当期目录
2025, 47(2): 1-14.
doi: 10.12284/hyxb2025001
摘要:
水下目标探测是我国“透明海洋”工程的重要组成部分。但是由于水下环境复杂多变，实现精确高效的水下目标探测依然存在很大难度。作为跨界面的海上固定平台，浮标是构建全方位立体化的综合探测网络的重要组成部分，能够同时满足海洋关键位置的全天候监控并实现实时信息传输，对更加准确实时的水下目标信息获取手段进行补充。本文在总结现有基于浮标的水下目标探测方法的基础上，对光学探测、电磁探测、通信中继等水下目标探测和信息传输技术进行了介绍，并结合浮标应用特点对相关技术进行了梳理和分析，以期对基于浮标的水下目标探测技术的研究及应用提供有益的启发和借鉴。
水下目标探测是我国“透明海洋”工程的重要组成部分。但是由于水下环境复杂多变，实现精确高效的水下目标探测依然存在很大难度。作为跨界面的海上固定平台，浮标是构建全方位立体化的综合探测网络的重要组成部分，能够同时满足海洋关键位置的全天候监控并实现实时信息传输，对更加准确实时的水下目标信息获取手段进行补充。本文在总结现有基于浮标的水下目标探测方法的基础上，对光学探测、电磁探测、通信中继等水下目标探测和信息传输技术进行了介绍，并结合浮标应用特点对相关技术进行了梳理和分析，以期对基于浮标的水下目标探测技术的研究及应用提供有益的启发和借鉴。
2025, 47(2): 15-28.
doi: 10.12284/hyxb2025017
摘要:
破波带涡对物质输运、岸滩演变、生态环境等具有重要影响，但其产生机制及演变特性尚不明晰，特别是强波生流条件下破波带涡的时空演变特性仍需深入研究。本文采用破波带内污染物示踪试验和基于Boussinesq方程的Funwave数值模型，分析了强波生流条件下破波带内涡时空演变。试验结果表明在强波生流条件下破波带向岸和离岸一侧都有大尺度涡团出现，具有瞬时性，涡团从污染团中脱离出来，向岸一侧的涡团尺度受岸线约束，离岸一侧的则逐渐发展演化，有向破波带外输移的趋势。数值模拟结果表明强涡主要集中在破波线附近；破波带内涡场可以分为前剪切区与后剪切区，二者在沿岸方向上具有相似的空间周期和涡分布，涡强度随着波高和周期的增大而增强，且强涡向海侧偏移；不规则波入射条件下，涡强度减弱，并使涡最大值向岸线偏移。
破波带涡对物质输运、岸滩演变、生态环境等具有重要影响，但其产生机制及演变特性尚不明晰，特别是强波生流条件下破波带涡的时空演变特性仍需深入研究。本文采用破波带内污染物示踪试验和基于Boussinesq方程的Funwave数值模型，分析了强波生流条件下破波带内涡时空演变。试验结果表明在强波生流条件下破波带向岸和离岸一侧都有大尺度涡团出现，具有瞬时性，涡团从污染团中脱离出来，向岸一侧的涡团尺度受岸线约束，离岸一侧的则逐渐发展演化，有向破波带外输移的趋势。数值模拟结果表明强涡主要集中在破波线附近；破波带内涡场可以分为前剪切区与后剪切区，二者在沿岸方向上具有相似的空间周期和涡分布，涡强度随着波高和周期的增大而增强，且强涡向海侧偏移；不规则波入射条件下，涡强度减弱，并使涡最大值向岸线偏移。
2025, 47(2): 29-40.
doi: 10.12284/hyxb2025011
摘要:
传统调和分析方法受限于瑞利准则，需半年数据以分辨8大主要分潮（M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1）。对于短期潮位资料，未分辨的分潮需采用附近长期潮位站资料的差比关系来推算。而浙江近海公开的长期潮位资料匮乏，使得无法从短期资料中准确提取主要分潮。本文引入的新型潮汐调和分析算法，基于各主要分潮间内在联系所建立的平滑函数，突破瑞利准则限制，显著减少了所需潮位资料长度，特别适用于短期资料丰富的海域。本研究将该算法应用于浙江沿海多岛屿海域，对小于15 d的潮位资料进行试验。结果表明：石浦站8大主要分潮的调和常数与传统调和分析方法得到的结果总体接近，而所需资料长度从8760 h减少至336 h，可用于理论深度基准面等特征参数的计算。采用该算法分析浙江沿海潮位的8大主要分潮时，建议数据长度在5 d以上。
传统调和分析方法受限于瑞利准则，需半年数据以分辨8大主要分潮（M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1）。对于短期潮位资料，未分辨的分潮需采用附近长期潮位站资料的差比关系来推算。而浙江近海公开的长期潮位资料匮乏，使得无法从短期资料中准确提取主要分潮。本文引入的新型潮汐调和分析算法，基于各主要分潮间内在联系所建立的平滑函数，突破瑞利准则限制，显著减少了所需潮位资料长度，特别适用于短期资料丰富的海域。本研究将该算法应用于浙江沿海多岛屿海域，对小于15 d的潮位资料进行试验。结果表明：石浦站8大主要分潮的调和常数与传统调和分析方法得到的结果总体接近，而所需资料长度从
2025, 47(2): 41-55.
doi: 10.12284/hyxb2025003
摘要:
雪冰是雪转化为海冰的产物，对北极海冰结构有重要作用。研究雪冰的时空变化能够深度揭示“雪−冰”转化过程的细节，并帮助理解海冰的演变规律及极地气候变化。本文基于EC-Earth3模式，分析了历史情景模拟实验（1990−2014年）和共享社会经济路径SSP245实验（2015−2100年）中的雪冰及其影响因素的变化。通过集合平均、回归分析、Mann-Kendall趋势检验等统计方法，研究了雪冰生长量在历史时期和未来时期的时空演变过程。与美国国家冰雪数据中心的卫星观测海冰密集度数据对比表明，EC-Earth3模式较好地重建了历史时期海冰演变，为预测未来海冰变化提供了信心。分析显示，雪冰主要在冬季和春季生成，分布在戴维斯海峡、北欧海及巴伦支海北部海域。历史时期雪冰生长量全北极平均减少趋势为7.4 × 108 kg/a；弗拉姆海峡等地区雪冰在春季和冬季年变化呈现约1 kg/m2·a的增加趋势；雪冰占冰厚的比例最高在格陵兰岛东南侧海域，平均约为2%，降雪降雨的增加以及温度升高是促进雪冰生成的重要因素。未来预估显示，雪冰生成仍主要集中在春季和冬季，雪冰生长量全北极平均将减少2.6 × 108 kg/a；受降水增加和温度升高影响，研究区域3月份的雪冰年变化增加趋势最大呈0.7 kg/m2·a，雪冰占冰厚的比例逐年有所增加。未来情景实验结果分析对于北极航道开发利用和破冰船能力设计都具有重要的科学参考价值。
雪冰是雪转化为海冰的产物，对北极海冰结构有重要作用。研究雪冰的时空变化能够深度揭示“雪−冰”转化过程的细节，并帮助理解海冰的演变规律及极地气候变化。本文基于EC-Earth3模式，分析了历史情景模拟实验（1990−2014年）和共享社会经济路径SSP245实验（2015−2100年）中的雪冰及其影响因素的变化。通过集合平均、回归分析、Mann-Kendall趋势检验等统计方法，研究了雪冰生长量在历史时期和未来时期的时空演变过程。与美国国家冰雪数据中心的卫星观测海冰密集度数据对比表明，EC-Earth3模式较好地重建了历史时期海冰演变，为预测未来海冰变化提供了信心。分析显示，雪冰主要在冬季和春季生成，分布在戴维斯海峡、北欧海及巴伦支海北部海域。历史时期雪冰生长量全北极平均减少趋势为7.4 × 108 kg/a；弗拉姆海峡等地区雪冰在春季和冬季年变化呈现约1 kg/m2·a的增加趋势；雪冰占冰厚的比例最高在格陵兰岛东南侧海域，平均约为2%，降雪降雨的增加以及温度升高是促进雪冰生成的重要因素。未来预估显示，雪冰生成仍主要集中在春季和冬季，雪冰生长量全北极平均将减少2.6 × 108 kg/a；受降水增加和温度升高影响，研究区域3月份的雪冰年变化增加趋势最大呈0.7 kg/m2·a，雪冰占冰厚的比例逐年有所增加。未来情景实验结果分析对于北极航道开发利用和破冰船能力设计都具有重要的科学参考价值。
2025, 47(2): 56-68.
doi: 10.12284/hyxb2025014
摘要:
本文对南海北部海域海水、珊瑚、贝壳和沉积物中239+240Pu浓度或比活度、240Pu/239Pu原子比值和239+240Pu累积通量等283个站位数据进行整理，归纳总结了该海域239+240Pu在表层海水、水柱、表层沉积物以及柱样沉积物中的来源与变化趋势。根据端元模型研究结果表明，目前全球大气沉降（GF）和太平洋核试验场（PPG）是南海北部海域所调查环境样品中239+240Pu的主要来源。同时，根据迁移模型发现水柱中239+240Pu浓度峰值所对应的海水深度与其迁移速率呈现正相关的线性关系。表层沉积物有机质含量或粒度与239+240Pu比活度相关性具有分段性质，分别呈现正相关性和负相关性。沉积物柱样中239+240Pu的沉积速率在数值上通常要大于等于可交换态239+240Pu的表观对流速率，并且柱样中239+240Pu的沉积速率与最大表观对流速率呈现显著正相关的线性关系；柱样中可交换态239+240Pu的最大表观对流速率对沉积速率的影响可以忽略。
本文对南海北部海域海水、珊瑚、贝壳和沉积物中239+240Pu浓度或比活度、240Pu/239Pu原子比值和239+240Pu累积通量等283个站位数据进行整理，归纳总结了该海域239+240Pu在表层海水、水柱、表层沉积物以及柱样沉积物中的来源与变化趋势。根据端元模型研究结果表明，目前全球大气沉降（GF）和太平洋核试验场（PPG）是南海北部海域所调查环境样品中239+240Pu的主要来源。同时，根据迁移模型发现水柱中239+240Pu浓度峰值所对应的海水深度与其迁移速率呈现正相关的线性关系。表层沉积物有机质含量或粒度与239+240Pu比活度相关性具有分段性质，分别呈现正相关性和负相关性。沉积物柱样中239+240Pu的沉积速率在数值上通常要大于等于可交换态239+240Pu的表观对流速率，并且柱样中239+240Pu的沉积速率与最大表观对流速率呈现显著正相关的线性关系；柱样中可交换态239+240Pu的最大表观对流速率对沉积速率的影响可以忽略。
2025, 47(2): 69-84.
doi: 10.12284/hyxb2025015
摘要:
频繁且严重的风暴事件影响下海滩侵蚀呈现普遍加剧的趋势，理解风暴事件影响下的海滩剖面变化过程对于砂质海岸侵蚀防护至关重要。为厘清海滩剖面对风暴的响应特征，本研究结合台风期间的现场观测和XBeach数值模型，揭示了台风“塔巴”影响下的浙江舟山朱家尖岛东沙海滩剖面形态变化，探讨了不同因素对于海滩风暴响应的影响。东沙海滩剖面在台风“塔巴”影响下展示出了显著的剖面上部冲刷、下部淤积的规律，且在位于离岸400 m的砂−泥分界线向海一侧，地形几乎无变化。对不同风暴情景计算发现，有效波高控制剖面的冲淤幅度，潮位控制冲淤的位置，风暴波高较大时细到中砂粒径范围的不同设置造成的剖面变化差异较小，有海滩养护时剖面变化停止点的离岸距离更远。本研究结果可为砂质海岸风暴侵蚀防护提供科学参考。
频繁且严重的风暴事件影响下海滩侵蚀呈现普遍加剧的趋势，理解风暴事件影响下的海滩剖面变化过程对于砂质海岸侵蚀防护至关重要。为厘清海滩剖面对风暴的响应特征，本研究结合台风期间的现场观测和XBeach数值模型，揭示了台风“塔巴”影响下的浙江舟山朱家尖岛东沙海滩剖面形态变化，探讨了不同因素对于海滩风暴响应的影响。东沙海滩剖面在台风“塔巴”影响下展示出了显著的剖面上部冲刷、下部淤积的规律，且在位于离岸400 m的砂−泥分界线向海一侧，地形几乎无变化。对不同风暴情景计算发现，有效波高控制剖面的冲淤幅度，潮位控制冲淤的位置，风暴波高较大时细到中砂粒径范围的不同设置造成的剖面变化差异较小，有海滩养护时剖面变化停止点的离岸距离更远。本研究结果可为砂质海岸风暴侵蚀防护提供科学参考。
2025, 47(2): 85-97.
doi: 10.12284/hyxb2025013
摘要:
三维地质模型通过利用海上勘察数据直观地展示海底地质情况，对海上风电场的开发建设具有积极的推动作用。为提高海上风电场三维地质模型的准确性和建模效率，提出一种基于多源数据融合的地质建模方法。该方法对岩土勘察数据和工程物探数据进行综合解释，采用空间插值算法生成连续且平滑的地层分界面，并利用Python开源库实现了三维地质模型的构建与可视化。此外，以粤东地区某海上风电场为例，验证了该地质建模方法的可靠性。结果表明：该方法实现了岩土数据和物探数据的有效融合，所构建的三维地质模型能够反映海上风电场复杂的地质特征。所提出的三维地质建模方法可以适用于不同的工程地质环境，为海上风电场从勘察、设计、安装、运维到退役的全生命周期管理提供坚实的技术支撑。
三维地质模型通过利用海上勘察数据直观地展示海底地质情况，对海上风电场的开发建设具有积极的推动作用。为提高海上风电场三维地质模型的准确性和建模效率，提出一种基于多源数据融合的地质建模方法。该方法对岩土勘察数据和工程物探数据进行综合解释，采用空间插值算法生成连续且平滑的地层分界面，并利用Python开源库实现了三维地质模型的构建与可视化。此外，以粤东地区某海上风电场为例，验证了该地质建模方法的可靠性。结果表明：该方法实现了岩土数据和物探数据的有效融合，所构建的三维地质模型能够反映海上风电场复杂的地质特征。所提出的三维地质建模方法可以适用于不同的工程地质环境，为海上风电场从勘察、设计、安装、运维到退役的全生命周期管理提供坚实的技术支撑。
2025, 47(2): 98-107.
doi: 10.12284/hyxb2025027
摘要:
西非海域受到北大西洋远程涌浪的影响，形成了独特的双峰波浪现象，这对防波堤的设计与稳定性构成了挑战。本文建立了一个基于雷诺时均的Navier-Stokes方程和k-ω湍流模型的数值波浪水槽，耦合了基于Biot半动态（u-p假设）多孔弹性介质理论的海床模块与结构物模块，数值模拟并研究了双峰谱随机波浪−斜坡式防波堤−海床相互作用机制。基于Soares 4参数法构造的双峰谱随机波浪荷载动力条件，本文分析了斜坡式防波堤前的水动力特征，探讨了斜坡堤周围海床的动力响应、液化的时空分布规律及频域特征，阐明了不同双峰谱涌浪能量占比对海床孔压分布及液化特性的影响。结果表明，随着双峰谱涌浪占比的增加，海床内低频孔压越来越显著，且更加容易穿透海床向海床深度传播。在海床液化显著区域，液化深度随着双峰谱波浪中涌浪占比的增加而增大，且高频和低频孔压对海床液化的影响程度随着距离防波堤堤脚位置的增加交替上升。本研究为斜坡式防波堤的设计与基础稳定评估提供科学依据。
西非海域受到北大西洋远程涌浪的影响，形成了独特的双峰波浪现象，这对防波堤的设计与稳定性构成了挑战。本文建立了一个基于雷诺时均的Navier-Stokes方程和k-ω湍流模型的数值波浪水槽，耦合了基于Biot半动态（u-p假设）多孔弹性介质理论的海床模块与结构物模块，数值模拟并研究了双峰谱随机波浪−斜坡式防波堤−海床相互作用机制。基于Soares 4参数法构造的双峰谱随机波浪荷载动力条件，本文分析了斜坡式防波堤前的水动力特征，探讨了斜坡堤周围海床的动力响应、液化的时空分布规律及频域特征，阐明了不同双峰谱涌浪能量占比对海床孔压分布及液化特性的影响。结果表明，随着双峰谱涌浪占比的增加，海床内低频孔压越来越显著，且更加容易穿透海床向海床深度传播。在海床液化显著区域，液化深度随着双峰谱波浪中涌浪占比的增加而增大，且高频和低频孔压对海床液化的影响程度随着距离防波堤堤脚位置的增加交替上升。本研究为斜坡式防波堤的设计与基础稳定评估提供科学依据。
2025, 47(2): 108-130.
doi: 10.12284/hyxb2025005
摘要:
高质量的原位测量数据是海洋水色遥感数据产品真实性检验、算法开发和气候变化研究的先决条件。原位数据的采集通常需要耗费大量的人力、物力、财力，单个研究团队采集的数据通常难以支持长时序和大范围的研究。在“大数据”科学研究的驱动下，国内外多个开放存取数据平台、政府间和国家级海洋科学数据中心以及主要涉海部门数据库平台发布了不同类型的海洋原位测量数据并向用户共享，以充分发挥原位测量数据的价值，支撑大科学问题的研究。由于各数据集在数据平台中离散分布，数据采集时间、区域、学科门类及数据获取方式不尽相同，数据使用者很难短时间内知晓并应用这些平台数据，导致搜集相关研究数据费时费力。因此，本文收集整理了29个可以获取海洋光学和海洋生物地球化学等参数的数据库平台，这些平台存储了全球海洋近百年来的原位测量数据，列举了共享数据在海洋水色遥感研究中的典型应用，并给出了常用参数的数据检索建议，以期帮助数据使用者快捷获取研究数据。
高质量的原位测量数据是海洋水色遥感数据产品真实性检验、算法开发和气候变化研究的先决条件。原位数据的采集通常需要耗费大量的人力、物力、财力，单个研究团队采集的数据通常难以支持长时序和大范围的研究。在“大数据”科学研究的驱动下，国内外多个开放存取数据平台、政府间和国家级海洋科学数据中心以及主要涉海部门数据库平台发布了不同类型的海洋原位测量数据并向用户共享，以充分发挥原位测量数据的价值，支撑大科学问题的研究。由于各数据集在数据平台中离散分布，数据采集时间、区域、学科门类及数据获取方式不尽相同，数据使用者很难短时间内知晓并应用这些平台数据，导致搜集相关研究数据费时费力。因此，本文收集整理了29个可以获取海洋光学和海洋生物地球化学等参数的数据库平台，这些平台存储了全球海洋近百年来的原位测量数据，列举了共享数据在海洋水色遥感研究中的典型应用，并给出了常用参数的数据检索建议，以期帮助数据使用者快捷获取研究数据。
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