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[硕士论文] 徐斌
地质工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:本文对闽江口表层沉积样品中硅藻进行了分析,将表层硅藻数据与环境数据进行了合理排序,分析了闽江口表层硅藻分布特征及其与环境因子的关系,利用研究区内表层硅藻数据建立硅藻一盐度转换函数,并用该转换函数恢复了研究区钻孔沉积样品古盐度。同时,结合研究区内地层划分以及钻孔硅藻组合特征等,分析了闽江口晚更新世以来海平面变化及海侵历史。主要研究成果如下:
  1.通过排序分析得出表层硅藻划分为4个硅藻组合带,其中包括2个亚带。Ⅰ带受近岸海水影响明显;Ⅱ带受水深控制,并受较强的潮汐作用影响;Ⅲ1带受潮汐和闽江径流共同影响;Ⅲ2带受潮汐和闽江径流共同作用,但水动力作用更强。
  2.通过删除MJ1站位以及MJ3站位中淡水种,在WA-PLS模型下建立函数,得出WA-PLS模型中Component5模型具有最大的相关系数(R2=0.98851)和最小的均方根误差(RMSE=0.63794),最大偏差仅为2.0631,确定Component5模型为最优转换函数。
  3.根据硅藻一盐度转换函数重建了闽江口3个钻孔盐度值。结果表明:DZK001钻孔重建盐度值范围为2.80~8.39,介于淡咸水至微咸水之间;DZK003钻孔重建盐度值范围为0~9.65,介于淡水至微咸水之间;DZK014钻孔重建盐度值范围为0~6.55,介于淡水至微咸水之间。
  4.闽江口揭露地层为上更新统及全新统。上更新统沉积物由灰色卵石层、淤泥和淤泥质土组成,其沉积厚度变化较大,变化范围为20m~30m,此层主要表现为海相沉积,淤泥厚度沿河口区逐渐增大;下全新统沉积物由深灰色淤泥及淤泥质土组成,此层沉积厚度变化范围为5m~20m,河口上游由海相沉积逐渐转为陆相沉积,河口区主要以海相或海陆交互相沉积;中全新世时期主要沉积淤泥及砂,整体沉积厚度变化较小,变化范围大致为3m~7m,河口上游表现为陆相沉积,河口区为海相沉积;晚全新世时期沉积灰色淤泥和灰黄色细砂及杂填土,沉积厚度变化不均,主要表现由人类工程活动引起沉积厚度变化。
  5.该研究区晚更新世以来主要发生了3次海侵作用:第一次海侵发生于晚更新世玉木亚间冰期,此次海侵为“福州海侵”;直到早全新世初期,发生了第二次海侵;第三次海侵发生于中全新世时期,此次海侵为“长乐海侵”。
[硕士论文] 赵晋军
矿物学、岩石学、矿床学 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:南海西沙群岛形成于中晚全新世,然而由于缺乏精确的定年手段,对西沙群岛七连屿岛屿生态演化历史过程知之甚少。本学位论文选取西沙七连屿为研究区域,以采自七连屿赵述岛、北岛、中岛、南岛的海鸟粪土沉积剖面(编号分别为ZS2、BD1、ZD1、ND1;柱长分别为94cm、137cm、103cm、121cm)为研究对象。从几个剖面的粪土层中挑选了保存完好的海鸟生物残体(鸟骨、鱼骨、蛋壳、鱼鳞等)样品,通过分析剖面不同深度海鸟骨骼样品的14C年龄数据,构建了沉积剖面14C年龄-深度年代模型,在此基础上探讨了岛屿的发育过程。与此同时,结合反射光谱学和元素地球化学分析,重建了过去1000多年来七连屿岛屿生态环境演化过程。
  一方面,以海鸟骨骼AMS14C年龄数据为基础,详细介绍并对比传统数学拟合方法以及基于贝叶斯统计学方法构建的Bacon、OxCal、Bpeat、Bchron等14C年代学模型的优缺点,并选择Clam程序构建年龄-深度模型,从而分析西沙群岛七连屿四座岛屿生长速率以及海鸟数量演变过程。结果表明:过去近1000多年来,西沙七连屿岛屿沉积速率大体呈现出先快后慢的趋势,且平均生长速率为1.15±0.47mm·a-1,明显低于当前西沙海域海平面上升速率,全球变化将在一定程度上威胁到七连屿岛屿的安全;另一方面,以赵述岛(ZS2)鸟粪层剖面元素地球化学数据为基础,采用PCA主成分分析以及R型聚类分析方法,得出Ag、As、Cd、Co、Cu、P、Se、Zn这8种元素可作为西沙七连屿海鸟粪土标型元素组合。且元素分析所得出的PC1因子得分与反射光谱测得的鸟粪比例两者具有较好的相关性,表明反射光谱分析方法在重建七连屿岛屿海鸟数量变化具有可行性。最后得出西沙七连屿海鸟数量演变大致经历了缓慢增长期、稳定繁盛期、快速衰退期这三个阶段,并以鸟粪层沉积剖面底部最先发现鸟骨所在深度的年龄作为海鸟开始登岛的时间节点,得出西沙赵述岛、北岛、中岛、南岛开始有海鸟活动的时间应分别不晚于AD1172-1290年、AD984-1140年、AD413-684年、AD550-664年;此外,以鸟粪层所对应时段为海鸟繁盛期,得出赵述岛在AD1336-1811期间,鸟类数量维持在较高水平,同理可知北岛于AD1459-1888、中岛于AD777-1560、南岛于AD1503-1804期间,海鸟数量也分别达到峰值。总体而言,在小冰期时海鸟数量较多,表明西沙海鸟适宜相对凉爽的气候条件。
[博士论文] 胡东平
地球化学 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:地质历史时期典型生物灭绝事件期间环境气候条件以及海洋碳硫循环的重建,对人类正确认识现代环境和生物危机以及促进人与自然和谐发展具有重要意义。本课题以晚奥陶世海相沉积岩为载体,探究当时生物大灭绝期间海洋和大气的化学条件及其变化机制以及对生物灭绝的影响。本文主要集中于以下三个方面:
  1.晚奥陶世海洋碳循环扰动机制的探究
  在具有详细生物地层控制的基础上,对采自美国内华达州Copenhagen Canyon剖面碳酸盐的无机碳同位素、87Sr/86Sr比值以及微量元素进行分析,并结合模型计算重建了当时海洋碳循环及其扰动的主要控制因素。结果表明,该剖面未受显著的后期成岩蚀变,记录了海水的原始同位素信息:晚奥陶期间存在两次显著的碳同位素正偏移(峰值分别为~+7‰和~+5‰),且与冈瓦纳冰川的开始和消融具有很好的一致性。对应地,87Sr/86Sr比值存在两次快速降低且与碳同位素和冰川协同变化。结合数据以及海洋箱式模型的综合分析,本文认为碳酸盐风化输入的增加是导致全球晚奥陶世碳同位素正偏的主导因素,不一定需要有机碳埋藏增加:冰川开始,海平面下降,碳酸盐台地风化加强,导致河流输入的碳同位素组成变重,从而导致海相碳酸盐的碳同位素组成正偏;冰川融化,海平面上升,碳酸盐台地被海水淹没,风化输入减少,海相碳酸盐的碳同位素组成恢复到初始值。
  2.贵州红花园剖面的多硫同位素(△33S,δ34S,和△36S)记录及其环境指示意义对采自贵州桐梓红花园剖面的沉积岩样品进行高精确度的多硫同位素组成以及碳、硫含量分析。首次在24.5亿年以来的地质记录中发现了硫同位素的非质量相关分馏(△33S最大可达~0.9‰)。通过对数据和硫同位素分馏原理的综合分析,认为与大规模火山喷发相伴随的平流层光化学反应是产生红花园硫同位素非质量相关分馏的原因。这一发现识别出晚奥陶期间华南曾存在多次平流层火山喷发,并将大规模火山活动和晚奥陶世生物灭绝联系起来;表明硫同位素的非质量相关分馏也能发生并保存在显生宙的地质记录中,为晚奥陶世生物灭绝的机制提供了新的视角,也为重建地史时期火山活动的生态和环境效应提供了新的有效研究手段。这一结论也得到其他地质记录的支持:在华南及全球中晚奥陶世地层中广泛发现大量蚀变火山灰夹层,表明当时全球火山活动频繁,与火山活动相伴随的环境恶化以及臭氧层空洞可能是造成晚奥陶世生物灭绝的原因之一。
  3.秀山和Vinini Creek剖面的汞(Hg)记录及其环境指示意义
  对采自重庆秀山和美国内华达州Vinini Creek剖面的沉积岩样品进行Hg浓度、Hg/TOC比值以及Hg同位素组成的分析测试。发现两个剖面在晚奥陶期间均呈现Hg富集特征(Vinini Creek剖面的Hg浓度高达736.6ppb),远高于正常海洋沉积物的Hg含量,表明当时外界Hg输入显著增加。结合Hg同位素数据,本文认为秀山和Vinini Creek异常的Hg富集特征是火山活动导致Hg释放增加的结果。晚奥陶世生物灭绝之前及附近层位的Hg富集信号指示火山活动可能是造成这次生物灭绝的原因之一,与本文多硫同位素研究的结论一致。
  另外,本文Hg浓度及Hg/TOC数据显示局部的沉积环境条件可能对沉积物Hg异常的记录产生显著影响。火山活动或其他过程导致的Hg输入增加在沉积物中的保存与有机质的埋藏量密切相关:当有机质的埋藏量大大超过Hg沉降的需求时,即使火山活动导致Hg输入增加,Hg/TOC比值仍然因为TOC含量高而偏低,不能真实反映Hg输入的异常;而如果有机质埋藏太少,Hg输入的异常也不能保存在沉积物中。因此,运用沉积物Hg/TOC比值作为古火山活动的指标时,应综合评估Hg浓度、Hg/TOC比值、TOC含量以及样品的沉积环境和古地理条件,以获得准确的古火山活动及环境效应信息。
[博士论文] 林杉
机械电子工程 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:在自然界中,广泛地存在着海洋深层水持续垂直向上的运动,即上升流现象。上升流的存在为海洋食物链增加了产能,产生了世界海洋的新工厂。
  受到自然界上升流现象的启示,人们想到通过放置人工系统的手段,引起海水自海底到海面流动的方法,即为海洋人工上升流技术。
  为了驱动人工上升流,国内外研发了多种相关装置,其中利用波浪能和海流能的装置较为方便和节能。但是,大部分波浪能和海流能引起人工上升流装置都存在着两个问题:一是带来的上升流效率较小,难以在大尺度上对海洋环境产生影响,也难以收回制造和布放装置的成本;二是装置在进行实地海试时往往在短时间内被严重破坏,造成实验不理想甚至实验失败。
  如何设计可靠的人工上升流引致的方案,尽可能利用海洋自然能量、不增加额外成本,并优化装置参数使之适用于海洋,是人工上升流领域的重要问题之一。
  本论文提出了一种利用海洋自身动能源源不断产生人工上升流的方法,不需要额外能源,且装置简单、成本低廉,容易大规模布放。
  本论文立足于对波浪和海流运动驱动的人工上升流理论的研究。区别于现有的各种人工上升流技术方法,以及各种波浪和海流的装置的是,本论文通过水波动力学的分析方法,将利用微振幅波的非线性特性引致水头差作为驱动力的思想应用于人工上升流工程领域,并对该人工上升流水头差进行定量的研究,为增加引致人工上升流的动力水头提供了一个新的思路。
  本论文基于微振幅波基本方程和伯努利方程进行建模,通过计算表明,在有波浪和海流的深水中,存在着能够引致上升流的动力水头差,且借助浮子式引致上升流装置,该水头差如果能够克服来自海况条件的外部阻力和来自浮子-管体系统的内部阻力,则可以作为动力引致人工上升流的产生。
  论文各章内容分述如下:
  第一章在调研查阅了国内外相关文献的基础上,论述了人工上升流技术研究的背景、目的和意义;介绍了国内外各种人工上升流技术的研究进展及取得的成果;介绍了相关的波浪和海流装置;总结了当前人工上升流技术研究方面的一些热点技术和存在的问题,以及本论文的主要研究内容。
  第二章对波浪/海流引致人工上升流理论进行了理论研究。波浪/海流引致人工上升流理论是一种基于波浪力学基础理论,以波浪和海流的运动作为动力驱动人工上升流的方法。本章改进和拓展了关于微振幅波的平均水位(mean water level)理论计算,使之应用于人工上升流。
  第三章主要讨论波浪/海流引致人工上升流技术水槽实验的过程与结果。实验分为固定装置实验和浮子装置实验两部分,以后者为主,并分成单独造流实验、单独造波实验和波流耦合实验三部分分别进行,验证了第二章理论模型在水槽中的可行性。
  第四章主要从管体的优化和浮子的优化两个角度讨论了如何选结构参数使波浪/海流引致人工上升流的效果发挥得更好,运用到的分析方法主要包括利用MATLAB实现的受力分析、利用Flow3D和Fluent进行的CFD仿真,以及参考部分水槽实验和现场实验为参考。
  第五章主要讨论浮子系统在海洋中工作时影响波浪、海流引致人工上升流效率的外部因素和内部因素,并据此预测了一些典型实际海况中的提升效率。
  第六章对本论文的研究工作及成果进行了归纳总结,并指出本论文今后进一步的工作内容与研究方向。
  本论文的主要创新点包括:
  1.系统性地研究了波浪运动产生人工上升流水头差的水动力学机制,并开展了波浪产生人工上升流装置的设计研究。
  2.通过理论证明,波浪运动引起的动力水头差在深水中存在,且通过计算和实验量化地表明,其能够被利用以作为引致人工上升流的动力。通过推算波浪和海流的耦合机制,将波浪引致人工上升流扩展到波浪和海流共同作用引致人工上升流,推算出波浪和海流的耦合机制,并用系列水槽实验验证了这种非简单线性叠加的耦合效果。
  3.对浮子系统应用于波浪/海流引致人工上升流技术进行了初步优化,对波浪/海流引致人工上升流的内外影响因素进行了分析,并结合海洋条件和系统结构,对特定海域下的引致上升流效率做出了初步预测。
[博士论文] 李彪
轮机工程 大连海事大学 2017(学位年度)
摘要:海洋波浪能被认为是最具潜力的可再生能源之一,在众多的波浪能利用技术中,多节漂浮式波浪能转换装置以其单机功率大、波能转换效率高、抗浪能力强、海况适应性好等众多优势,展现了极好的发展前景。深入研究该类型装置,对缓解我国能源紧缺、环境污染等问题具有重要的现实意义,目前,国内对该类型装置的研发还较为滞后。其中,水动力性能分析是波浪能转换装置研发的最基础工作。本研究以工程应用为背景,针对我国海况条件,采用理论分析、时域频域的机理研究、海上试验验证和数值模拟相结合的方法,对该装置的水动力性能进行了系统研究,重点分析了浮体运动和波能转换的机理问题。
  考虑装置铰接浮体间PTO(Power Take-off,能量提取系统)约束和作用力,基于多刚体动力学理论,建立了装置波浪运动的数学模型;引入浮体间运动约束方程以表示PTO系统的运动约束,从而将波浪中运动的多节浮体构成相互连接的系统并使得模型可解。应用波浪绕射理论推导了双节铰接浮体结构物在波浪中所受的波浪激励力和波浪激励力矩的解析表达式,并通过数值模拟进行了验证。
  基于多尺度理论,推导求解了多节铰接浮体在静水中和波浪中的垂荡-纵摇运动的时域近似表达式,推导过程和求解结果揭示了浮体波浪运动的响应特性和位移、速度等的运动合成机理。通过对装置PTO系统的影响分析,发现在较大范围内,装置的波浪能俘获宽度比随着PTO阻尼系数或回复弹簧弹性系数的增大而持续增大,因此,在理论上对该类装置的PTO系统进行优化是不可行的。PTO阻尼的非线性对浮体纵摇运动具有影响,波浪能俘获宽度比均随着PTO阻尼速度指数的增加而减小。
  根据浮体随波运动的周期性特征,建立了表征双节铰接浮体式装置幅频响应的四元一次复数方程组,解析分析表明,各节浮体纵摇幅值相等,在运动上相差一个相位差。通过分析浮体几何尺寸对装置的共振运动、相位差以及波能俘获的影响,提出了基于浮体共振与浮体运动相位差的浮体优化方法,求解出浮体相对于波长λ的无量纲最优尺寸分别为:最优长度LN=0.5,波浪周期T>3.0s时,最优半径RN=0.065,最优吃水DN=0.08。
  综合考虑系泊系统、风、流等约束或环境载荷的影响,建立了多节铰接浮体波浪运动的CFD数值模型。分别对波浪要素、系泊系统、风、流载荷以及阵列布置对三节浮体式装置水动力性能的影响进行了数值模拟,结果表明:在线性波条件下,装置的两组PTO阻尼各自的转换功率没有明确的规律;在小波高的情况下,装置的波浪能俘获宽度比基本不变,波高较大时,俘获宽度比随着波高的增大而减小;对于本文所研究的漂浮式波浪能转换装置,水深基本不影响装置的水动力性能;装置在不规则波条件下的波浪能转换功率大约相当于线性波条件下的38%-65%,且两组PTO阻尼的转换功率较为一致;在斯托克斯二阶波条件下,装置的波浪能转换功率比在线性波条件下更大,大约为线性波条件下的110%-145%,波浪能俘获宽度比大约为线性波条件下的55%-65%。无论是在无流还是有流情况下,锚索连接于浮体2的中间位置,也即整个装置的中间时,装置可以获得最佳的俘获宽度比;连接于装置两端的锚索,当锚素质量较小时,可提升装置的波浪能转换的功率;通过对风速的影响分析,发现在黄渤海水域最常见的周期为2.5s-4.0s的波浪中,较小的风速通常会小幅降低装置的俘获宽度比,较大风速则有利于俘获宽度比的提高;装置在流中的运动和能量转换十分复杂,流主要通过两个方面对波浪能转换装置施加影响,一是波流相互作用造成装置的运动周期、幅值发生变化,该因素可通过波浪遭遇周期理论和波能流、波浪作用守恒原理进行分析。二是流的载荷作用于装置,使得装置所受的锚索张力发生变化;在对装置阵列布置的研究中,从波浪能俘获能力的角度分析,得出在波浪周期为2s、3s、4s和5s时,装置之间不受影响的最小距离约为并排布置间隔1.0λ,直线布置间隔2.25λ。
[硕士论文] 刘森明
船舶与海洋工程 集美大学 2017(学位年度)
摘要:单点系泊系统在海岛建设、海洋开发、海洋农业生产等领域都发挥着重要的作用。为确保单点系泊系统在不同海洋环境载荷下具有高度的可靠性和良好的环境适应性,以及平台上设备的正常运行及工作人员的安全,准确模拟单点系泊系统在不同环境载荷作用下平台的运动特性显得十分重要。
  本文参考DNV海上浮式平台设计的相关规范,对系泊状态下波浪发电平台-缆索-浮筒-锚链组成的耦合系统作为一个整体在风、浪、流等海洋环境载荷下平台的稳定性进行研究,论文主要研究的内容包括以下四个方面:
  (1)基于势流理论、控制方程和边界条件建立了“波浪发电平台-缆索-浮筒-锚链-锚”相互耦合作用下的数学模型。将两个相互作用的浮体运动进行分解,再由速度势积分求出每个浮体的绕射势和辐射势,得到漂浮式波浪发电平台系泊系统总体运动方程。
  (2)应用几何非线性有限元方法对锚链系统进行动力分析。通过算例验证了该方法能正确得出系泊锚链的运动状态,同时对不同主控参数下系泊锚链的受力及位置进行分析,最后对系泊锚链的非线性动力响应进行规律总结。
  (3)运用水动力软件AQWA对规则波作用下单点系泊的漂浮式波浪发电平台与系泊浮筒相连接的系泊锚链进行耦合分析。分析了规则波况下波浪发电平台随波浪频率变化的附加质量力、辐射阻尼力和六自由度响应RAO值,以及环境载荷入射角与系泊锚链倾角的变化对发电平台运动特性的影响。将仿真结果与已有的实验数据进行验证,说明了仿真结果能在较大程度上反映实验结果,具有可行性。
  (4)分析了随机海浪、风、流等海洋环境下单点系泊的漂浮式波浪发电平台及其系泊缆索在极限海况下运动情况,分析谱峰因子对发电平台的影响,风、浪、流共线和不共线的情况下系泊锚链和平台的运动情况等。
[硕士论文] 张明镛
船舶与海洋工程 集美大学 2017(学位年度)
摘要:海洋能蕴藏丰富,对其进行合理的开发利用可以缓解当前的能源危机,对建设节能环保、可持续发展型的社会意义重大。波浪能是一种存在形式不稳定的海洋能源,不但分布广且可开发性强。目前,波浪能被广泛应用于发电领域,利用其进行海水淡化的研究也越来越受到关注。我国海域面积广阔,但是淡水资源匮乏,利用波浪能进行海水淡化,不仅可以一定程度满足一些岛屿居民的用水需求,而且改变了传统用电或用油驱动的海水淡化方式,既节省了能源,又减少了对环境的污染。
  本文设计了一套阵列筏式波浪能海水淡化系统,主要包括了波浪能的采集子系统、液压能量的传递子系统以及反渗透海水淡化子系统。通过理论计算和模拟仿真分析两种形式结合对系统进行建模以确定各个子系统模型理论上的可行性。
  首先介绍了波浪能海水淡化的研究背景、意义及其在国内外的发展现状。对目前应用较多的热分离与膜分离海水淡化技术作分析比较,选用适合本系统的反渗透膜式海水淡化方法并分析了其原理及技术特点。
  其次,为将波浪能加以利用设计了阵列筏式波浪能采集装置,确定了波浪能海水淡化系统方案以及方案中各子系统的组成。用三维软件Solidworks建立了波浪能采集装置的三维模型,分析各部分的运行机理。用AQWA水动力软件建立波浪能采集装置的水动力模型并进行仿真,根据仿真结果和数据从整体结构上优化浮子的布放方式和平台的楔形角,提高波浪能的采集效率。
  最后,为液压能传递子系统中所涉及到的元件进行理论计算以及设备选型,根据元件型号,利用AMESim仿真软件对液压系统建模、模拟系统运行过程,分析其内部参数变化规律,再根据仿真结果调整、优化液压系统结构,提高波浪能的转换效率和淡水产水量。
[硕士论文] 吴国栋
环境工程 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:黄河三角洲历史上曾发生多次严重风暴潮灾害,给当地造成了重大经济损失和人员伤亡。随着黄河三角洲高效生态经济区的成立,黄河三角洲地区经济迅猛发展,风暴潮灾害造成的经济损失也呈现迅速增加的趋势,风暴潮灾害已成为影响和制约黄河三角洲地区经济社会发展的重要因素。因此,对风暴潮灾害进行深入研究,减少风暴潮灾害损失,对保障当地居民生命财产安全,保证黄河三角洲地区经济健康稳定发展有重要意义。
  本文利用气象科学和海洋水文科学相结合的方法,应用羊角沟、黄河海港两个测站2008-2010年的风向、风速、气压、逐时潮位、天文潮位等数据资料,对海域潮位、风场特点和明显风暴增水过程进行了统计分析,结果表明:
  (1)黄河海港属于正规日潮区,潮差较小,潮位受天文潮影响较小,周期性较弱,平均潮位较低,夏季平均潮位高于冬季,8月份平均潮位最高,1月份平均潮位最低。黄河海港12月份和4月份平均风速较大,8月份平均风速较小,2月份到10月份,东风分量占风向主导地位;羊角沟属于不正规半日潮区,潮差较大,潮位受天文潮影响较大,平均潮位较高,夏季平均潮位高于冬季,8月份平均潮位最高,1月份平均潮位最低,羊角沟东风分量占风向主导地位,4月份平均风速较大,9月份平均风速较小。
  (2)黄河三角洲地区发生风暴潮的典型天气形势有冷空气配合气旋型、台风北上型、冷高压型,其中冷空气配合气旋导致的风暴增水比较明显,风暴潮潮位较高,大多数严重风暴潮灾害都是在这种天气形势下发生的。
  (3)影响风暴增水最主要的因素是风应力,对于羊角沟和黄河海港,持续性东北大风和天文高潮叠加是导致风暴潮的直接因素。对实测高潮潮位出现时间和天文高潮潮位出现时间进行线性拟合,发现两者存在明显的相关关系,实测最高潮位一般发生在天文高潮位出现之前。对东北风平均风速和实测高潮位进行线性拟合,两者数据相关性较高。根据气象预报的东北风最大风速和东北风平均风速,通过与风暴增水的相关关系,估算风暴潮增水值,结合预报的天文潮位得到估算的风暴潮最大潮位。通过天文高潮位出现时间及东北大风持续时间,结合相关关系,对高潮位出现时间进行预报。
  (4)根据风暴潮高潮位和当地具体损失情况,对风暴潮灾害进行分级。根据黄河三角洲地形地势、沿海防潮海堤建设、沿岸经济布局、当地人口分布情况,预测风暴潮不同潮位高度情况下的影响范围和行业,进行受灾分析,制定风暴潮防御措施,减少灾害损失。
[硕士论文] 严珊珊
应用经济学 集美大学 2017(学位年度)
摘要:21世纪以来,围绕海洋资源的开发逐渐成为滨海国家抢占未来世界经济发展制高点的机遇,而我国“海洋强国”战略的提出也凸显出大力发展海洋经济的决心。海洋产业集聚发展带来的集聚效益能够有效带动产业发展和区域经济,是海洋产业发展的有效模式,但也具有局限性,其发展同样受到资源环境的制约。唯有综合考虑海洋产业集聚发展与区域资源环境承载力,才能实现海洋事业的可持续发展,实现“海洋强国梦”。
  福建省作为我国的海洋大省,区位条件优越,海洋资源丰裕,具备巨大的海洋经济发展潜力。在“海洋强国梦”以及海洋生态文明建设背景下,福建省如何实现海洋产业集聚与区域资源环境协调互动发展尤为重要。
  对国内外相关研究文献进行梳理后,本文首先对涉及的相关概念进行界定,详细探讨海洋产业集聚与资源环境的耦合作用机理;其次分析了区域资源环境下福建省海洋产业集聚的现状;再次,运用灰色关联分析法对海洋产业集聚与资源环境系统的耦合作用进行实证检验;然后,引入耦合发展评判模型,进一步对两系统的耦合协调发展程度进行测定;最后,提出了提升福建省海洋产业集聚与资源环境协调发展的对策建议。本文研究结果表明:福建省海洋产业集聚系统和资源环境系统各因素间的耦合关系在中等相关关系以上,耦合协调类型处于初级协调和中级协调间徘徊,在耦合机制中整体处于中等水平,耦合关系要想向更高的耦合类型跨越,关键在于集聚结构的调整优化。今后,福建省应当通过推动海洋产业集聚升级、建设海洋生态文明等方面的措施,进一步提升两系统间的协调发展水平。
[硕士论文] 程朋
土木工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:浅层气是海洋环境中重要的工程地质灾害之一,在我国的黄渤海、东海和南海片区均有一定程度的分布,尤以东海近海片区分布最为典型。随着我国海洋经济开发以及对能源需求的持续增长,一些工程建设将不可避免会在潜存浅层气的海域范围内展开。深入研究海床含气沉积物的声学响应特性,进一步完善海洋含气沉积物的探测技术和识别理论,对于海洋环境下相关基础设施建设、能源和资源开采以及防灾减灾工程具有重要的意义。
  声学探测是海底沉积物无损探测的主要手段。本文以我国东海杭州湾海床含气砂质沉积物为研究对象,开展CT扫描实验,获取气泡尺寸分布,依据气泡共振规律,选取适宜的激振频率,开展声学响应特性实验研究,并与Anderson-Hampton模型对比,提出改进的声速模型。主要研究内容如下:
  第一,改造完善实验设备,基于GDS应力路径三轴仪,增加弯曲-伸展元测试系统、带有高精度低量程差压传感器的双压力室系统,并配合自主研制高压溶气饱和仪,成功实现了含气砂质沉积物的试样制备和声学实验测试。
  第二,为了解含气砂质沉积物中气泡的赋存状态与尺寸分布规律,自行设计加工了可用于含气砂CT扫描的装置,利用225kV-3D-micro-CT进行扫描,借助VGStudio MAX软件处理扫描图像,获得了含气砂质沉积物中的气泡赋存形态和尺寸大小分布;利用Log-logistic概率密度描述气泡尺寸分布规律,同时根据Log-logistic概率密度函数中参数属性,预测了含气砂质沉积物中孔隙率和含气量变化时,气泡尺寸分布规律。
  第三,基于气泡尺寸分布规律,得到气泡共振频率的范围,研究低于气泡共振频率下,含气砂质沉积物的声学响应,并结合室内三轴砂样尺寸大小,确定室内声学测试激振频率范围;选取适宜的激振频率,开展声学实验,获取了含气砂质沉积物的幅值和声速参数。
  最后,重点介绍Anderson-Hampton模型的适用性与局限,并与实验实测数据对比,阐述了模型预测与实测结果差异性产生的原因。依据含气量与压缩波速关系,提出了改进的含气砂质沉积物声速响应模型;针对该模型参数,进行灵敏度分析,检验了模型的适用性。
[硕士论文] 陈金月
地图学与地理信息系统 四川师范大学 2017(学位年度)
摘要:海岸带是区域生态环境、气候变化等地球科学的极佳切入点,研究海岸线的变迁有利于了解海岸带环境变化过程及其机理,为海岸带的可持续发展和保护提供服务。珠江三角洲大力发展海洋经济,海岸带开发程度高,岸线变动频繁,加上全球气候变暖、海平面上升的叠加作用,造成了海岸带生态环境的巨大破坏,对珠三角城市的智慧发展和海岸资源永续利用带来了极大影响。本研究选取珠江三角洲为研究区,综合运用Landsat系列遥感影像、地形图以及GoogleEarth等多元数据,目视解译1973年、1978年、1988年、1998年、2008年与2015年六期海岸线数据,并根据文献综述的先验知识对岸线的利用方式进行分类。在此基础之上,从海岸线空间分布、岸线利用程度、岸线位置变化以及不稳定性等四个角度,运用岸线组成、分形维数、多样性指数、岸线利用程度、端点变化速率以及不稳定性等多项指标,多尺度对珠江三角洲的海岸线变迁进行系统分析,讨论了引起其变化的主要驱动因素。最后,聚焦珠江三角洲的各市(特别行政区)岸段,探讨其岸线变化特征。结果表明:
  1)近40年来,珠江三角洲自然岸线比例持续下降,2015年已降至44.30%。主要驱动力因素由河口冲淤、海岸侵蚀等自然因素(万顷沙岸段的冲淤造陆)转化为区位政策和经济活动驱动下的剧烈改变,主要包括围垦养殖、港口建设和陆连岛工程等人为活动。
  2)珠江三角洲海岸线变迁呈显著的区域特征,沿海各市均存在大规模人工岸线的扩张,变化剧烈的区域集中在伶仃洋海区、磨刀门海区、黄茅海海区;从行政区划上来看,主要集中在广州市南沙经济开发区、深圳市大鹏湾与蛇口半岛、珠海市唐家湾-拱北、江门市崖南镇。
  3)1973-2015年间,珠江三角洲的海岸线分形维数变化趋势与岸线长度变化一致,除中山市1978-1988年出现波动以外,大致呈现持续增长趋势,岸线轮廓趋于复杂化。香港地区以显著地海岸线长度占比和基岩岸线比例,成为唯一一个高于珠江三角洲海岸线分形维数的地区。珠海、广州、深圳三地的海岸线分形维数有明显的增长趋势,三地是珠江三角洲的主要开发地区,特大型港口、城市建设用地、填海造陆等工程活动是其海岸线分形维数增长的主要因素。
  4)珠江三角洲岸线利用程度持续增加。利用方式主要包括围垦养殖、种植,滨海交通与港口码头,空间上从香港、广州逐步扩散至深圳-东莞、珠海-惠州、中山和江门。
  5)岸线不稳定性有显著的空间集聚及分布特征。珠江口西岸及以西地区岸线不稳定性高于珠江口东岸及以东区域;岸线扩张具有显著的空间和阶段特征。1973-2015年长时间尺度上,珠海、广州两地岸线扩张的平均速率较快;1973-1978年,岸线扩张较快的区域分布于珠海、江门、广州;1978-1988年间,深圳市沿岸扩张增长迅速;1988-1998年,新增热点区域包括东莞、中山地区;1998-2008年,扩张至整个研究区;2008-2015年,研究区扩张速率有放缓趋势。
  本研究揭示了近40年来珠江三角洲海岸线变化的时空特征,能够为海岸功能划分、资源开发与优化以及生态经济建设提供基础资料和信息支持,促进珠三角海岸带智慧发展,未来应持续关注珠江三角洲海岸线的变迁及其对生态系统的影响。
[硕士论文] 管向阳
土木工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:浅层气是一种重要的海洋工程地质灾害,能对钻井、石油平台、海底光缆、输油管线等海洋工程造成严重的破坏。气体的存在改变了海洋沉积物的力学性质,很多海洋工程的设计和施工过程中不得不考虑海底浅层气的影响。海洋含气沉积物在近海、湖泊、大陆架、深海等区域有着较广泛的分布,它是一种特殊的非饱和土,饱和度通常较高。在海洋环境中,波浪荷载作用可能诱发海床液化,从而对海床建筑物与构筑物的安全构成威胁。但以往对于液化的研究主要集中于饱和砂土,却鲜有对海洋含气砂质沉积物的液化响应特性的报道。当前,我国正加快探索和开发海洋资源,探讨波浪荷载作用下海床含气沉积物的液化响应特性,可进一步提升对海洋工程地质灾害的认知水平,为海洋工程的勘察设计提供参考,具有重要的意义。
  本文以我国东部杭州湾海域和东海片区普遍存在的海底浅层气工程地质灾害为背景,以杭州湾海床粉细砂土为研究对象,借助中国科学院武汉岩土力学研究所自主研制的高压溶气饱和仪,基于GDS动三轴实验系统和GCTS空心扭剪实验系统,重塑制备不同初始气体含量的含气砂样,开展循环(波浪)荷载作用下海床浅层含气砂土的液化响应特性试验研究。主要内容如下:
  1、为使试验研究更切合实际,研究了东海北部水文地质条件,分析了波浪理论的适用范围,给出了东海北部海域波浪荷载的计算公式。
  2、为探讨初始含气量和动荷载幅值对含气砂土液化特性的影响,针对不同气体含量的高饱和度含气砂土施加不同幅值的循环荷载,研究了饱和度和动荷载幅值对砂土动应变、动孔压、动强度及液化特性的影响,分析了含气砂质沉积物的液化响应特性,提出了一种适用于含气砂的孔压增长模型,得到了循环荷载作用下含气砂土的动强度曲线。
  3、为考虑波浪荷载下主应力轴连续旋转对海床含气砂土液化响应特性的影响,在主应力轴连续旋转条件下,针对不同初始饱和度的含气砂施加不同幅值的波浪荷载,进行轴向与扭向耦合剪切试验,研究了主应力轴连续旋转条件下含气砂土的动应变、动孔压、动强度及液化响应特性,分析了主应力轴连续旋转对砂质沉积物的动强度影响规律。
[硕士论文] 胡珊
船舶与海洋工程 集美大学 2017(学位年度)
摘要:本文以已经成功海试的漂浮式波浪能发电平台为研究基础,利用水动力学分析软件AQWA对漂浮式波浪能发电平台的采能装置进行数值模拟优化研究,在实验室造波水槽中搭建模型实验台进行实验优化分析,及探索了船艏角度和浮子质量对浮子采能效率的影响,并设计了一种漂浮式波浪能发电平台的变质量浮子系统及其控制方法。研究的主要内容包含以下几个部分:
  (1)介绍几种浮子式波浪能发电装置及其波浪能采集效率研究进展,并指出目前漂浮式波浪能采集装置优化研究存在的各种问题。
  (2)利用微幅波理论以及水动力学分析软件AQWA对该漂浮式波浪能发电平台进行数值模拟优化研究。得到了不同浮子间距、浮子摆放方式和浮子臂长度等情况下的浮子采集波浪能的效率。将数值模拟优化前后的模型图和采能效率进行了对比及分析,最后结果表明:1m的浮子间距优于0.25m的浮子间距,浮子垂直摆放方式优于水平摆放方式,浮予臂长短交错排布方式优于浮子臂长一致的排布方式。
  (3)在实验室造波水槽中搭建模型实验台进行实验优化研究。在相同波况下进行小组对比实验,得到了不同浮子间距、浮子个数、浮子摆放方式和浮子臂长度等情况下的浮子采能功率。将实验优化前后的模型图和采能功率进行了对比分析,结果发现:浮子垂直摆放优于浮子水平摆放,浮子臂长短交错排布优于浮子臂长一致的排布方式,这与数值仿真结果吻合。
  (4)探索了相同波况下,不同浮子的采能效率及不同船艏楔形角和不同浮子质量情况下的各浮子采能效率。结果发现:a、沿波浪的传递方向,各浮子的采能效率依次减小,并且减小的幅度逐渐增加。b、在该平台和波况下,浮子质量较小,采能效率会较高。但具体的质量选取需要根据实际情况来定。c、浮子采能效率随着船艏楔形角的增大而增大。但是船艏楔形角不宜太大,影响平台自对浪效果。
  (5)设计了一种漂浮式波浪能发电平台变质量浮子系统及其控制方法,实现了质量可变技术在波浪能发电装置中采能部分的新应用,增加了波浪能的利用率。
[硕士论文] 韩伟孝
物理海洋学 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:海浪是发生在海洋中常见的波动现象,有效波高(Significant Wave Height,SWH)是描述海浪特征的主要参数之一,在海洋研究和海洋环境预报中具有重要作用。卫星遥感是全球海洋SWH观测的重要手段,为海浪气候调查、海浪和其他海洋过程模型验证、海浪形成机制研究等提供了全球覆盖、长时间序列的沿轨海浪遥感数据。
  为了获取时空连续的全球海浪遥感数据产品,国内外对此开展了许多基于海浪沿轨数据的融合研究。现阶段主要的全球海浪融合数据产品,其空间分辨率为1°×1°难以满足海浪精细化特征研究的需求。因此,本文基于多源卫星遥感数据开展了全球海浪高分辨率遥感数据融合产品的研制。首先,使用美国国家数据浮标中心(National Data Buoy Center,NDBC)提供的浮标数据对T/P、Jason-1/2、ENVISAT RA-2、Cryosat-2、HY-2A等6颗卫星雷达高度计及ENVISATASAR海浪谱SWH数据进行了精度评价,根据二者的回归分析结果对遥感数据进行了校正。其次,基于反距离加权法并通过敏感性试验优选时空窗口,使用校正后的多源遥感数据得到了2000~2015年全球海浪遥感融合数据产品,其时间分辨率为1天,空间分辨率为0.25°×0.25°,优于现有的海浪遥感融合产品。最后,使用NDBC浮标数据对本文海浪融合产品进行了精度验证,结果显示二者整体平均RMSE是0.299m;与AVISO海浪融合产品相比,二者呈现高度的一致性,相关系数为0.93,这表明本文海浪遥感数据产品准确可靠,具有良好的全球适用性。
  应用本文融合得到的全球海浪遥感数据产品,分别对中国近海和全球海浪时空分布特征进行了统计分析,检验了本文产品的应用能力。中国近海海浪空间分布结果显示,浪高最大值位于巴士海峡以东海域,海浪冬季浪高最大,夏季最小;SWH月平均变化具有明显的年周期和半年周期;海面风速和海浪波高相关性分析表明,海浪波高时间变化特征与海面风速相似,具有明显的相关性。全球海浪空间分布结果显示,全球浪高最大值主要分布在南大洋西风带、北太平洋和北大西洋;季节特征明显,北半球春季浪高最大,夏季减小,秋季达到最小,冬季又增大,南半球变化与北半球相反;SWH月平均变化具有年周期、半年周期和季节周期,总体上具有逐年增大的趋势,且增大速度在加快。
[硕士论文] 付丹
海洋化学 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:本文针对南大洋海洋近地层大气污染物分布特征及源解析的科学问题,于中国第32次南极科学考察(CHNARE)期间,采集中国近海至南大洋近地层海洋大气氮氧化物(NOx)和大气气溶胶颗粒物样品,研究了海洋近地层大气中氮氧化物,大气气溶胶颗粒物中多种金属元素和16种多环芳烃(PAHs)的空间分布特征,并对其来源进行解析。具体研究内容如下:
  (1)采用Saltzman法对中国近海至南大洋海洋近地层大气环境中气态氮氧化物日平均浓度进行测定。结果显示:海洋大气环境中气态氮氧化物日平均浓度的变化范围为0.001~0.046 mg/m3,NO日平均浓度的变化范围为0.001~0.036mg/m3,NO2日平均浓度变化范围为ND(未检出)~0.015 mg/m3。中国近海至南大洋海洋近地层大气NOx中NO占主要成分。南极圈外海洋近地层大气NOx分布特征显示:离陆地越近,NOx浓度越高,NO2:NO值越大,反映出海陆差异及人为污染对海洋近地层大气的影响。远离陆地的南大洋航段NOx显示较低的大洋背景值;南桑威奇群岛的火山活动导致附近海域高浓度的NOx分布,西风带的阻隔导致该区域NOx向周围扩散时,难以穿越西风带,向南极大陆边缘扩散的趋势更加强烈,影响大范围南大洋近地层大气NOx浓度分布;人为活动可能是南极半岛和中山站附近海洋近地层大气高浓度NOx和高NO2:NO值的重要原因。
  (2)采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对南大洋大气总悬浮颗粒物中16种金属元素进行测定。结果显示:南大洋大气气溶胶中金属元素平均浓度从大到小顺序排列为:Ca>Mg>Fe>Cr>Mn>65 Cu>As>63 Cu>Ni>V>Co>Cd>Ag>Mo。其中Mg和63 Cu之外,大洋中金属元素均存在未检出现象。Ca,Mg和Fe浓度较高,最高浓度分别为4208.9 ng/m3、963.8 ng/m3和91.8 ng/m3,其余金属元素含量较低,最大浓度在10-2~10之间。在全球范围上,金属元素在近岸地区浓度较大,远离内陆及火山活动的南大洋中含量最低。南桑威奇群岛(28.00°W,60.56°S)常年的火山活动导致该海域大气气溶胶中存在大量的火山源气溶胶,对海洋近地层大气气溶胶中金属元素的分布产生明显影响,火山活动产生Fe元素在南大洋年沉降通量约为2.7×109 g即2700 t,单位面积每年沉降通量为0.77mg/(m2·a)。金属元素富集因子法源解析结果显示:西澳大利亚弗里曼特尔港海域气溶胶金属元素主要来源于人为源;南极半岛和中山站海洋气溶胶中金属元素存在一定的人为源;其他南大洋海域气溶胶金属元素主要来源于自然源。
  (3)采用气相色谱质谱法(GC-MS)对南大洋近地层大气总悬浮颗粒物中16种PAHs进行测定。结果显示:ΣPAHs总浓度在0.3021~4.4631 ng/m3之间,相对于近海大气气溶胶PAHs污染物含量较低。在16种PAHs中五环化合物占南大洋近地层大气气溶胶中PAHs比例最大,三环化合物次之,六环化合物第三。PAHs比值法源解析结果显示:海洋大气气溶胶中PAHs主要由海陆源化石燃料燃烧产生的污染物扩散至海洋引起的;南极圈内海洋大气受南极大陆人为活动影响,但是可能受气象条件清除作用影响较大。
  (4)本文首次观测到南大洋南桑威奇群岛(28.00°W,60.56°S)附近海域近地层大气因火山活动而排放的大气污染物质,其中氮氧化物以南桑威奇群岛为中心往南大洋扩散,由于西风带等影响,被隔离在南大洋内部,并且主要往南桑威奇群岛西部南大洋海域扩散。金属在南桑威奇群岛因火山活动排放的地壳元素导致周围海域金属元素相对于南大洋海域异常升高。但是南大洋近地层大气气溶胶中PAH主要来源于外来的人为污染源,且南桑威奇群岛火山活动不产生PAHs,所以南桑威奇群岛附近海域PAHs的含量没有明显的升高迹象。
[硕士论文] 夏成龙
海洋地质 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:菲律宾海板块位于欧亚板块、太平洋板块和印度-澳大利亚板块的交汇处,大地构造位置特殊。晚中生代以来,菲律宾海板块经历了三大板块的多期俯冲、碰撞,发育了全球最为显著的沟-弧-盆系统,其成因及构造演化可有效约束西太平洋洋陆过渡带的复杂动力学过程。
  本论文通过搜集和整理了国内、外有关菲律宾海板块及邻区的地质、地球物理的最新调查和研究成果,利用国际上公开发布的水深、重力、磁力、大洋钻探以及洋壳年龄等数据,对菲律宾海板块及邻区的地质特性和地球物理场特征进行了深入研究。根据地质与地球物理数据的联合解释,详细阐述了菲律宾海板块海底扩张的阶段性特征,建立了菲律宾海板块61 Ma以来的构造演化模型。
  研究表明:
  (1)菲律宾海板块形成和演化主要受太平洋板块、欧亚板块及印度-澳大利亚板块三大板块的构造运动控制,根据地球物理场的差异,可将菲律宾海板块分为西菲律宾海盆区、四国-帕里西维拉海盆区及伊豆-小笠原-马里亚纳岛弧区三个构造单元。各种地质与地球物理数据表明菲律宾海板块经历了多期弧后扩张和多次构造旋转,并且这三个构造单元的年龄由老及新,不同的形成时代构成了菲律宾海板块多期弧后扩张的时间序列。
  (2)菲律宾海板块的扩张特征主要表现为西菲律宾海盆、四国-帕里西维拉海盆以及马里亚纳海槽的阶段性扩张。按照扩张特征及演化程度的差异性,将菲律宾海板块划分为八个扩张阶段。西菲律宾海盆的阶段性扩张是板块俯冲与地幔柱联合作用的结果,沿菲律宾弧和伊豆-小笠原-马里亚纳弧俯冲的海沟持续后撤为海盆的形成提供了驱动力。四国海盆、帕里西维拉海盆以及马里亚纳海槽都是海沟向海方向迁移引起的岛弧周期性裂解和弧后扩张形成的产物。
  (3)菲律宾海板块主要由四个弧后/弧间盆地组成,总结各个海盆的扩张特征,得出了这些边缘海盆地的一般演化过程为岛弧裂解、高速弧后扩张、慢速弧后扩张以及扩张后作用四个阶段。弧后扩张前的裂解作用是弧后盆地形成的第一个阶段,该阶段的主要特征是岩石圈拉张减薄,继而断裂,扩张脊延伸;洋壳在弧后高速形成是弧后盆地形成的第二个阶段,该阶段的弧后扩张速率相对较高;慢速扩张是弧后盆地形成的第三个阶段,该阶段扩张速率较第二阶段减慢,直至扩张停止;海盆完全形成后往往存在弧后构造活动,根据扩张轴处的岩石地球化学特征和定年数据,扩张后岩浆作用是扩张末期或者弧后扩张停止后一个普遍的阶段。
[硕士论文] 栾坤祥
海洋地质 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:海底峡谷是大陆边缘地貌中常见的大型水下地貌单元,常发育于大陆边缘的大陆架中部以及坡折带,以浅而深的长条或分叉的凹陷斜坡地形为主要特征,其横剖面通常呈U型和V型,峡谷口常出现海底扇地形,是陆源碎屑沉积物和其他颗粒沉积物由陆地向深海输送到重要通道。海底峡谷由于其地理位置和沉积环境的特殊性,受到了国内外众多学者的广泛关注和重视。本文以南海北部陆坡区为研究区,构建研究区海底峡谷的识别方法,分析研究区海底峡谷分布与形态特征,并建立南海北部陆坡区海底峡谷识别判定标准。结果对于识别分析南海海底峡谷具有较强的指导意义。
  研究区位于南海北部陆坡区E114.5°~120.5°、N19°~22.7°,水深20m~4000m范围内,水深和地貌类型变化较大,发育有众多海底峡谷、海脊、海底洼地、断层等地貌单元。
  本文主要研究是构建基于人工监督的海底峡谷自动识别方法。以南海北部陆坡区的多源水深数据构建研究区数字高程模型(DEM),根据海底峡谷的几何形态特征和物理特性对其进行识别研究,构建峡谷识别的指标及其阈值,以此为基础对识别出的海底峡谷的形态参数进行分析统计。得到以下结论:
  (1)对比分析已有资料与方法,构建一种人工监督下自动识别海底峡谷的技术方法。基于数字高程模型(DEM)对其进行分步处理,能较为准确的自动提取海底峡谷地形特征线-谷底中轴线以及峡谷谷壁,从而识别出海底峡谷。与已有峡谷的验证结果表明,此方法在数据在密度足够的情况下,具有较好的准确度。
  (2)对比三种不同格网精度DEM数据海底峡谷的识别效果。其中格网精度为1km的DEM数据对峡谷长度大于150km、平均峡谷宽度大于5km,峡谷最大下切深度大于300m的大型海底峡谷有较好的识别效果;格网精度为500m的DEM数据对峡谷长度大于50km,平均峡谷宽度大于3.5km,峡谷最大下切深度大于250m的峡谷识别效果较好;而格网精度为50m的DEM数据可较好的识别出长度大于30km,峡谷宽度大于1km,最大下切深度大于200m的峡谷。
  (3)共识别出研究区的34条海底峡谷。根据研究区海底峡谷头部地貌位置划分,将其划分为陆坡峡谷31条(峡谷头部止于陆坡),陆架-陆坡峡谷3条(峡谷头部切割到陆架)。根据研究区海底峡谷平面形态划分,陆坡峡谷中直线型海底峡谷24条,树枝型海底峡谷7条;陆架-陆坡峡谷中直线型海底峡谷2条,蛇曲型海底峡谷1条。
  (4)依据研究海底峡谷形态分布与特征,归纳总结出适用于我国南海北部陆坡区海底峡谷的识别与判定标准。
[硕士论文] 郭富
海洋化学 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:生源硫化物是自然界中由生物生产、利用或转化的一类含硫物质,它们在硫的全球循环中所起的作用至关重要。二甲基硫(Dimethylsulfide,DMS)作为海洋中最重要的挥发性硫化物,其对全球气候变化以及酸雨等全球性环境问题能起到非常重要的影响。β-二甲基巯基丙酸内盐(Dimethylsulfoniopropionate,DMSP)和二甲基亚砜(Dimethyl sulfoxide,DMSO)分别作为DMS的前体物质和重要氧化产物,在很大程度上影响着海水中DMS的含量和分布。水团作为海洋中重要的水体功能单元,其性质的差异直接影响着生源硫化物的生物地球化学过程。因此,基于水团特征来研究生源硫化物的时空分布特征及其影响因素,有助于更加准确的把握生源硫化物分布变化的影响机制,从而为深入研究海洋生源硫对气候环境的影响提供新的思路。
  极地、亚极地海区能够放大全球气候变化所引起的微观效应,从而起到有效的指示作用。本文基于中国第5~7次北极科学考察白令海调查实验数据,在水团划分的基础上,分析了白令海各水团生源硫化物(DMS、DMSP、DMSO)的时空变化规律及其影响因素。得出的主要结果如下:
  1、白令海海盆区有3个水团,即上层水、中层水和深层水,其中,上层水具有高温、低盐、高溶解氧、高叶绿素、低营养盐的特征;中层水主要特征为低温,其他要素浓度水平介于上层水和深层水之间;深层水具有低温、高盐、低溶解氧、高营养盐、低叶绿素的特征,尤其是硅酸盐浓度较同类海区同深度水体高很多。白令海中陆架区有4个水团,即白令海陆坡水、白令海陆架冷水团、陆架表层暖水和混合变性水,其中,陆架表层暖水具有高温、低盐、低营养盐、低叶绿素特征;陆坡水具有高营养盐、低叶绿素特征;陆架冷水团具有低温、高溶解氧、高叶绿素特征;混合变性水的性质介于陆坡水和冷水团之间。北部内陆架区分3个水团,即阿纳德尔水、阿拉斯加沿岸水和白令海陆架水,阿纳德尔水具有低温、高盐、高营养盐、低叶绿素、低溶解氧的特征;阿拉斯加沿岸水则为高温、低盐、低营养盐;白令海陆架水主要特征为高溶解氧、高叶绿素。此外,白令海区域2012年为冷年(较暖年低2~3℃),2014、2016年为暖年,因此各水团温度2012年最低。
  2、白令海区2012年为冷年(较暖年低2~3℃),2014、2016年为暖年。受此影响,白令海二甲基硫化物的浓度和生物周转速率2012年小于2014年和2016年,例外的是北部内陆架区DMSP浓度2012年大于2014和2016年,可能与DMSP充当细胞内冷冻保护剂有关。二甲基硫化物生物生产速率略高于消耗速率,且生产和消耗速率空间变化趋势一致。白令海DMSO的水平分布趋势为:海盆区<中陆架区<北部内陆架区;DMSP则为:中陆架区<海盆区<北部内陆架区;DMS水平分布无明显规律。
  3、白令海海盆区,各水团DMS的含量大小为:上层水>中层水>深层水,各水团浓度平均值分别在5~15、2~8和0~1 nmol/L之间;在海盆北部靠近陆坡的区域,受气旋式涡流的影响上层DMS高值水舌有明显向下延伸趋势;各水团DMSPd浓度平均值在2~35 nmol/L之间,而DMSPp平均值在6~110 nmol/L之间;上层水和中层水DMS和DMSPd的分布主要受Chl-a的影响,深层水中温盐胁迫影响DMS和DMSPd的分布。
  中陆架区,表层暖水DMS和DMSP浓度较高,DMS、DMSPd和DMSPp平均值分别在2~11、20~40和27~87 nmol/L;陆坡水和混合水次之,平均值分别在0~2、2~40和18~78 nmol/L;陆架冷水团浓度相对较低,平均值分别在0~2、1~18和14~50 nmol/L;表层暖水、陆架冷水团和白令海陆坡水DMS和DMSP分布的受控因素较为复杂,混合变性水受Chl-a影响明显。
  北部内陆架区,阿纳德尔水中DMS和DMSP浓度最低,DMS、DMSPd和DMSPp平均值分别在0~3、12~28和20~80 nmol/L;白令海陆架水和阿拉斯加沿岸水中较高,平均值分别在1~15、12~47和44~120 nmol/L;白令海陆架水DMS与DMSP受温盐的影响明显,阿拉斯加沿岸水和阿纳德尔水影响因素较复杂。
  4、白令海DMSOd和DMSOp的分布趋势一致,其浓度从表层到底层随水深增加浓度降低,表层水团DMSOd和DMSOp浓度均在55 nmol/L以上,底层水团则低于25 nmol/L。从水团分析发现海盆区各水团DMSO受DMS氧化和浮游植物合成影响较大;中陆架区表层暖水主要受生物生产控制;北部内陆架区阿拉斯加沿岸水和白令海陆架水高于阿纳德尔水。
[硕士论文] 王颖杰
物理海洋学 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:北极的快速变化对周边陆地和海域,甚至全球的气候系统等都产生了重要的影响,因此对于北极海域水文特征和水体结构的研究已经成为极地物理海洋学的热点问题。白令海作为连接北冰洋与中低纬度海洋的重要海区,是近年来我国北极科学考察的重点调查海域。目前我国已经进行了七次北极科学考察,在白令海获得了大量珍贵的实测数据。本文在我国第1~6次北极科考的CTD温度、盐度和溶解氧数据的基础上,结合国际共享资料,系统分析了白令海水文要素的分布特征、水团的结构特性及海盆区水团的季节性变化特征,并讨论了西白令海冷水团的夏季变化特征及影响因素。主要研究结论如下:
  1.白令海海盆区和陆架区水文要素的分布特征分析结果表明:白令海海盆30m以浅的上层海洋具有高温低盐的特征。在40m附近存在显著的温跃层,跃层以下是低温冷水层;盐度随深度的增加而逐渐升高,中层海水的盐度表现出南高北低的特征,并在北部近陆坡区形成高温低盐下降水舌;断面上溶解氧含量可分为三层,200m以浅含量最高,200~1500m水层含量最低,1500m以深含量随深度增加逐渐上升。圣劳伦斯岛以北陆架区东部表层水体具有高温、低盐、低溶解氧的性质,西部水体具有低温、高盐的特征。圣劳伦斯岛以南陆架区温跃层出现在20m层附近,该部分海区中的溶解氧分布与温度、盐度均表现出了一定的相关性。
  2.夏季白令海海盆区的水团可以分为三类:高温、低盐的白令海上层水(4.2℃<T<11.0℃,31.5<S<33.3),分布于表层40m以浅;低温的白令海中层水(0.5℃<T<4.2℃,32.3<S<33.8),大致位于40~300m水层;高盐的白令海深层水(1.2℃<T<4.2℃,33.8<S<34.7)。圣劳伦斯岛以北陆架区东部为阿拉斯加沿岸水,西部为阿纳德尔水,中部为白令海陆架水。圣劳伦斯岛以南陆架区的水团可以分为四类:白令海陆架水、白令海陆坡水、混合变性水及阿拉斯加沿岸水。
  3.白令海海盆区中层冷水的厚度自南向北逐渐加深,可延伸至水下379m,中层冷水最低温度可达0.54℃(1999年),温度最高为1.99℃(2014年);白令海西部陆架区冷水团最低温度低于-2℃(1999年),冷核最高温度为-1.33℃(2003年)。1999年、2008年及2012年冷水团的分布范围较大,冷核温度在各调查年份中较低,冷水团具有明显的“冷年”特征。2003年、2005年、2014年冷核的最低温较高,冷水团分布范围及平均厚度值均比较小,具有“暖年”的特点。
  4.在白令海西部陆架区,2000~2005年及2014年1~3月的海表面平均气温相对其他年份较高,冷核中心的温度也相对较高,两者之间的变化有较高的一致性。白令海和鄂霍次克海的偶极子型海冰异常EOF第一时间模态结果显示,陆架区冷水团为冷年的年份偶极子型海冰变化处于明显的负位相,而冷水团为暖年时偶极子型海冰变化为正位相。
[硕士论文] 廖华夏
物理海洋学 国家海洋局第一海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)是全球最显著的年际海气耦合现象,对全球的天气与气候都有着重要的影响。当前海气耦合数值模式已经成为ENSO模拟与预测的重要工具,然而对参与最近的CMIP5(Coupled Model IntercomparisonProject Phase5)的多模式模拟结果分析表明海气耦合模式对ENSO的模拟仍存在较大的偏差。本文首先与观测对比评估了国家海洋局第一海洋研究所地球系统模式(FIO-ESM)历史实验(Historical)模拟ENSO现象以及热带太平洋基本状态的能力,进而通过上层海洋热收支手段对模式中厄尔尼诺(El Ni(n)o)和拉尼娜(La Ni(n)a)现象分别进行了分析,以探究ENSO演变过程中海洋热力学、动力学以及海气耦合的作用。
  与观测对比分析表明FIO-ESM模式能够较好地模拟出ENSO期间热带太平洋海表面温度、风场、降水变化的基本特征,但仍存在一些模拟偏差,如模拟的热带东太平洋平均海表面温度偏高,信风强度偏弱,ENSO周期的不规则性较弱,振幅偏强,厄尔尼诺事件出现东传的特性,ENSO到达盛期的时间也出现偏差。
  本文研究表明,纬向、经向、垂向的热量输运和海表面热通量都对ENSO的发展和消亡过程有着突出贡献:FIO-ESM模拟结果中,异常纬向流和平均垂向流导致的热量输运(纬向平流反馈与温跃层反馈)引导着ENSO的成长与衰退,控制ENSO的整个演变过程;由异常垂向流与平均经向流导致的热量输运使ENSO时期异常的海温得到进一步增强,影响着ENSO的强度;海表面热通量与SST异常反位相,对ENSO的成长起着反作用。
  对上层海洋热收支的进一步分析表明,对赤道太平洋地区海表面平均风场、温度场的模拟偏差会影响到ENSO发生时上层海洋温度场、流场的分布,进而导致模式对纬向、经向、垂向热量输运的模拟出现偏差。FIO-ESM模式模拟热带东太平洋平均SST偏高,在厄尔尼诺期间引发强烈的西风异常。模式对西风异常的模拟偏差增强了温跃层反馈的作用,会加剧ENSO的振荡幅度,减弱其周期的不规则性,并且由温跃层反馈主导的厄尔尼诺事件会出现东传的特征。由于模式模拟的冬季热带太平洋信风减弱、东太平洋冷舌收缩,减弱了冬季纬向平流反馈与温跃层反馈的作用,导致ENSO的季节锁相出现偏差。
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