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2021年6月和9月唐山近岸海域浮游植物群落结构特征及影响因素

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海洋科学进展 2024年第1期42卷 75-91页

作者：马新姚抒含徐金涛张万磊杨雯王众李微微谭法启国家海洋局秦皇岛海洋环境监测中心站河北秦皇岛066002

依据2021年6月和9月唐山近岸海域的生态现状调查数据,分析该海域浮游植物群落结构的时空变化特征及其影响因素。结果显示:2021年6月和9月共检出浮游植物3门39属79种;6月有4种优势种,以硅藻-甲藻混合占优;9月有5种优势种,均为硅藻;2个月... 详细信息

依据2021年6月和9月唐山近岸海域的生态现状调查数据,分析该海域浮游植物群落结构的时空变化特征及其影响因素。结果显示:2021年6月和9月共检出浮游植物3门39属79种;6月有4种优势种,以硅藻-甲藻混合占优;9月有5种优势种,均为硅藻;2个月无共有优势种。6月浮游植物丰度平均值为7.48×10^(4)个·m^(-3),9月为316.99×10^(4)个·m^(-3),浮游植物丰度的空间分布整体均表现出近岸高远岸低的分布趋势。聚类分析和多维尺度分析表明,2021年6月和9月唐山近岸海域浮游植物群落结构显著不同,物种演替明显,且6月浮游植物群落结构的差异性大于9月。冗余分析(RDA)显示,造成调查海域浮游植物群落结构6月和9月间存在显著差异的主要影响因素为盐度、温度、活性磷酸盐和悬浮物。6月海水环境特征为低温高盐水,磷酸盐质量浓度较低,而悬浮物质量浓度较高;9月海水环境特征为高温低盐水,活性磷酸盐较充足,悬浮物质量浓度较低。

关键词：唐山近岸海域浮游植物群落结构环境因素冗余分析

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多核素示踪粤西广海湾水体和颗粒物输运过程

原子能科学技术 2024年第10期58卷 2032-2044页

作者：谷河泉吴梅桂赵峰王中瑗倪志鑫李冬梅赵力郑远来周鹏国家海洋局南海环境监测中心海南南沙珊瑚礁生态系统野外科学观测研究站自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室广东广州510300

利用放射性同位素在海洋环境中的迁移行为,探索与其相对一致的海洋学过程,已成为海洋学研究的一种重要技术手段。本文利用海洋放射性同位素示踪技术,以溶解态镭同位素^(224)Ra、^(223)Ra、^(228)Ra和颗粒态核素^(7)Be、^(210)Pb、^(234... 详细信息

利用放射性同位素在海洋环境中的迁移行为,探索与其相对一致的海洋学过程,已成为海洋学研究的一种重要技术手段。本文利用海洋放射性同位素示踪技术,以溶解态镭同位素^(224)Ra、^(223)Ra、^(228)Ra和颗粒态核素^(7)Be、^(210)Pb、^(234)Th为示踪核素,于2019年10月至2020年1月期间开展了粤西广海湾水体和颗粒物输运过程的调查研究,并用修正^(224)Ra/^(228)Ra模型计算了广海湾水体滞留时间。结果表明,广海湾水体及其携带溶解态物质向外海迁移的时间尺度约为1 d。在定量评估广海湾颗粒态^(7)Be和^(210)Pb的各项来源与归宿的基础上,构建了两核素箱式模型。结果表明:大气沉降是广海湾^(7)Be和^(210)Pb的重要来源,广海湾向湾外输送是^(7)Be的最大归宿;珠江来沙随粤西沿岸流以涨落潮形式进入广海湾,构成广海湾^(210)Pb的潜在重要来源。利用典型海湾^(7)Be、^(210)Pb和^(234)Th颗粒物滞留时间模型,分别估算了广海湾悬浮颗粒物滞留时间,通过对比三核素估算结果,本文认为以^(210)Pb示踪的广海湾颗粒物滞留时间(τ_(p,Pb)=12~45 d)能更好地指示广海湾颗粒物及其携带颗粒活性污染物(如重金属、部分有机污染物)输运过程的时间尺度。

关键词：镭同位素 ~7Be ~(210)Pb ~(234)Th 滞留时间粤西广海湾

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活性铁对海洋沉积物中有机碳的保存作用

应用海洋学学报 2024年第2期43卷 384-394页

作者：李亢黄华梅国家海洋局南海规划与环境研究院广东广州510300 中国科学院南海海洋研究所广东广州510301

沉积物碳汇是海洋碳汇的重要组成部分,揭示沉积物的储碳机制对研究气候变化与全球碳循环的相互作用具有重要意义。矿物对有机碳的保护作用是有机碳最重要的稳定机制,其中活性铁(Fe_(R))在沉积物有机碳的累积作用中发挥着捕获有机碳并形... 详细信息

沉积物碳汇是海洋碳汇的重要组成部分,揭示沉积物的储碳机制对研究气候变化与全球碳循环的相互作用具有重要意义。矿物对有机碳的保护作用是有机碳最重要的稳定机制,其中活性铁(Fe_(R))在沉积物有机碳的累积作用中发挥着捕获有机碳并形成“铁锈碳汇”的重要作用。本文系统梳理了近年来关于海洋沉积物中Fe_(R)的固碳的研究成果,总结了海洋沉积物中Fe_(R)的提取方式、类型、固碳量、固碳机制、结合有机质来源及分子类型,阐述了Fe_(R)固碳的重要意义,旨在加深对矿物与有机碳相互作用的理解。海洋沉积物中Fe_(R)常通过柠檬酸盐-碳酸氢盐-连二亚硫酸盐(CBD)还原提取,主要以针铁矿、水铁矿及赤铁矿等氧化物形式存在。Fe_(R)可以结合沉积物中约80%的有机碳,结合机制包括以配体交换为主的吸附机制和共沉淀/螯合机制。Fe_(R)与有机碳的结合机制可依据铁结合有机碳(Fe_(R)-OC)与Fe_(R)的摩尔比值(Fe_(R)-OC∶Fe_(R))简单判定,当Fe_(R)-OC∶Fe_(R)低于1.00时以吸附方式结合,大于1.00时以共沉淀方式结合,且共沉淀相比吸附机制具有更高的有机碳结合量及稳定性。大部分海洋沉积物中Fe_(R)优先与海源类有机质结合,但在氧化还原频繁的河口及三角洲地区倾向与陆源类有机质结合。分子模拟实验、木质素氧化降解及近边X射线吸收精细结构光谱表明Fe_(R)与芳香碳及羧基碳等有机质具有更高的亲和性。Fe_(R)对有机质的稳定保存及减缓气候变化引起的负反馈具有重要意义,建议未来更多关注沉积物中有机质与铁矿物结合的具体过程及不同沉积环境Fe_(R)固碳的差异机制,更加关注不同结合机制的定量化及重要性对比研究。

关键词：海洋地质学海洋沉积物活性铁有机碳固碳量结合机制

利用高阶径向导数带限模型进行重力向下延拓计算

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第3期49卷 442-452页

作者：邓凯亮黄谟涛吴太旗王伟平欧阳永忠陈欣熊雄刘敏王许海军研究院天津300061 自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室广东广州510300 国家海洋局南海调查技术中心广东广州510300 91001部队北京100830

泰勒级数展开是实施位场向下延拓解算的主要方法之一。该方法的有效性主要取决于位场延拓参量各阶垂向(或径向)偏导数的求取精度及其可靠性。为了避免使用封闭解析核函数在球边界面出现奇异性带来的不确定性问题,依据各类重力观测经滤... 详细信息

泰勒级数展开是实施位场向下延拓解算的主要方法之一。该方法的有效性主要取决于位场延拓参量各阶垂向(或径向)偏导数的求取精度及其可靠性。为了避免使用封闭解析核函数在球边界面出现奇异性带来的不确定性问题,依据各类重力观测经滤波处理后均表现为一类有限频谱带宽信号的特点,提出将地球外部重力异常泊松积分式的核函数表示为球谐级数展开式,并将其截断为与重力观测值频谱范围相一致的带限求和式,进而通过直接求导方法,推导得到一组与带限核函数相对应的重力异常高阶径向导数带限计算公式,同时对该组公式进行了实用性改化,并将其应用于重力异常向下延拓泰勒级数展开式计算。使用超高阶地球位模型EGM2008设计两个阶段的数值计算检验方案,分别对重力异常高阶径向偏导数带限模型及其泰勒级数展开向下延拓模型的计算精度进行了检核评估,表明新模型具有良好的可靠性和有效性,在解算稳定性和计算精度两个方面都优于其他同类模型。

关键词：重力向下延拓高阶径向导数带限模型封闭解析核函数球谐级数展开截断式泰勒级数展开

冰期旋回中热带西太平洋碳源汇过程、机理与效应

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科学通报 2024年第13期69卷 1742-1758页

作者：李铁刚熊志方秦秉斌贾奇郭景腾自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室青岛266061 崂山实验室海洋地质过程与环境功能实验室青岛266237

冰期旋回是第四纪地球气候变化最显著的特征,热带西太平洋通过水文循环控制全球气候演化,这是“气候演变低纬驱动”理论的核心内容.由于现代热带西太平洋CO_(2)总体上处于海-气平衡,因此基于“将今论古”的思想,长期以来学术界认为热带... 详细信息

冰期旋回是第四纪地球气候变化最显著的特征,热带西太平洋通过水文循环控制全球气候演化,这是“气候演变低纬驱动”理论的核心内容.由于现代热带西太平洋CO_(2)总体上处于海-气平衡,因此基于“将今论古”的思想,长期以来学术界认为热带西太平洋相对于南大洋等高纬海区在大气CO_(2)分压(pCO_(2))冰期旋回中的作用并没那么重要,从而低估了热带西太平洋通过碳源汇演替调控全球气候的作用.在综合分析上新世以来冰期旋回中热带西太平洋碳源汇过程与机制的基础上,总结出了其气候效应模式,发现冰期时海平面降低导致更多的河流营养物进入海洋,致使近海表层有机碳生产和海底有机碳埋藏加强;同时,远洋为了“补偿”陆架珊瑚礁等钙质生物碳酸盐生产的减少,引起其深部CO32和碱度增加,致使远洋深部碳库增强;另外,开放洋区大型硅藻勃发等有机碳生产演化事件在大洋深部形成呼吸碳库,进一步“放大”了上述增强的深部碳库.这些碳循环过程表明冰期热带西太平洋扮演碳汇角色.间冰期时上述碳循环过程发生的方向或强度与冰期相反,但目前还没有证据证明间冰期热带西太平洋是否扮演碳源角色;尽管冰消期,其确实能向大气释放CO_(2).此外,叠加在冰期旋回之上的长尺度记录以及跨越冰期旋回的重大事件记录均显示,热带西太平洋可以通过全球的遥相关或洋际交换,在深部“被动”形成碳库.但这种“被动”形成的深部碳库是否也发生在冰期旋回中还有待于进一步证实.总之,热带西太平洋碳循环也同水文循环一样,通过碳源汇演替对冰期旋回中大气pCO_(2)和全球气候产生重要影响,从而丰富了“气候演变低纬驱动”理论的内涵.

关键词：表层海洋固碳深部海洋储碳海平面风尘碳循环上新世以来

辽河口“退塘还湿”修复区生态系统CO_(2)交换及其环境调控

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环境科学 2024年第2期45卷 920-928页

作者：刘思琪陈虹邢庆会程浩韩建波徐雪梅上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306 国家海洋环境监测中心国家环境保护海洋生态环境整治修复重点实验室大连116023

滨海湿地因其碳汇功能强大,在减缓全球气候变化中发挥着重要作用,“退塘还湿”作为近几年我国滨海湿地生态修复开展的主要形式之一,对其碳源/汇功能的研究较为匮乏.基于涡度相关技术,观测了2021年辽河口“退塘还湿”修复区CO_(2)通量,... 详细信息

滨海湿地因其碳汇功能强大,在减缓全球气候变化中发挥着重要作用,“退塘还湿”作为近几年我国滨海湿地生态修复开展的主要形式之一,对其碳源/汇功能的研究较为匮乏.基于涡度相关技术,观测了2021年辽河口“退塘还湿”修复区CO_(2)通量,研究了修复区内盐沼湿地生态系统CO_(2)交换特征及其环境调控.结果表明,修复区净生态系统CO_(2)交换(NEE)平均日变化曲线在春季和秋季呈“U”型,在夏季呈“V”型,在冬季呈“一”型,其春、夏、秋和冬季的效率(以C计)分别为-40.06、-63.62、2.33和34.43 g·m^(-2).修复区NEE日累积年内变化整体呈“V”型,NEE、生态系统呼吸(Reco)和总的初级生产力(GPP)月累积差异明显.2021年修复区内光合有效辐射(PAR)是白天NEE的重要调控因子,二者呈直角双曲线关系,PAR可以解释白天NEE变化的53%;空气温度(T_(a))是夜晚生态系统呼吸(R_(eco,night))的主控因子,二者呈指数关系,T_(a)生态系统呼吸的温度敏感性(Q_(10))为2.19,T_(a)可以解释R_(eco,night)变化的42%,T_(a)≥5.5℃时Q_(10)为1.81,T_(a)可以解释R_(eco,night)变化的51%.另外,2021年生长季辽河口湿地修复区NEE与土壤含水量(SWC)和饱和水汽压差(VPD)均呈显著的线性负相关,而NEE与土壤温度(Ts)和相对湿度(RH)无显著相关.2021年辽河口“退塘还湿”修复区盐沼湿地表现为碳汇,总净固碳量(以C计)为-66.89 g·m^(-2),其具有长期的碳增汇潜力.

关键词：盐沼湿地滨海蓝碳湿地修复涡度相关(EC) CO_(2)通量净生态系统CO_(2)交换

面向无人机海岸带生态系统监测的语义分割基准数据集

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中国图象图形学报 2024年第8期29卷 2162-2174页

作者：王胜科王贤栋曲亮姚凤芹刘莹莹李聪慧王玉瑱仲国强中国海洋大学信息科学与工程学部青岛266100 国家海洋局北海环境监测中心青岛266033

目的海岸带生态系统的监测是维护生态平衡和可持续发展的重要任务。语义分割技术在遥感影像中的应用为海岸带生态系统的精准监测提供了有效手段。然而,目前该领域仍面临一个挑战,即缺乏公开的专门面向海岸带生态系统的语义分割基准数据... 详细信息

目的海岸带生态系统的监测是维护生态平衡和可持续发展的重要任务。语义分割技术在遥感影像中的应用为海岸带生态系统的精准监测提供了有效手段。然而,目前该领域仍面临一个挑战,即缺乏公开的专门面向海岸带生态系统的语义分割基准数据集。方法受到自然环境和人为因素的共同影响,海岸带外部形态变化快,目前的卫星遥感和常规的人工测量、船载作业等监测方式已难以满足实时观测的要求。因此本文首先利用无人机对海岸带典型生态群落进行拍摄、采集和标注,构建了面向海岸带生态系统的基准数据集,名为OUC-UAV-SEG。接着,通过统计的方法,对OUC-UAV-SEG进行定量分析,并对数据集中存在的挑战进行了深入探讨。最后,使用典型视觉语义分割算法对OUC-UAV-SEG展开评估。结果对OUC-UAV-SEG数据集进行了基准测试,评估了当前可用的语义分割算法在该数据集上的性能,并揭示了这些算法的局限性。结论OUC-UAV-SEG数据集的建立为海岸带生态系统的监测提供了新的资源,有助于科学家、生态学家和决策者们更好地了解海岸带生态系统的现状和变化趋势,为海洋生态保护和管理提供更精确的信息。该数据集链接:https://***/OucCVLab/OUC-UAV-SEG。

关键词：海岸带生态系统遥感无人机(UAV) 基准数据集语义分割

基于VIIRS卫星遥感影像的南海近岸海域透明度时空变化特征

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海洋湖沼通报 2024年第1期46卷 21-30页

作者：黄晓翰娄全胜王孟苏文姜广甲国家海洋局南海环境监测中心广东广州510300 自然资源部南沙珊瑚礁生态系统野外科学观测研究站广东广州510300 国家海洋局南海规划与环境研究院广东广州510310 广东省海洋资源与近岸工程重点实验室广东广州510310

水体透明度是评价水下光场分布的重要指标,反映了水下生物、物理和化学动力变化过程。利用不同光学类型的现场数据,分析南海近岸海域透明度对遥感反射光谱的影响,构建基于VIIRS波段设置的透明度遥感评价模型,经过验证,应用于2013—2016... 详细信息

水体透明度是评价水下光场分布的重要指标,反映了水下生物、物理和化学动力变化过程。利用不同光学类型的现场数据,分析南海近岸海域透明度对遥感反射光谱的影响,构建基于VIIRS波段设置的透明度遥感评价模型,经过验证,应用于2013—2016年VIIRS数据,揭示了南海近岸海域透明度的时空变化特征,同时讨论了VIIRS和MODIS的海洋环境监测能力。结果表明,当透明度5.3 m时,拐点出现在488 nm处。VIIRS的R_(rs)(488)/R_(rs)(555)与透明度显著相关(R~2=0.77),适于南海近岸海域透明度的遥感评价。将该模型应用于VIIRS数据,发现南海近岸海域透明度表现为离岸较近海域透明度低于较远海域,西部低于东部。VIIRS具有较高的空间分辨率和性能,环境监测能力优于MODIS。

关键词：水色遥感珠江口 VIIRS MODIS

长短期记忆神经网络(LSTM)对风暴潮数值模拟的优化应用

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海洋预报 2024年第4期41卷 1-10页

作者：陈鸿生林小刚林晓珍自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室广东广州510301 国家海洋局汕尾海洋环境监测中心站广东汕尾516600 国家海洋局深圳海洋环境监测中心站广东深圳518000

利用长短期记忆神经网络和数值模式相结合的方法,设计了两套针对粤东遮浪海洋站点台风风暴潮增水的预报优化方案。与实测资料对比结果显示,长短期记忆神经网络方法可以显著改善数值模式模拟结果的准确性,最大增水和主振过程中增水后报... 详细信息

利用长短期记忆神经网络和数值模式相结合的方法,设计了两套针对粤东遮浪海洋站点台风风暴潮增水的预报优化方案。与实测资料对比结果显示,长短期记忆神经网络方法可以显著改善数值模式模拟结果的准确性,最大增水和主振过程中增水后报结果的平均绝对误差、平均相对误差和平均改善幅度分别为7.1 cm、8.2%、74%和16.1 cm、34.7%、33%。进一步分析表明,利用台风信息预测数值模拟结果的订正值可以有效改善神经网络方法的不稳定性,比直接预测风暴潮增水值更加准确、可靠。

关键词：长短期记忆神经网络台风风暴潮数值模拟