下古生界碳酸盐岩潜山属于裂缝相关岩溶储层，储集空间主要为溶蚀孔洞、构造裂缝和沿构造裂缝溶蚀扩大孔洞，优质储层具有岩性选择性，泥晶白云岩和细晶白云岩发育的裂缝和溶蚀孔洞更好。储层主要发育三期裂缝，NW向和NEE向剪裂缝主要与印支期和燕山末期的两次构造挤压有关，第三期WE向张裂缝则与喜山期的拉张运动有关，挤压作用是形成高密度缝的主要机制，后期的伸展作用是裂缝松弛形成储集空间的必要条件。下古生界碳酸盐岩潜山储层经历了三期岩溶作用，分别为加里东稳定构造背景的岩溶、印支期挤压褶皱成山背景的岩溶和燕山期-新生代早期伸展背景的断块地垒岩溶。总之，渤海湾盆地沙西北地区碳酸盐岩潜山储层是多期次多类型构造-岩溶作用联合复合形成的，不同构造部位的联合复合程度差异分析是认识成储规律的重要因素。
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doi: 10.12284/hyxb0000-00
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在发育复杂海底沙波的海域，对整个海域沙波几何参数空间分布规律的定量研究较为少见，且沙波复杂几何参数与环境变量的关联性尚未厘清。基于海南岛西部实测水深数据、沉积物粒度数据和流速数据，量化和提取了研究区的环境变量；并利用沙丘参数自动提取和分析方法计算了复杂海底沙波的形态参数，分析了沙波几何参数之间及其与环境变量的相关性。结果表明：研究区海底沙波形态特征复杂多变，平均波长范围为64～340 m，平均波高为0.39～4.13 m。波高与陡峭度、背流面平均角度存在强正相关性，波长与对称度之间存在强正相关性，沉积物中值粒径与背流面平均角度和波高之间存在较强正相关性。研究区海底沙波的发育特征受水深的影响较小。潮流作用下沉积物运移方式以推移质运移为主，海底沙波受到的侵蚀作用较弱；沙波演化以垂向生长和迁移为主，沙波波高增长优先于波长增大。在稳定潮流背景下，区域沉积物供应以及沉积物粒度均能影响海底沙波的规模。
在发育复杂海底沙波的海域，对整个海域沙波几何参数空间分布规律的定量研究较为少见，且沙波复杂几何参数与环境变量的关联性尚未厘清。基于海南岛西部实测水深数据、沉积物粒度数据和流速数据，量化和提取了研究区的环境变量；并利用沙丘参数自动提取和分析方法计算了复杂海底沙波的形态参数，分析了沙波几何参数之间及其与环境变量的相关性。结果表明：研究区海底沙波形态特征复杂多变，平均波长范围为64～340 m，平均波高为0.39～4.13 m。波高与陡峭度、背流面平均角度存在强正相关性，波长与对称度之间存在强正相关性，沉积物中值粒径与背流面平均角度和波高之间存在较强正相关性。研究区海底沙波的发育特征受水深的影响较小。潮流作用下沉积物运移方式以推移质运移为主，海底沙波受到的侵蚀作用较弱；沙波演化以垂向生长和迁移为主，沙波波高增长优先于波长增大。在稳定潮流背景下，区域沉积物供应以及沉积物粒度均能影响海底沙波的规模。
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doi: 10.12284/hyxb2024008
摘要:
在厄尔尼诺−南方涛动（El Niño Southern-Oscillation, ENSO）的发生、发展中，北赤道逆流（ North Equatorial Countercurrent, NECC ）也有明显的年际变化，但北赤道逆流的变化如何影响海洋水文生态条件的变化过程尚不清楚。本文以位于热带西太平洋的北赤道逆流影响区为研究海区，分析了2006−2022年ENSO循环期间研究区不同阶段秋冬转换期水文生态气候条件的变化特征。结果表明，北赤道逆流源区及其路径上存在海表叶绿素浓度高值条带，这是由北赤道逆流从其源区携带的和新几内亚海岸潜流携带的营养物质共同影响下形成的，棉兰老冷穹上升流也会对其营养盐供给产生较大影响。厄尔尼诺事件发生时，热带西太平洋西风事件增多，北赤道逆流增强，大量表层水东移，研究区海平面降低，深水向浅层补给增加，深层冷水上抬，共同增强的北赤道逆流、新几内亚海岸流、新几内亚海岸潜流和棉兰老冷穹上升流将更多的养分从水平和垂直层面输送到海面，导致海面叶绿素浓度和原位有机碳总量显著增加。拉尼娜事件发生时，北赤道逆流影响区生态水文气候条件变化与厄尔尼诺事件发生时的变化特征几乎相反，但其变化程度弱于厄尔尼诺时期，共同减弱的北赤道逆流、新几内亚海岸潜流和棉兰老冷穹上升流使从水平和垂直层面输送到海面的养分显著减少，导致海面叶绿素浓度和原位有机碳总量显著降低。本文提出了北赤道逆流影响区水文生态气候条件演化对厄尔尼诺事件和拉尼娜事件的响应机制模型，这有利于进一步分析ENSO循环在局地生态效应和水文气候演化中的作用，对认识全球气候变化对物质循环的影响具有重要意义。
在厄尔尼诺−南方涛动（El Niño Southern-Oscillation, ENSO）的发生、发展中，北赤道逆流（ North Equatorial Countercurrent, NECC ）也有明显的年际变化，但北赤道逆流的变化如何影响海洋水文生态条件的变化过程尚不清楚。本文以位于热带西太平洋的北赤道逆流影响区为研究海区，分析了2006−2022年ENSO循环期间研究区不同阶段秋冬转换期水文生态气候条件的变化特征。结果表明，北赤道逆流源区及其路径上存在海表叶绿素浓度高值条带，这是由北赤道逆流从其源区携带的和新几内亚海岸潜流携带的营养物质共同影响下形成的，棉兰老冷穹上升流也会对其营养盐供给产生较大影响。厄尔尼诺事件发生时，热带西太平洋西风事件增多，北赤道逆流增强，大量表层水东移，研究区海平面降低，深水向浅层补给增加，深层冷水上抬，共同增强的北赤道逆流、新几内亚海岸流、新几内亚海岸潜流和棉兰老冷穹上升流将更多的养分从水平和垂直层面输送到海面，导致海面叶绿素浓度和原位有机碳总量显著增加。拉尼娜事件发生时，北赤道逆流影响区生态水文气候条件变化与厄尔尼诺事件发生时的变化特征几乎相反，但其变化程度弱于厄尔尼诺时期，共同减弱的北赤道逆流、新几内亚海岸潜流和棉兰老冷穹上升流使从水平和垂直层面输送到海面的养分显著减少，导致海面叶绿素浓度和原位有机碳总量显著降低。本文提出了北赤道逆流影响区水文生态气候条件演化对厄尔尼诺事件和拉尼娜事件的响应机制模型，这有利于进一步分析ENSO循环在局地生态效应和水文气候演化中的作用，对认识全球气候变化对物质循环的影响具有重要意义。
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河口海岸潮滩湿地是一个复杂的生态系统，其地貌的形成和演变是水动力、泥沙输移和生物过程等多种因子相互作用的结果，特别是，探究潮滩生物过程并阐明其生物-物理效应是当前海洋科学领域研究的热点和难点。本文聚焦微生物生物膜，构建了耦合生物膜与水动力、沉积物输移、地貌演变的二维生物动力地貌模型，探究了生物膜在潮滩泥沙输移和地貌演变中发挥的作用。利用文献数据验证生物动力地貌模型，模型结果与文献数据吻合较好，表明所构建的模型可以较好地模拟出生物膜的增长规律及年际变化情况。结果表明，当水动力较弱时，在有生物膜作用的潮滩上，潮沟向陆侧延伸更充分，呈现出树杈状分布，潮间带区域的潮沟两侧分布有生物膜。通过对潮沟形态进行定量分析，发现生物膜的存在促进了潮沟数量增加，并向纵深方向发展，同时限制了其宽度的增加。相较于没有生物膜影响的潮滩，潮沟的平均深度增加，总面积减小，总长度增加，平均宽度减小，总体积增加。研究结果有助于加深对生物膜在潮滩地貌塑造中的作用机制认识，为海岸带保护与生态修复工程提供科学依据。
河口海岸潮滩湿地是一个复杂的生态系统，其地貌的形成和演变是水动力、泥沙输移和生物过程等多种因子相互作用的结果，特别是，探究潮滩生物过程并阐明其生物-物理效应是当前海洋科学领域研究的热点和难点。本文聚焦微生物生物膜，构建了耦合生物膜与水动力、沉积物输移、地貌演变的二维生物动力地貌模型，探究了生物膜在潮滩泥沙输移和地貌演变中发挥的作用。利用文献数据验证生物动力地貌模型，模型结果与文献数据吻合较好，表明所构建的模型可以较好地模拟出生物膜的增长规律及年际变化情况。结果表明，当水动力较弱时，在有生物膜作用的潮滩上，潮沟向陆侧延伸更充分，呈现出树杈状分布，潮间带区域的潮沟两侧分布有生物膜。通过对潮沟形态进行定量分析，发现生物膜的存在促进了潮沟数量增加，并向纵深方向发展，同时限制了其宽度的增加。相较于没有生物膜影响的潮滩，潮沟的平均深度增加，总面积减小，总长度增加，平均宽度减小，总体积增加。研究结果有助于加深对生物膜在潮滩地貌塑造中的作用机制认识，为海岸带保护与生态修复工程提供科学依据。
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doi: 10.12284/hyxb2024028
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大西洋水是北冰洋内部最重要的储热层，而西北冰洋楚科奇边陲区域是大西洋水进入加拿大海盆的关键海域，研究大西洋水在楚科奇边陲区域的变化能深入揭示大西洋水对北冰洋的影响。本文收集整理并校正1999−2021年的大量历史水文数据，探讨了近年来在波弗特流涡加强和摆动背景下，大西洋水、太平洋冬季水和双扩散阶梯结构在西北冰洋楚科奇边陲区域的时空变化。结果表明，在研究时段内楚科奇边陲区域出现了3次大西洋水暖异常信号，出现时间分别在2000年、2012年和2018年，异常暖水核心处的位温均超过1℃。太平洋冬季水核心和大西洋水核心间垂向平均热含量在楚科奇边陲区域中部和东部显著升高，主要归因于太平洋冬季水核心位温的增加。太平洋冬季水核心深度对波弗特流涡变化的响应相比大西洋水更显著。太平洋冬季水核心位温与大西洋水核心位温的联动变化调制着双扩散阶梯结构的变化。加拿大海盆内的双扩散阶梯结构呈现出从大阶梯结构向小阶梯结构过渡、直至大范围消亡的演变。该过程的主要调控机制为大西洋水核心位温的降低以及其上界面层化的增强抑制了垂向混合。
大西洋水是北冰洋内部最重要的储热层，而西北冰洋楚科奇边陲区域是大西洋水进入加拿大海盆的关键海域，研究大西洋水在楚科奇边陲区域的变化能深入揭示大西洋水对北冰洋的影响。本文收集整理并校正1999−2021年的大量历史水文数据，探讨了近年来在波弗特流涡加强和摆动背景下，大西洋水、太平洋冬季水和双扩散阶梯结构在西北冰洋楚科奇边陲区域的时空变化。结果表明，在研究时段内楚科奇边陲区域出现了3次大西洋水暖异常信号，出现时间分别在2000年、2012年和2018年，异常暖水核心处的位温均超过1℃。太平洋冬季水核心和大西洋水核心间垂向平均热含量在楚科奇边陲区域中部和东部显著升高，主要归因于太平洋冬季水核心位温的增加。太平洋冬季水核心深度对波弗特流涡变化的响应相比大西洋水更显著。太平洋冬季水核心位温与大西洋水核心位温的联动变化调制着双扩散阶梯结构的变化。加拿大海盆内的双扩散阶梯结构呈现出从大阶梯结构向小阶梯结构过渡、直至大范围消亡的演变。该过程的主要调控机制为大西洋水核心位温的降低以及其上界面层化的增强抑制了垂向混合。
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近年来自然过程和人类活动显著改变了黄河入海流路以及近岸地貌格局，而剧烈的地貌演变对近岸水动力环境的影响尚未得到充分研究。为厘清近30年来黄河三角洲近岸水文动力格局对地貌演变的响应过程，本文基于Landsat系列遥感影像和多期测深数据，分析了1992–2020年黄河三角洲岸线和地形变化，并采用TELEMAC-2D建立了多套覆盖整个渤海的数值模型，研究了地貌演变对黄河三角洲邻近海域潮汐动力的影响及其沉积效应。结果表明，黄河三角洲近岸冲淤格局呈现显著的时空异质性，分布多个淤积和侵蚀中心，且2000–2020年南侧老清水沟外侵蚀中心向南移动9.6 km，1992–2015年北侧刁口河口外侵蚀中心东移6.4 km。中长时间尺度黄河三角洲岸线和地形变化主导了潮汐动态，三角洲北部刁口河口近岸潮差减小，清水沟河口外潮差增大，–5 m水深处的潮差变化增大幅度达0.27 m；黄河口近岸K1分潮振幅显著增加，M2分潮振幅明显减小，东营港附近无潮点向东迁移3.8 km。刁口河口和老河口外高流速区持续减弱，现行河口外逐渐发育形成另一高流速区，持续稳定的高流速区造成了水下三角洲的冲刷，南北侧高流速区沉积物粗化。
近年来自然过程和人类活动显著改变了黄河入海流路以及近岸地貌格局，而剧烈的地貌演变对近岸水动力环境的影响尚未得到充分研究。为厘清近30年来黄河三角洲近岸水文动力格局对地貌演变的响应过程，本文基于Landsat系列遥感影像和多期测深数据，分析了1992–2020年黄河三角洲岸线和地形变化，并采用TELEMAC-2D建立了多套覆盖整个渤海的数值模型，研究了地貌演变对黄河三角洲邻近海域潮汐动力的影响及其沉积效应。结果表明，黄河三角洲近岸冲淤格局呈现显著的时空异质性，分布多个淤积和侵蚀中心，且2000–2020年南侧老清水沟外侵蚀中心向南移动9.6 km，1992–2015年北侧刁口河口外侵蚀中心东移6.4 km。中长时间尺度黄河三角洲岸线和地形变化主导了潮汐动态，三角洲北部刁口河口近岸潮差减小，清水沟河口外潮差增大，–5 m水深处的潮差变化增大幅度达0.27 m；黄河口近岸K1分潮振幅显著增加，M2分潮振幅明显减小，东营港附近无潮点向东迁移3.8 km。刁口河口和老河口外高流速区持续减弱，现行河口外逐渐发育形成另一高流速区，持续稳定的高流速区造成了水下三角洲的冲刷，南北侧高流速区沉积物粗化。
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doi: 10.12284/hyxb2024058
摘要:
研究环境DNA鉴定底栖生物评价生态质量状况的应用潜力，采集17份鸭绿江口底栖生物样品，分别利用环境DNA与形态学鉴定并对所得生态质量评价指数（AMBI、BENTIX、香浓维纳H'、M-AMBI）进行比较分析。结果显示：环境DNA鉴定生物隶属于10纲16目19科20属22种、形态学鉴定生物隶属于9纲27目43科55属57种，共有生物10种；两种鉴定方法得出的AMBI指数间（R = 0.428，p = 0.043，y = 0.32x + 1.08）、BENTIX指数间（R = 0.430，p = 0.043，y = 0.28x + 3.59）存在显著一致性，而香浓维纳H'指数间存在显著差异性；两种鉴定方法得出的AMBI等级间、M-AMBI等级间相似性较高，分别为51.02%、44.90%；两种鉴定方法得出的AMBI与M-AMBI等级更符合实际情况，且评价鸭绿江口整体生态质量状况为良。本研究表明基于环境DNA鉴定底栖生物评价生态质量状况，在海洋环境监测调查中具有较高的应用潜力。
研究环境DNA鉴定底栖生物评价生态质量状况的应用潜力，采集17份鸭绿江口底栖生物样品，分别利用环境DNA与形态学鉴定并对所得生态质量评价指数（AMBI、BENTIX、香浓维纳H'、M-AMBI）进行比较分析。结果显示：环境DNA鉴定生物隶属于10纲16目19科20属22种、形态学鉴定生物隶属于9纲27目43科55属57种，共有生物10种；两种鉴定方法得出的AMBI指数间（R = 0.428，p = 0.043，y = 0.32x + 1.08）、BENTIX指数间（R = 0.430，p = 0.043，y = 0.28x + 3.59）存在显著一致性，而香浓维纳H'指数间存在显著差异性；两种鉴定方法得出的AMBI等级间、M-AMBI等级间相似性较高，分别为51.02%、44.90%；两种鉴定方法得出的AMBI与M-AMBI等级更符合实际情况，且评价鸭绿江口整体生态质量状况为良。本研究表明基于环境DNA鉴定底栖生物评价生态质量状况，在海洋环境监测调查中具有较高的应用潜力。
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针对北极融冰期的海冰密集度反演，并改善全球导航卫星系统反射测量（GNSS-R）对海水的海冰密集度高估问题，本文提出一种利用机器学习算法生成高时空分辨率的融冰期海冰密集度估算方法，提取GNSS-R时延多普勒图（DDM）的特征参数，并结合海表温度数据建立LightGBM模型，将反演结果与参考海冰密集度值进行相关性分析和评估。本文的模型结果与OSI SAF的海冰密集度产品显示出较好的一致性，相关系数、平均绝对误差和均方根误差分别为0.965、0.061和0.090，该方法能够实现对北极海冰边缘区的海冰密集度高精度估计。
针对北极融冰期的海冰密集度反演，并改善全球导航卫星系统反射测量（GNSS-R）对海水的海冰密集度高估问题，本文提出一种利用机器学习算法生成高时空分辨率的融冰期海冰密集度估算方法，提取GNSS-R时延多普勒图（DDM）的特征参数，并结合海表温度数据建立LightGBM模型，将反演结果与参考海冰密集度值进行相关性分析和评估。本文的模型结果与OSI SAF的海冰密集度产品显示出较好的一致性，相关系数、平均绝对误差和均方根误差分别为0.965、0.061和0.090，该方法能够实现对北极海冰边缘区的海冰密集度高精度估计。
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doi: 10.12284/hyxb2024042
摘要:
为探究瓯江口海域浮游动物群落结构与环境因子的相关性，分别于2021年3月（冬季）、5月（春季）、8月（夏季）、11月（秋季）对瓯江口海域的浮游动物及海水温度、盐度、叶绿素a浓度等环境因子进行了4个航次的调查。结果显示共鉴定出浮游动物78种，其中包括16种浮游幼虫，隶属于8门14大类，夏季物种数最丰富（47种），冬季物种数最低（23种），优势种（Y ≥ 0.02）有17种，其中桡足类占8种，如中华哲水蚤（Calanus sinicus）、中华华哲水蚤（Sinocalanus sinensis）、太平洋纺锤水蚤（Acartia pacifica）和背针胸刺水蚤（Centropages dorsispinatus）等。浮游动物的年平均丰度为（162.95 ± 310.96）ind./m3，年平均生物量为（118.85 ± 62.80）mg/m3，存在明显的季节变化差异，春季丰度和生物量最高，秋季最低；冬季丰度比夏季高，生物量低于夏季。浮游动物Shannon-Wiener多样性指数（H'）、Pielou均匀度指数（J'）和浮游动物Margalef丰富度指数（D）年平均值分别为1.500 ± 0.702、0.656 ± 0.270和2.301 ± 1.087。Spearman相关性分析和CCA典范对应分析结果表明，海水温度、盐度、叶绿素a浓度和浮游植物丰度是影响瓯江口海域浮游动物优势丰度的重要环境因素。这为瓯江口环境季节变化对浮游动物的影响研究提供科学参考依据，为瓯江口生物资源的可持续发展提供基础资料和理论依据。
为探究瓯江口海域浮游动物群落结构与环境因子的相关性，分别于2021年3月（冬季）、5月（春季）、8月（夏季）、11月（秋季）对瓯江口海域的浮游动物及海水温度、盐度、叶绿素a浓度等环境因子进行了4个航次的调查。结果显示共鉴定出浮游动物78种，其中包括16种浮游幼虫，隶属于8门14大类，夏季物种数最丰富（47种），冬季物种数最低（23种），优势种（Y ≥ 0.02）有17种，其中桡足类占8种，如中华哲水蚤（Calanus sinicus）、中华华哲水蚤（Sinocalanus sinensis）、太平洋纺锤水蚤（Acartia pacifica）和背针胸刺水蚤（Centropages dorsispinatus）等。浮游动物的年平均丰度为（162.95 ± 310.96）ind./m3，年平均生物量为（118.85 ± 62.80）mg/m3，存在明显的季节变化差异，春季丰度和生物量最高，秋季最低；冬季丰度比夏季高，生物量低于夏季。浮游动物Shannon-Wiener多样性指数（H'）、Pielou均匀度指数（J'）和浮游动物Margalef丰富度指数（D）年平均值分别为1.500 ± 0.702、0.656 ± 0.270和2.301 ± 1.087。Spearman相关性分析和CCA典范对应分析结果表明，海水温度、盐度、叶绿素a浓度和浮游植物丰度是影响瓯江口海域浮游动物优势丰度的重要环境因素。这为瓯江口环境季节变化对浮游动物的影响研究提供科学参考依据，为瓯江口生物资源的可持续发展提供基础资料和理论依据。
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doi: 10.12284/hyxb2024038
摘要:
为了解南麂列岛附近海域底栖贝类群落特征及分布情况，于2022年10月（秋季）、2023年3月（春季）对南麂列岛周围海域进行底栖贝类的拖网调查。结果表明：共捕获底栖贝类49种，隶属2纲6目17科，春季底栖贝类平均丰度为（2 429 ± 2 038）ind./Agt ，平均生物量为（4 849.79 ± 2 513.84）g/Agt；秋季底栖贝类平均丰度为（1 149 ± 1 589）ind/Agt，平均生物量为（4 985.30 ± 2 159.23）g/Agt，主要优势种为棒锥螺Turritella bacillum、浅缝骨螺Murex trapa、结蚶Tegillarca nodifera、杰氏裁判螺Inquisitor jeffreysii、习见赤蛙螺Bufonaria rana、中华衲螺Cancellaria sinensis、白带三角口螺Trigonaphera bocageana，其中棒锥螺是春季和秋季共有优势种，且优势度均远高于其他种；该海域贝类群落优势种较稳定，群落的功能和性质由少数种类控制。本研究为南麂列岛海洋生态系统动态变化过程提供参考依据，为海洋生态环境保护提供基础资料。
为了解南麂列岛附近海域底栖贝类群落特征及分布情况，于2022年10月（秋季）、2023年3月（春季）对南麂列岛周围海域进行底栖贝类的拖网调查。结果表明：共捕获底栖贝类49种，隶属2纲6目17科，春季底栖贝类平均丰度为（2 429 ± 2 038）ind./Agt ，平均生物量为（4 849.79 ± 2 513.84）g/Agt；秋季底栖贝类平均丰度为（1 149 ± 1 589）ind/Agt，平均生物量为（4 985.30 ± 2 159.23）g/Agt，主要优势种为棒锥螺Turritella bacillum、浅缝骨螺Murex trapa、结蚶Tegillarca nodifera、杰氏裁判螺Inquisitor jeffreysii、习见赤蛙螺Bufonaria rana、中华衲螺Cancellaria sinensis、白带三角口螺Trigonaphera bocageana，其中棒锥螺是春季和秋季共有优势种，且优势度均远高于其他种；该海域贝类群落优势种较稳定，群落的功能和性质由少数种类控制。本研究为南麂列岛海洋生态系统动态变化过程提供参考依据，为海洋生态环境保护提供基础资料。
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doi: 10.12284/hyxb2024000
摘要:
海滩养护作为一种广泛应用的软式海岸防护手段，可以有效缓解人工岛建设引起的海滩侵蚀问题。本文以海口湾人工岛波影区两侧养护海滩为例，基于补沙后两月一次的剖面地形和岸线监测数据，利用经验正交函数、数字岸线分析系统等方法，分析了海滩蚀淤变化特征及其控制因素。经验正交函数分析结果表明，前两个特征值方差总占比超过90%，可以反应海滩的主要时空变化。第一空间模态的极值区域位于滩肩外缘线至平均海平面之间，且波影区两侧养护海滩与波影区天然海滩演变模式存在显著差异，时间模态显示养护海滩在补沙后4个月变化最为显著，之后剖面变化减弱；第二空间模态显示台风对海滩剖面造成了一定影响，导致波影区海滩滩肩上的低洼位置由于泥沙淤积被填平。研究发现，海口湾养护海滩在人工岛影响下的演变特征可分为两个阶段，第一阶段是人工补沙的海滩剖面向平衡状态不断调整，平衡时间为4个月，该阶段以横向输沙为主；第二阶段是受人工岛的影响，形成由人工岛东西两侧向波影区运移的沿岸输沙，该阶段以纵向输沙为主。当前海口湾养护海滩岸线仍未达到平衡状态，未来人工岛后方波影区两侧海滩仍将不断蚀退，而波影区海滩将向海淤积约690 m，直至达到平衡稳定状态。本研究可为相似类型的海滩演变分析及保护修复提供一定的参考。
海滩养护作为一种广泛应用的软式海岸防护手段，可以有效缓解人工岛建设引起的海滩侵蚀问题。本文以海口湾人工岛波影区两侧养护海滩为例，基于补沙后两月一次的剖面地形和岸线监测数据，利用经验正交函数、数字岸线分析系统等方法，分析了海滩蚀淤变化特征及其控制因素。经验正交函数分析结果表明，前两个特征值方差总占比超过90%，可以反应海滩的主要时空变化。第一空间模态的极值区域位于滩肩外缘线至平均海平面之间，且波影区两侧养护海滩与波影区天然海滩演变模式存在显著差异，时间模态显示养护海滩在补沙后4个月变化最为显著，之后剖面变化减弱；第二空间模态显示台风对海滩剖面造成了一定影响，导致波影区海滩滩肩上的低洼位置由于泥沙淤积被填平。研究发现，海口湾养护海滩在人工岛影响下的演变特征可分为两个阶段，第一阶段是人工补沙的海滩剖面向平衡状态不断调整，平衡时间为4个月，该阶段以横向输沙为主；第二阶段是受人工岛的影响，形成由人工岛东西两侧向波影区运移的沿岸输沙，该阶段以纵向输沙为主。当前海口湾养护海滩岸线仍未达到平衡状态，未来人工岛后方波影区两侧海滩仍将不断蚀退，而波影区海滩将向海淤积约690 m，直至达到平衡稳定状态。本研究可为相似类型的海滩演变分析及保护修复提供一定的参考。
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doi: 10.12284/hyxb2024054
摘要:
大气210Po、210Bi和210Pb的沉降通量是海洋中核素示踪颗粒物动力学过程（颗粒有机碳输出、颗粒物输运）的基础参数，为揭示我国近海地区210Po、210Bi和210Pb活度浓度的时空变化规律并估算其沉降入海通量，本文于2016年9月至2017年2月和2021年9-12月分别对上海及厦门地区近地表大气气溶胶中210Po、210Pb和210Bi的活度浓度进行了连续观测；基于210Po/210Pb和210Bi/210Pb两种示踪法计算了气溶胶颗粒物的滞留时间，并利用一维简单气溶胶沉降速率模型估算了3种核素以大气沉降方式输入东海的通量。结果显示，2016年上海秋冬两季210Po、210Bi、210Pb 3种核素活度浓度的变化范围分别为0.11～1.27 mBq/m3、0.45～1.83 mBq/m3和1.12～6.10 mBq/m3；2021年秋季厦门210Po、210Bi、210Pb 3种核素活度浓度的变化范围分别为0.05～0.85 mBq/m3、0.61～2.42 mBq/m3、0.18～1.32 mBq/m3，上海近地表气溶胶中3种核素的活度浓度秋季平均值比厦门地区高。利用210Po-210Pb和210Bi-210Pb活度比计算得到上海和厦门近地面大气的气溶胶滞留时间存在显著差异，基于210Po-210Pb计算上海气溶胶滞留时间均值为（94 ± 54）d，基于210Po-210Pb计算上海气溶胶滞留时间均值为（6.4 ± 4.8）d，造成这种差异的原因很可能是由于两种示踪法本身具有的系统性差异。本文基于一维简易气溶胶沉降速率模型估算了上海地区的210Pb、210Bi和210Po的大气沉降入东海的通量，其在秋季期间的变化范围分别为0.1～26.35 Bq/(m2·d)、0.04～7.91 Bq/(m2·d)和0.01～5.49 Bq/(m2·d)。基于模型估算的210Po、210Bi和210Pb沉降通量与研究区域的实际观测值接近一致，表明利用一维简易气溶胶沉降速率模型间接估算法在替代观测站直测核素的沉降入海通量方面具有一定可行性。
大气210Po、210Bi和210Pb的沉降通量是海洋中核素示踪颗粒物动力学过程（颗粒有机碳输出、颗粒物输运）的基础参数，为揭示我国近海地区210Po、210Bi和210Pb活度浓度的时空变化规律并估算其沉降入海通量，本文于2016年9月至2017年2月和2021年9-12月分别对上海及厦门地区近地表大气气溶胶中210Po、210Pb和210Bi的活度浓度进行了连续观测；基于210Po/210Pb和210Bi/210Pb两种示踪法计算了气溶胶颗粒物的滞留时间，并利用一维简单气溶胶沉降速率模型估算了3种核素以大气沉降方式输入东海的通量。结果显示，2016年上海秋冬两季210Po、210Bi、210Pb 3种核素活度浓度的变化范围分别为0.11～1.27 mBq/m3、0.45～1.83 mBq/m3和1.12～6.10 mBq/m3；2021年秋季厦门210Po、210Bi、210Pb 3种核素活度浓度的变化范围分别为0.05～0.85 mBq/m3、0.61～2.42 mBq/m3、0.18～1.32 mBq/m3，上海近地表气溶胶中3种核素的活度浓度秋季平均值比厦门地区高。利用210Po-210Pb和210Bi-210Pb活度比计算得到上海和厦门近地面大气的气溶胶滞留时间存在显著差异，基于210Po-210Pb计算上海气溶胶滞留时间均值为（94 ± 54）d，基于210Po-210Pb计算上海气溶胶滞留时间均值为（6.4 ± 4.8）d，造成这种差异的原因很可能是由于两种示踪法本身具有的系统性差异。本文基于一维简易气溶胶沉降速率模型估算了上海地区的210Pb、210Bi和210Po的大气沉降入东海的通量，其在秋季期间的变化范围分别为0.1～26.35 Bq/(m2·d)、0.04～7.91 Bq/(m2·d)和0.01～5.49 Bq/(m2·d)。基于模型估算的210Po、210Bi和210Pb沉降通量与研究区域的实际观测值接近一致，表明利用一维简易气溶胶沉降速率模型间接估算法在替代观测站直测核素的沉降入海通量方面具有一定可行性。
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doi: 10.12284/hyxb2024048
摘要:
“精灵圈”是海岸带盐沼植被生态系统中的一种“空间自组织”结构，对盐沼湿地的生产力、稳定性和恢复力有重要影响。无人机影像是实现“精灵圈”空间位置高精度识别及解译其时空演化趋势与规律的重要数据源，但“精灵圈”像素与背景像素在色彩信息和外形特征上差异较小，如何从二维影像中智能精准地识别“精灵圈”像素并对识别的单个像素形成个体“精灵圈”是目前的技术难点。本文提出了一种结合分割万物模型（Segment Anything Model，SAM）视觉分割模型与随机森林机器学习的无人机影像“精灵圈”分割及分类方法，实现了单个“精灵圈”的识别和提取。首先，通过构建索伦森-骰子系数（Sørensen-Dice coefficient，Dice）和交并比（Intersection over Union，IOU）评价指标，从SAM中筛选预训练模型并对其参数进行优化，实现全自动影像分割，得到无属性信息的分割掩码/分割类；然后，利用红、绿、蓝（RGB）三通道信息及空间二维坐标将分割掩码与原图像进行信息匹配，构造分割掩码的特征指标，并根据袋外数据（Out of Bag，OOB）误差减少及特征分布规律对特征进行分析和筛选；最后，利用筛选的特征对随机森林模型进行训练，实现“精灵圈”植被、普通植被和光滩的自动识别与分类。实验结果表明：本文方法“精灵圈”平均正确提取率96.1%，平均错误提取率为9.5%，为精准刻画“精灵圈”时空格局及海岸带无人机遥感图像处理提供了方法和技术支撑。
“精灵圈”是海岸带盐沼植被生态系统中的一种“空间自组织”结构，对盐沼湿地的生产力、稳定性和恢复力有重要影响。无人机影像是实现“精灵圈”空间位置高精度识别及解译其时空演化趋势与规律的重要数据源，但“精灵圈”像素与背景像素在色彩信息和外形特征上差异较小，如何从二维影像中智能精准地识别“精灵圈”像素并对识别的单个像素形成个体“精灵圈”是目前的技术难点。本文提出了一种结合分割万物模型（Segment Anything Model，SAM）视觉分割模型与随机森林机器学习的无人机影像“精灵圈”分割及分类方法，实现了单个“精灵圈”的识别和提取。首先，通过构建索伦森-骰子系数（Sørensen-Dice coefficient，Dice）和交并比（Intersection over Union，IOU）评价指标，从SAM中筛选预训练模型并对其参数进行优化，实现全自动影像分割，得到无属性信息的分割掩码/分割类；然后，利用红、绿、蓝（RGB）三通道信息及空间二维坐标将分割掩码与原图像进行信息匹配，构造分割掩码的特征指标，并根据袋外数据（Out of Bag，OOB）误差减少及特征分布规律对特征进行分析和筛选；最后，利用筛选的特征对随机森林模型进行训练，实现“精灵圈”植被、普通植被和光滩的自动识别与分类。实验结果表明：本文方法“精灵圈”平均正确提取率96.1%，平均错误提取率为9.5%，为精准刻画“精灵圈”时空格局及海岸带无人机遥感图像处理提供了方法和技术支撑。
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doi: 10.12284/hyxb2024056
摘要:
为明确烟台长岛海洋牧场大型底栖动物群落组成及其分布特征，评估海洋牧场对大型底栖动物的影响，2022年10月在该海域牧场内外设置采样站位，开展大型底栖动物调查，并进行大型底栖动物群落特征分析。本航次共采集和鉴定了88种大型底栖动物，牧场内和对照区物种数量相近，但优势类群不同。在牧场内共鉴定出了70种，以软体动物为优势类群，对照区有69种，以环节动物为优势类群。共发现8种优势种，其中牧场内3种软体动物，对照区有6种，包括软体动物2种、棘皮动物1种和环节动物3种。大型底栖动物的平均丰度和生物量牧场内均显著高于对照区，但Margalef物种丰富度指数（d）、Pielou均匀度指数（J'）和Shannon-Wiener多样性指数（H'）在牧场内外相差较小。聚类分析（CLUSTER）和非度量多维标度排序分析（NMDS）结果表明，海洋牧场内外各站位相似性程度较低。AMBI和m-AMBI分析显示，研究海域总体受污染扰动较小，表明底栖生态健康较好。结合历史资料发现，调查区域大型底栖动物群落物种丰度和生物量均有较大增加，表明海洋牧场的发展对大型底栖动物群落的生长发育有一定程度的影响。
为明确烟台长岛海洋牧场大型底栖动物群落组成及其分布特征，评估海洋牧场对大型底栖动物的影响，2022年10月在该海域牧场内外设置采样站位，开展大型底栖动物调查，并进行大型底栖动物群落特征分析。本航次共采集和鉴定了88种大型底栖动物，牧场内和对照区物种数量相近，但优势类群不同。在牧场内共鉴定出了70种，以软体动物为优势类群，对照区有69种，以环节动物为优势类群。共发现8种优势种，其中牧场内3种软体动物，对照区有6种，包括软体动物2种、棘皮动物1种和环节动物3种。大型底栖动物的平均丰度和生物量牧场内均显著高于对照区，但Margalef物种丰富度指数（d）、Pielou均匀度指数（J'）和Shannon-Wiener多样性指数（H'）在牧场内外相差较小。聚类分析（CLUSTER）和非度量多维标度排序分析（NMDS）结果表明，海洋牧场内外各站位相似性程度较低。AMBI和m-AMBI分析显示，研究海域总体受污染扰动较小，表明底栖生态健康较好。结合历史资料发现，调查区域大型底栖动物群落物种丰度和生物量均有较大增加，表明海洋牧场的发展对大型底栖动物群落的生长发育有一定程度的影响。
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doi: 10.12284/hyxb2024030
摘要:
滨海湿地具有重要的经济价值与生态价值，快速准确地监测其现状对滨海湿地资源的保护和管理具有重要意义。由于潮汐动态变化、植被光谱相似性以及云覆盖等因素的影响，滨海湿地的遥感监测具有较大挑战。本文提出了一个综合考虑潮位变化及植被物候特征的滨海湿地遥感分类方法，基于GEE（Google Earth Engine）平台，首先引入Fmask（Function of mask）算法进行云检测与去云处理，然后利用S-G（Savitzky-Golay）滤波算法重构NDVI时间序列数据，提取植被物候特征参数，采用随机森林算法实现互花米草（Spartina alterniflora）、芦苇（Phragmites australis）、碱蓬（Suaeda salsa）与茅草（Imperata cylindrica）4种湿地植被类型的提取；最后利用最大光谱指数合成算法 (Maximum Spectral Index Composite, MSIC) 生成最高与最低潮位合成影像，结合大津算法（Otsu）提取光滩与海水，实现滨海湿地的精细化遥感分类。研究结果表明，生长季开始时间、生长季结束时间、生长季时长、基准值、振幅、小季节积分是区分滨海湿地植被的重要植被物候特征参数。利用本方法对盐城滨海湿地进行分类，湿地总体分类精度达96.50%，Kappa系数为0.957 1，湿地植被中互花米草的使用者精度最高，为96.59%；其次是芦苇与碱蓬；茅草最低，为93.55%。与面向对象分类相比，本方法不仅能够提取完整的光滩范围，而且将总体精度提高10.25%，体现出植被物候特征在滨海湿地动态变化遥感监测中的应用潜力。
滨海湿地具有重要的经济价值与生态价值，快速准确地监测其现状对滨海湿地资源的保护和管理具有重要意义。由于潮汐动态变化、植被光谱相似性以及云覆盖等因素的影响，滨海湿地的遥感监测具有较大挑战。本文提出了一个综合考虑潮位变化及植被物候特征的滨海湿地遥感分类方法，基于GEE（Google Earth Engine）平台，首先引入Fmask（Function of mask）算法进行云检测与去云处理，然后利用S-G（Savitzky-Golay）滤波算法重构NDVI时间序列数据，提取植被物候特征参数，采用随机森林算法实现互花米草（Spartina alterniflora）、芦苇（Phragmites australis）、碱蓬（Suaeda salsa）与茅草（Imperata cylindrica）4种湿地植被类型的提取；最后利用最大光谱指数合成算法 (Maximum Spectral Index Composite, MSIC) 生成最高与最低潮位合成影像，结合大津算法（Otsu）提取光滩与海水，实现滨海湿地的精细化遥感分类。研究结果表明，生长季开始时间、生长季结束时间、生长季时长、基准值、振幅、小季节积分是区分滨海湿地植被的重要植被物候特征参数。利用本方法对盐城滨海湿地进行分类，湿地总体分类精度达96.50%，Kappa系数为0.957 1，湿地植被中互花米草的使用者精度最高，为96.59%；其次是芦苇与碱蓬；茅草最低，为93.55%。与面向对象分类相比，本方法不仅能够提取完整的光滩范围，而且将总体精度提高10.25%，体现出植被物候特征在滨海湿地动态变化遥感监测中的应用潜力。
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江苏海域作为全国海上风电重点建设海域，走向远海是未来发展的主趋势，外海开敞海域涌浪成分较多，海浪谱往往以双峰谱的形式出现，因此双峰谱海浪的谱型特征需要进一步深入研究，为海上施工提供参考依据。基于浮标测站2018年全年观测数据，经过异常值检验、双峰谱识别后得到1 223笔双峰谱数据，进而研究江苏海域波浪双峰谱谱型特征，对比不同典型双峰谱谱型并展开实测双峰谱的拟合，提出了修正谱宽参量，探究了修正系数、峰升高因子、谱宽参量间的依赖关系，得到了双峰谱拟合谱型表达式。结果表明：基于北大西洋海域提出Ochi-Hubble谱系及基于挪威海域提出的Torsethaugen谱并不适用于江苏海域双峰谱谱型，本文提出的双峰JONSWAP拟合谱具有自适应性，可以科学合理地描述江苏海域双峰谱谱型，并推广应用于不同风场、地形条件的海域中。
江苏海域作为全国海上风电重点建设海域，走向远海是未来发展的主趋势，外海开敞海域涌浪成分较多，海浪谱往往以双峰谱的形式出现，因此双峰谱海浪的谱型特征需要进一步深入研究，为海上施工提供参考依据。基于浮标测站2018年全年观测数据，经过异常值检验、双峰谱识别后得到1 223笔双峰谱数据，进而研究江苏海域波浪双峰谱谱型特征，对比不同典型双峰谱谱型并展开实测双峰谱的拟合，提出了修正谱宽参量，探究了修正系数、峰升高因子、谱宽参量间的依赖关系，得到了双峰谱拟合谱型表达式。结果表明：基于北大西洋海域提出Ochi-Hubble谱系及基于挪威海域提出的Torsethaugen谱并不适用于江苏海域双峰谱谱型，本文提出的双峰JONSWAP拟合谱具有自适应性，可以科学合理地描述江苏海域双峰谱谱型，并推广应用于不同风场、地形条件的海域中。
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基于非静压模型SWASH，建立数值波浪水槽，通过设置有无红树林的对比实验，系统研究了波浪-红树林-直立堤相互作用时的水动力特性，并分析了波陡、相对水深、厄塞尔数、红树林长度、密度、特征直径等因素对直立堤堤前波高、迎浪面最大波压力的影响。研究结果表明：无红树林时Goda公式无法准确估算直立堤上的冲击荷载；在模型比尺为1∶10的数值实验中，2 m宽的堤前红树林可使波高衰减6%～45%，波压力衰减11%～74%，然而，在相对波高较大且红树林特征参数较小时会引起堤前波高增大4%～26%；在本文考虑的水力条件下，最大波压力随波陡减小而减小58%～93%，随相对水深增大而减小42%～72%，随厄塞尔数减小而减小87%～96%；堤前波高和波压力衰减率随红树林宽度、密度及特征直径的增加而非线性增加。研究结果可为进一步认识红树林的消浪效应及红树林生态系统与海堤组合的海岸防护工程的设计与规划提供科学的依据。
基于非静压模型SWASH，建立数值波浪水槽，通过设置有无红树林的对比实验，系统研究了波浪-红树林-直立堤相互作用时的水动力特性，并分析了波陡、相对水深、厄塞尔数、红树林长度、密度、特征直径等因素对直立堤堤前波高、迎浪面最大波压力的影响。研究结果表明：无红树林时Goda公式无法准确估算直立堤上的冲击荷载；在模型比尺为1∶10的数值实验中，2 m宽的堤前红树林可使波高衰减6%～45%，波压力衰减11%～74%，然而，在相对波高较大且红树林特征参数较小时会引起堤前波高增大4%～26%；在本文考虑的水力条件下，最大波压力随波陡减小而减小58%～93%，随相对水深增大而减小42%～72%，随厄塞尔数减小而减小87%～96%；堤前波高和波压力衰减率随红树林宽度、密度及特征直径的增加而非线性增加。研究结果可为进一步认识红树林的消浪效应及红树林生态系统与海堤组合的海岸防护工程的设计与规划提供科学的依据。
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利用多种观测数据、再分析数据和后向追踪模式，分析了2019年9号台风Lekima影响黄海北部期间发生的一次海雾过程，结果表明台风影响下的环流形势是此次海雾形成并影响沿海的决定性因素。来自黄海南部的暖湿气团在台风中心右侧较冷的海面凝结成雾，台风中心右侧区域的偏南气流不仅使黄海南部的暖湿空气不断向北输送，为海雾的形成和发展提供充足的水汽，同时其从黄海西岸带来的暖气团和台风中心区域的下沉气流在雾区上空形成了显著逆温层，在大气边界层内形成了“上稳下湍”的层结结构，也有利于海雾在岸滨及内陆地区的维持和发展。而台风后部水平风转向和台风中心外围增强的水平风加强了大气边界层底部的垂直风切变，从而导致的湍流混合增强和大气边界层稳定度下降是引发海雾消散的重要原因。
利用多种观测数据、再分析数据和后向追踪模式，分析了2019年9号台风Lekima影响黄海北部期间发生的一次海雾过程，结果表明台风影响下的环流形势是此次海雾形成并影响沿海的决定性因素。来自黄海南部的暖湿气团在台风中心右侧较冷的海面凝结成雾，台风中心右侧区域的偏南气流不仅使黄海南部的暖湿空气不断向北输送，为海雾的形成和发展提供充足的水汽，同时其从黄海西岸带来的暖气团和台风中心区域的下沉气流在雾区上空形成了显著逆温层，在大气边界层内形成了“上稳下湍”的层结结构，也有利于海雾在岸滨及内陆地区的维持和发展。而台风后部水平风转向和台风中心外围增强的水平风加强了大气边界层底部的垂直风切变，从而导致的湍流混合增强和大气边界层稳定度下降是引发海雾消散的重要原因。
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基于巴厘岛北部海域海洋内波卫星遥感观测与数值模拟结果，本文对4·21印尼潜艇失踪事件原因进行了初步分析。结果表明，在印尼潜艇失事海域和时间，源于龙目海峡的海洋内波向北传播并广泛分布于巴厘岛北部海域，振幅可达50 m。潜艇很可能遭遇了大振幅海洋内波发生“掉深”而导致失事。
基于巴厘岛北部海域海洋内波卫星遥感观测与数值模拟结果，本文对4·21印尼潜艇失踪事件原因进行了初步分析。结果表明，在印尼潜艇失事海域和时间，源于龙目海峡的海洋内波向北传播并广泛分布于巴厘岛北部海域，振幅可达50 m。潜艇很可能遭遇了大振幅海洋内波发生“掉深”而导致失事。
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摘要(2803)
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海洋初级生产力决定海洋渔业资源的潜在产量，我国应用海洋初级生产力方法估算渔业资源量亦已取得不少研究成果，但海洋生态系统中的营养控制机制复杂多样，将影响海洋初级生产力与鱼类资源量的关系。本文利用中国大型灯光围网渔业在东海南部渔场的鲐鱼（Scomber japonicus）捕捞数据与海洋净初级生产力的遥感资料分析了鲐鱼资源量变化与净初级生产力的关系，探讨了其生态系统营养控制机制。研究结果表明，净初级生产力与标准化CPUE（Catch Per Unit Effort）不存在显著的线性关系（P>0.05），但呈显著非线性关系（P<0.05），且这种非线性关系表现为倒抛物线，即鲐鱼资源量随净初级生产力的增加而提高，但当净初级生产力进一步增加，鲐鱼资源量则呈下降趋势。净初级生产力与标准化CPUE呈显著的倒抛物线关系表明生态系统存在上行控制机制，但并非受该机制完全控制。种间竞争或浮游动物资源量的变动均可能引起鲐鱼资源的相对丰度与净初级生产力呈倒抛物线关系。
海洋初级生产力决定海洋渔业资源的潜在产量，我国应用海洋初级生产力方法估算渔业资源量亦已取得不少研究成果，但海洋生态系统中的营养控制机制复杂多样，将影响海洋初级生产力与鱼类资源量的关系。本文利用中国大型灯光围网渔业在东海南部渔场的鲐鱼（Scomber japonicus）捕捞数据与海洋净初级生产力的遥感资料分析了鲐鱼资源量变化与净初级生产力的关系，探讨了其生态系统营养控制机制。研究结果表明，净初级生产力与标准化CPUE（Catch Per Unit Effort）不存在显著的线性关系（P>0.05），但呈显著非线性关系（P<0.05），且这种非线性关系表现为倒抛物线，即鲐鱼资源量随净初级生产力的增加而提高，但当净初级生产力进一步增加，鲐鱼资源量则呈下降趋势。净初级生产力与标准化CPUE呈显著的倒抛物线关系表明生态系统存在上行控制机制，但并非受该机制完全控制。种间竞争或浮游动物资源量的变动均可能引起鲐鱼资源的相对丰度与净初级生产力呈倒抛物线关系。
2024, 46(1): 1-11.
doi: 10.12284/hyxb2024002
摘要:
珊瑚礁冠层水动力学的研究不仅对维护珊瑚礁生态系统的健康以及生态修复具有指导意义，还能为在台风浪等极端波浪影响下的海岸带防灾减灾提供决策依据，也对预测珊瑚礁上的泥沙输运和珊瑚礁海岸线演变具有重要的参考价值。本文回顾了珊瑚礁冠层水动力学的研究现状，从冠层内外流动特性、冠层阻力特性及冠层阻力的模拟方法3个方面对当前该领域的研究进展进行了系统的综述，并提出未来冠层内外流动特性的研究可关注更复杂的波浪或波流共同作用下的水动力特性，冠层阻力特性应充分考虑冠层骨架结构的各向异性，冠层阻力的模拟可采用直接求解基于Navier-Stokes方程来复现冠层尺度下的精细化流场。
珊瑚礁冠层水动力学的研究不仅对维护珊瑚礁生态系统的健康以及生态修复具有指导意义，还能为在台风浪等极端波浪影响下的海岸带防灾减灾提供决策依据，也对预测珊瑚礁上的泥沙输运和珊瑚礁海岸线演变具有重要的参考价值。本文回顾了珊瑚礁冠层水动力学的研究现状，从冠层内外流动特性、冠层阻力特性及冠层阻力的模拟方法3个方面对当前该领域的研究进展进行了系统的综述，并提出未来冠层内外流动特性的研究可关注更复杂的波浪或波流共同作用下的水动力特性，冠层阻力特性应充分考虑冠层骨架结构的各向异性，冠层阻力的模拟可采用直接求解基于Navier-Stokes方程来复现冠层尺度下的精细化流场。
2024, 46(1): 12-26.
doi: 10.12284/hyxb2024024
摘要:
海滩是常见且脆弱的滨海生态系统，具有极大的生态服务功能。受气候变化和人类活动的多重影响，海滩生态系统受损严重。海滩养护是利用人工补沙的方式对海滩地貌进行修复，是抵御海岸侵蚀和改善海滩环境的有效措施，以往的养护往往忽略了对海滩生态系统的影响，许多研究表明海滩养护对海滩生态系统会产生多方面、多尺度的复杂影响。本文在总结前人研究的基础上，梳理出海滩生态系统的构成、特点和功能，分析了海滩生态受损的基本特征，对海滩养护对海滩生态系统多尺度影响过程及影响机制进行了重点述评，并从降低负面生态影响角度给出了海滩养护技术优化方法，以支撑海滩生态系统适应性管理和可持续利用。
海滩是常见且脆弱的滨海生态系统，具有极大的生态服务功能。受气候变化和人类活动的多重影响，海滩生态系统受损严重。海滩养护是利用人工补沙的方式对海滩地貌进行修复，是抵御海岸侵蚀和改善海滩环境的有效措施，以往的养护往往忽略了对海滩生态系统的影响，许多研究表明海滩养护对海滩生态系统会产生多方面、多尺度的复杂影响。本文在总结前人研究的基础上，梳理出海滩生态系统的构成、特点和功能，分析了海滩生态受损的基本特征，对海滩养护对海滩生态系统多尺度影响过程及影响机制进行了重点述评，并从降低负面生态影响角度给出了海滩养护技术优化方法，以支撑海滩生态系统适应性管理和可持续利用。
2024, 46(1): 101-110.
doi: 10.12284/hyxb2024005
摘要:
为了研究真实海域中振荡水柱（OWC）波能转换装置的水动力性能，本文基于势流理论和高阶边界元方法，建立了不规则波与岸基式OWC波能装置相互作用的二维非线性数值模型，不规则波基于JONSWAP谱生成。为了考虑由于水体黏性引起的能量耗散，在气室内水面边界条件中引入人工黏性阻尼。并在大连理工大学波流水槽中开展了物理模型试验，对数值模型的有效性进行了验证。研究发现，在不规则波作用下，OWC波能装置的水动力效率相较于规则波作用下有所降低，特别是在低频波区域效率差值最大。与规则波相比，不规则波浪作用下装置峰值效率对应的频率变大。气室内的相对水面高程随着有效波高的增加而降低，而气室内相对气压则随有效波高的增加而增大。OWC波能装置的水动力效率受有效波高的影响较小，其峰值效率对应的频率不受波浪非线性的影响。本文可以为OWC波能装置的设计提供参考。
为了研究真实海域中振荡水柱（OWC）波能转换装置的水动力性能，本文基于势流理论和高阶边界元方法，建立了不规则波与岸基式OWC波能装置相互作用的二维非线性数值模型，不规则波基于JONSWAP谱生成。为了考虑由于水体黏性引起的能量耗散，在气室内水面边界条件中引入人工黏性阻尼。并在大连理工大学波流水槽中开展了物理模型试验，对数值模型的有效性进行了验证。研究发现，在不规则波作用下，OWC波能装置的水动力效率相较于规则波作用下有所降低，特别是在低频波区域效率差值最大。与规则波相比，不规则波浪作用下装置峰值效率对应的频率变大。气室内的相对水面高程随着有效波高的增加而降低，而气室内相对气压则随有效波高的增加而增大。OWC波能装置的水动力效率受有效波高的影响较小，其峰值效率对应的频率不受波浪非线性的影响。本文可以为OWC波能装置的设计提供参考。
2024, 46(1): 27-38.
doi: 10.12284/hyxb2024070
摘要:
本文基于(1/48)°MITgcm数值模拟结果，通过频率−波数谱分析等方法分离地转平衡和非地转运动，分析了阿古拉斯流域亚中尺度的分布特征，讨论了其季节性变化的主要影响因素。结果表明，阿古拉斯流域亚中尺度过程具有冬强夏弱的显著季节变化特征，混合层斜压不稳定是影响该流域亚中尺度季节性差异的主要原因。此外，在涡动能较强的区域，地转平衡运动始终主导亚中尺度过程，季节性变化较小；在涡动能较弱的区域，地转平衡与非地转分量具有明显的季节性差异，局地混合层浅化可能是导致夏季非地转分量贡献增加的主要机制。本文研究结果有助于进一步探究阿古拉斯流域亚中尺度的季节性变化及其主导因素，地转平衡与非地转运动的有效分离加强了我们对海洋多尺度之间能量传递的理解。
本文基于(1/48)°MITgcm数值模拟结果，通过频率−波数谱分析等方法分离地转平衡和非地转运动，分析了阿古拉斯流域亚中尺度的分布特征，讨论了其季节性变化的主要影响因素。结果表明，阿古拉斯流域亚中尺度过程具有冬强夏弱的显著季节变化特征，混合层斜压不稳定是影响该流域亚中尺度季节性差异的主要原因。此外，在涡动能较强的区域，地转平衡运动始终主导亚中尺度过程，季节性变化较小；在涡动能较弱的区域，地转平衡与非地转分量具有明显的季节性差异，局地混合层浅化可能是导致夏季非地转分量贡献增加的主要机制。本文研究结果有助于进一步探究阿古拉斯流域亚中尺度的季节性变化及其主导因素，地转平衡与非地转运动的有效分离加强了我们对海洋多尺度之间能量传递的理解。
2024, 46(1): 39-52.
doi: 10.12284/hyxb2024018
摘要:
远东拟沙丁鱼（Sardinops melanostictus）和日本鲭（Scomber japonicus）是西北太平洋海域重要的关联经济物种，探究二者栖息地变动的关联性有利于合理开发和管理渔业资源。本研究利用2017−2021年6−11月西北太平洋海域远东拟沙丁鱼和日本鲭的渔业数据，结合海表面温度、海表面高度和叶绿素a质量浓度3个关键环境变量分别构建不同权重的栖息地模型，并利用2021年的渔业数据进行验证。选取最优模型预测不同厄尔尼诺与南方涛动（El Niño-Southern Oscillation, ENSO）事件下远东拟沙丁鱼和日本鲭的最适栖息地分布，分析二者在不同ENSO事件下最适栖息地时空分布的差异性和同步性。结果表明：在不同ENSO事件下远东拟沙丁鱼适宜生境面积（高于15%）均高于日本鲭适宜生境面积（低于6%）；但远东拟沙丁鱼在拉尼娜事件下最适栖息地面积增长率高于厄尔尼诺事件，前者增长率为0.197，后者增长率为0.123，相反，日本鲭在拉尼娜事件下增长率低于厄尔尼诺事件，前者增长率为1.114，后者增长率为2.082；当远东拟沙丁鱼和日本鲭的分布位置接近时，会促进二者栖息地的适宜条件，当二者分布位置相距较远时会一定程度上抑制日本鲭栖息地面积的增加。远东拟沙丁鱼和日本鲭适宜面积在不同ENSO事件下协同变化特征可能与二者种间关系（竞争/捕食−被捕食）和西北太平洋海域海流分布情况有关。
远东拟沙丁鱼（Sardinops melanostictus）和日本鲭（Scomber japonicus）是西北太平洋海域重要的关联经济物种，探究二者栖息地变动的关联性有利于合理开发和管理渔业资源。本研究利用2017−2021年6−11月西北太平洋海域远东拟沙丁鱼和日本鲭的渔业数据，结合海表面温度、海表面高度和叶绿素a质量浓度3个关键环境变量分别构建不同权重的栖息地模型，并利用2021年的渔业数据进行验证。选取最优模型预测不同厄尔尼诺与南方涛动（El Niño-Southern Oscillation, ENSO）事件下远东拟沙丁鱼和日本鲭的最适栖息地分布，分析二者在不同ENSO事件下最适栖息地时空分布的差异性和同步性。结果表明：在不同ENSO事件下远东拟沙丁鱼适宜生境面积（高于15%）均高于日本鲭适宜生境面积（低于6%）；但远东拟沙丁鱼在拉尼娜事件下最适栖息地面积增长率高于厄尔尼诺事件，前者增长率为0.197，后者增长率为0.123，相反，日本鲭在拉尼娜事件下增长率低于厄尔尼诺事件，前者增长率为1.114，后者增长率为2.082；当远东拟沙丁鱼和日本鲭的分布位置接近时，会促进二者栖息地的适宜条件，当二者分布位置相距较远时会一定程度上抑制日本鲭栖息地面积的增加。远东拟沙丁鱼和日本鲭适宜面积在不同ENSO事件下协同变化特征可能与二者种间关系（竞争/捕食−被捕食）和西北太平洋海域海流分布情况有关。
2024, 46(1): 53-63.
doi: 10.12284/hyxb2024016
摘要:
本研究根据2011−2020年西南印度洋56个声学断面数据观察到的深海散射层201次昼夜垂直迁移现象，分析了其昼夜垂直迁移特征及时空差异。研究结果表明，该海域散射层具有分层现象，第一散射层位于200 m以浅水层，其海洋面积散射系数（NASC）峰值的平均水深为（58.66 ± 24.63）m，夏季和冬季之间存在显著性差异（p < 0.001）；第二散射层位于400～700 m水层，其NASC峰值的平均水深为（589.02 ± 66.33）m，夏季和冬季之间无显著性差异（p = 0.51）。散射层向上迁移的开始时间平均为16:20，结束迁移的平均时间为18:31，迁移的平均速率为（5.28 ± 1.53）cm/s；向下迁移的开始时间平均为4:38，结束迁移的平均时间为6:52，迁移的平均速率为（5.56 ± 2.13）cm/s。随着纬度的增加，散射层向下迁移的开始时间变晚，迁移速率变慢；随着经度的增加，散射层迁移速率变慢，且不同经度海域之间存在显著性差异（p < 0.001）。分析认为，研究海域理化环境的季节性变化以及散射层中生物的不同生活史阶段是造成散射层垂直结构和昼夜垂直迁移特征时空差异的主要原因，其对解释金枪鱼的昼夜垂直迁移行为和指示金枪鱼渔场分布等具有重要意义。
本研究根据2011−2020年西南印度洋56个声学断面数据观察到的深海散射层201次昼夜垂直迁移现象，分析了其昼夜垂直迁移特征及时空差异。研究结果表明，该海域散射层具有分层现象，第一散射层位于200 m以浅水层，其海洋面积散射系数（NASC）峰值的平均水深为（58.66 ± 24.63）m，夏季和冬季之间存在显著性差异（p < 0.001）；第二散射层位于400～700 m水层，其NASC峰值的平均水深为（589.02 ± 66.33）m，夏季和冬季之间无显著性差异（p = 0.51）。散射层向上迁移的开始时间平均为16:20，结束迁移的平均时间为18:31，迁移的平均速率为（5.28 ± 1.53）cm/s；向下迁移的开始时间平均为4:38，结束迁移的平均时间为6:52，迁移的平均速率为（5.56 ± 2.13）cm/s。随着纬度的增加，散射层向下迁移的开始时间变晚，迁移速率变慢；随着经度的增加，散射层迁移速率变慢，且不同经度海域之间存在显著性差异（p < 0.001）。分析认为，研究海域理化环境的季节性变化以及散射层中生物的不同生活史阶段是造成散射层垂直结构和昼夜垂直迁移特征时空差异的主要原因，其对解释金枪鱼的昼夜垂直迁移行为和指示金枪鱼渔场分布等具有重要意义。
2024, 46(1): 64-76.
doi: 10.12284/hyxb2024020
摘要:
基于生态系统的渔业管理的理念已得到广泛认同，但其在海洋牧场建设中的应用仍非常少见。本研究根据2020−2021年在蜈支洲岛海域开展的渔业资源底拖网调查数据，构建了海洋牧场鱼类群落的质量谱模型（SSM），反映了海洋牧场中食物网的复杂结构以及种间相互作用，以评估捕捞对海洋牧场鱼类群落的影响。研究通过对两种管理策略（单物种管理和多物种管理）的模拟，分析特定种类的捕捞死亡系数变化对鱼类群落产生的影响，并利用群落总生物量、质量谱斜率、平均最大质量、平均质量和大型鱼类指数5种群落生态指标监测了鱼类群落的特征状态。单物种管理策略结果显示，蜈支洲岛海洋牧场生态系统呈现下行控制效应，肉食性鱼类对浮游生物食性鱼类存在着强烈的调控作用。捕捞死亡系数变化后，不同物种间竞争捕食等复杂的相互作用会产生营养级联效应。多物种管理策略结果显示，灰海鳗（Muraenesox cinereus）的捕捞死亡系数对群落质量谱斜率影响最大，大头狗母鱼（Trachiocephalus myops）和灰海鳗的捕捞死亡系数对鱼类群落生物量和群落结构及功能的影响最大。研究结果对于保护和维持鱼类群落稳定方面具有重要意义，能够帮助管理者更好地了解捕捞死亡系数变化对鱼类群落产生的潜在影响，从而根据物种对渔业的重要性制定可行且有效的保护和管理策略。
基于生态系统的渔业管理的理念已得到广泛认同，但其在海洋牧场建设中的应用仍非常少见。本研究根据2020−2021年在蜈支洲岛海域开展的渔业资源底拖网调查数据，构建了海洋牧场鱼类群落的质量谱模型（SSM），反映了海洋牧场中食物网的复杂结构以及种间相互作用，以评估捕捞对海洋牧场鱼类群落的影响。研究通过对两种管理策略（单物种管理和多物种管理）的模拟，分析特定种类的捕捞死亡系数变化对鱼类群落产生的影响，并利用群落总生物量、质量谱斜率、平均最大质量、平均质量和大型鱼类指数5种群落生态指标监测了鱼类群落的特征状态。单物种管理策略结果显示，蜈支洲岛海洋牧场生态系统呈现下行控制效应，肉食性鱼类对浮游生物食性鱼类存在着强烈的调控作用。捕捞死亡系数变化后，不同物种间竞争捕食等复杂的相互作用会产生营养级联效应。多物种管理策略结果显示，灰海鳗（Muraenesox cinereus）的捕捞死亡系数对群落质量谱斜率影响最大，大头狗母鱼（Trachiocephalus myops）和灰海鳗的捕捞死亡系数对鱼类群落生物量和群落结构及功能的影响最大。研究结果对于保护和维持鱼类群落稳定方面具有重要意义，能够帮助管理者更好地了解捕捞死亡系数变化对鱼类群落产生的潜在影响，从而根据物种对渔业的重要性制定可行且有效的保护和管理策略。
2024, 46(1): 77-87.
doi: 10.12284/hyxb2024012
摘要:
大黄鱼（Larimichthys crocea）幽门盲囊呈半封闭结构，保留了部分早期孵化阶段的微生物特征，是用于野生和养殖群体溯源的理想部位。本研究采用高通量测序技术，对三沙湾大黄鱼野生和养殖群体的幽门盲囊微生物的α多样性、核心菌群相对丰度、网络关系等进行分析，构建随机森林模型进行群体溯源分析。结果显示，养殖群体的幽门盲囊微生物有着更多特有操作分类单元（Operational Taxonomic Unit, OTU），其α多样性显著高于野生群体。幽门盲囊微生物的优势菌群有变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidota）、放线菌门（Actinobacteria）及酸杆菌门（Acidobacteria），且各菌群在野生和养殖群体中的相对丰度差异显著。微生物网络分析结果显示，野生和养殖群体的幽门盲囊微生物群落结构差异明显，野生群体拥有更高的负边缘/正边缘比率和模块性以及更少的节点数和连接数。基于此，我们构建了随机森林分类群体溯源预测模型，其准确率（Accuracy, ACC）达92.31%，Kappa系数为0.845 2，ROC曲线下面积为0.952 4，利用此模型识别三沙湾大黄鱼野生和养殖群体的准确率分别可达91.67%和92.86%。综上所述，三沙湾大黄鱼野生和养殖群体的幽门盲囊微生物群落结构差异显著，利用幽门盲囊微生物追踪鱼类来源的方法是可行且有效的，研究结果为区分三沙湾大黄鱼野生和养殖群体提供了新思路。
大黄鱼（Larimichthys crocea）幽门盲囊呈半封闭结构，保留了部分早期孵化阶段的微生物特征，是用于野生和养殖群体溯源的理想部位。本研究采用高通量测序技术，对三沙湾大黄鱼野生和养殖群体的幽门盲囊微生物的α多样性、核心菌群相对丰度、网络关系等进行分析，构建随机森林模型进行群体溯源分析。结果显示，养殖群体的幽门盲囊微生物有着更多特有操作分类单元（Operational Taxonomic Unit, OTU），其α多样性显著高于野生群体。幽门盲囊微生物的优势菌群有变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidota）、放线菌门（Actinobacteria）及酸杆菌门（Acidobacteria），且各菌群在野生和养殖群体中的相对丰度差异显著。微生物网络分析结果显示，野生和养殖群体的幽门盲囊微生物群落结构差异明显，野生群体拥有更高的负边缘/正边缘比率和模块性以及更少的节点数和连接数。基于此，我们构建了随机森林分类群体溯源预测模型，其准确率（Accuracy, ACC）达92.31%，Kappa系数为0.845 2，ROC曲线下面积为0.952 4，利用此模型识别三沙湾大黄鱼野生和养殖群体的准确率分别可达91.67%和92.86%。综上所述，三沙湾大黄鱼野生和养殖群体的幽门盲囊微生物群落结构差异显著，利用幽门盲囊微生物追踪鱼类来源的方法是可行且有效的，研究结果为区分三沙湾大黄鱼野生和养殖群体提供了新思路。
2024, 46(1): 88-100.
doi: 10.12284/hyxb2024010
摘要:
随着CO2的大量排放，海洋酸化效应不断加重，为探究未来海水酸化情况对菲律宾蛤仔产生的影响，设置对照组（pH为8.1）和酸化组（pH为7.7、7.1和6.4），研究周期为42 d，测定菲律宾蛤仔在酸化条件下组织结构、免疫和抗氧化酶活性的变化情况，以及在分子水平上产生的影响。结果表明：菲律宾蛤仔置于酸化海水环境中，鳃丝间距随pH的降低而扩大，鳃丝纤毛黏合，水管和外套膜外表皮褶皱逐渐加深；鳃组织中酸性磷酸酶（ACP）和超氧化物歧化酶（SOD）活性变化情况为先降后升，碱性磷酸酶（AKP）活性各组变化趋势不同，总抗氧化能力（T-AOC）、过氧化氢酶（CAT）和溶菌酶（LZM）活性趋势为先升后降；鳃和内脏团谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性变化规律皆为持续上升；内脏团组织中LZM活性变化趋势各不相同，ACP活性变动趋势为先降后升，AKP、SOD和CAT活性变化规律为先升后降，T-AOC趋势为持续下降；通过转录组的分析得到，鳃组织GO功能主要富集在DNA整合、膜的组成部分和RNA定向DNA聚合酶活性等条目中，KEGG通路主要富集在吞噬体和与蛋白合成的相关通路中。海水酸化使菲律宾蛤仔组织呈现不同程度的损伤，破坏其内环境稳态，改变其代谢水平和与免疫相关基因表达，引发菲律宾蛤仔染病乃至死亡的风险上升。
随着CO2的大量排放，海洋酸化效应不断加重，为探究未来海水酸化情况对菲律宾蛤仔产生的影响，设置对照组（pH为8.1）和酸化组（pH为7.7、7.1和6.4），研究周期为42 d，测定菲律宾蛤仔在酸化条件下组织结构、免疫和抗氧化酶活性的变化情况，以及在分子水平上产生的影响。结果表明：菲律宾蛤仔置于酸化海水环境中，鳃丝间距随pH的降低而扩大，鳃丝纤毛黏合，水管和外套膜外表皮褶皱逐渐加深；鳃组织中酸性磷酸酶（ACP）和超氧化物歧化酶（SOD）活性变化情况为先降后升，碱性磷酸酶（AKP）活性各组变化趋势不同，总抗氧化能力（T-AOC）、过氧化氢酶（CAT）和溶菌酶（LZM）活性趋势为先升后降；鳃和内脏团谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性变化规律皆为持续上升；内脏团组织中LZM活性变化趋势各不相同，ACP活性变动趋势为先降后升，AKP、SOD和CAT活性变化规律为先升后降，T-AOC趋势为持续下降；通过转录组的分析得到，鳃组织GO功能主要富集在DNA整合、膜的组成部分和RNA定向DNA聚合酶活性等条目中，KEGG通路主要富集在吞噬体和与蛋白合成的相关通路中。海水酸化使菲律宾蛤仔组织呈现不同程度的损伤，破坏其内环境稳态，改变其代谢水平和与免疫相关基因表达，引发菲律宾蛤仔染病乃至死亡的风险上升。
2024, 46(1): 121-130.
doi: 10.12284/hyxb2024022
摘要:
本研究根据2020年11月，2021年1月、4月及8月在崇明岛周边海域的渔业调查数据，使用开源程序Rpath构建了包括22个功能群的物质平衡模型，对该海域生态系统结构和特征进行研究。结果表明：崇明岛周边海域生态系统各功能群营养级范围为1～4.32。小型底栖生物的生态转换效率最低（0.01），说明其到高营养级的能量转换存在瓶颈，是影响该海域底层食物链营养传递效率的关键节点。生态系统总体特征分析表明，该生态系统总规模为2 909.42 t/(km2·a)，低于附近海域生态系统规模。浮游植物对生态系统总初级生产力的贡献为60%，是该生态系统的主要营养来源。生态系统总初级生产量/总呼吸量为1.99、系统杂食性指数为0.18，表明生态系统成熟度较低，食物网简单，受干扰后恢复能力较差。模型敏感性分析表明，功能群生物量是影响模型输出准确程度的主要指标。本研究结果可以为该海域生态系统水平的禁捕效果评估工作提供基准参考。
本研究根据2020年11月，2021年1月、4月及8月在崇明岛周边海域的渔业调查数据，使用开源程序Rpath构建了包括22个功能群的物质平衡模型，对该海域生态系统结构和特征进行研究。结果表明：崇明岛周边海域生态系统各功能群营养级范围为1～4.32。小型底栖生物的生态转换效率最低（0.01），说明其到高营养级的能量转换存在瓶颈，是影响该海域底层食物链营养传递效率的关键节点。生态系统总体特征分析表明，该生态系统总规模为2 909.42 t/(km2·a)，低于附近海域生态系统规模。浮游植物对生态系统总初级生产力的贡献为60%，是该生态系统的主要营养来源。生态系统总初级生产量/总呼吸量为1.99、系统杂食性指数为0.18，表明生态系统成熟度较低，食物网简单，受干扰后恢复能力较差。模型敏感性分析表明，功能群生物量是影响模型输出准确程度的主要指标。本研究结果可以为该海域生态系统水平的禁捕效果评估工作提供基准参考。
2024, 46(1): 111-120.
doi: 10.12284/hyxb2024006
摘要:
锰（Mn）是海洋中的生命必需痕量元素。河口位于河流和海洋的交界区域，其对Mn的改造作用会影响陆源Mn向海输送的生物地球化学过程。本研究使用自动固相萃取−电感耦合等离子体联用技术对2019年9月（秋季）、2021年3月（春季）和2021年7月（夏季）长江口及其邻近水域的表层溶解Mn浓度进行了测定和分析。结果显示，溶解Mn的平均浓度和河口行为表现出了季节性差异：夏季的溶解Mn浓度最高，表现为先移除后添加的分布特征；秋季的溶解Mn浓度次之，表现为添加型分布；春季的溶解Mn浓度最低，表现为保守型分布。显著性分析结果表明，长江携带的溶解Mn仅在淡水端元浓度值较高的季节会显著影响长江口及其邻近水域溶解Mn的分布；当长江淡水端元浓度值较低时，长江口溶解Mn则受多种生物地球化学过程的共同主导。长江口的中低盐度海水中高悬浮颗粒物浓度是造成该区域溶解Mn移除的重要因素，而高盐度海水中溶解Mn的添加机制则有待进一步研究。
锰（Mn）是海洋中的生命必需痕量元素。河口位于河流和海洋的交界区域，其对Mn的改造作用会影响陆源Mn向海输送的生物地球化学过程。本研究使用自动固相萃取−电感耦合等离子体联用技术对2019年9月（秋季）、2021年3月（春季）和2021年7月（夏季）长江口及其邻近水域的表层溶解Mn浓度进行了测定和分析。结果显示，溶解Mn的平均浓度和河口行为表现出了季节性差异：夏季的溶解Mn浓度最高，表现为先移除后添加的分布特征；秋季的溶解Mn浓度次之，表现为添加型分布；春季的溶解Mn浓度最低，表现为保守型分布。显著性分析结果表明，长江携带的溶解Mn仅在淡水端元浓度值较高的季节会显著影响长江口及其邻近水域溶解Mn的分布；当长江淡水端元浓度值较低时，长江口溶解Mn则受多种生物地球化学过程的共同主导。长江口的中低盐度海水中高悬浮颗粒物浓度是造成该区域溶解Mn移除的重要因素，而高盐度海水中溶解Mn的添加机制则有待进一步研究。
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