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中国近海主要表层沉积物类型的原位声学特性

哈尔滨工程大学学报 2024年第1期45卷 189-197页

作者：李官保王景强孟祥梅阚光明刘保华自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用部重点实验室山东青岛266061 崂山实验室山东青岛266237 国家深海基地管理中心山东青岛266237

海底表层沉积物的声学特性对于海洋声传播和声探测有重要影响。不同类型的海底沉积物表现出不同的声学特性。针对海洋声学研究对海底声学特性参数快速获取的需求,本文利用近年来获得的100个站位的声学特性原位测量和沉积物样品测试数据... 详细信息

海底表层沉积物的声学特性对于海洋声传播和声探测有重要影响。不同类型的海底沉积物表现出不同的声学特性。针对海洋声学研究对海底声学特性参数快速获取的需求,本文利用近年来获得的100个站位的声学特性原位测量和沉积物样品测试数据,统计了中国近海8种典型沉积类型的声速、声衰减系数等声学特性和平均粒径、密度等物理性质。通过与已有测量数据和统计结果的对比显示,其与多种原位测量系统获得的数据有很好的一致性,但Hamilton统计的声速比、声衰减因子等参数则显著偏高。基于VGS理论的频散模型计算结果表明:Hamilton统计结果的偏高并非完全由其较高的测量频率引起。对于缺少直接测量数据的海域,本文的统计结果提供了一种基于沉积物类型进行海底声学特性初步估计的方案。

关键词：沉积类型声速声衰减频散原位测量密度孔隙度中国近海

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热带太平洋—印度洋洋际交换及其气候效应的观测研究

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地球科学进展 2024年第8期39卷 788-800页

作者：魏泽勋徐腾飞方越王晶秦秉斌胡石建李颖聂珣炜张志祥李志曹智勇马强自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 崂山实验室山东青岛266237 中国科学院海洋研究所山东青岛266071

热带太平洋—印度洋洋际交换(简称洋际交换)主要通过太平洋—印度洋贯穿流实现,包括印尼贯穿流,不仅是印太洋盆间重要的质量、动量和能量通道,也是太平洋和印度洋之间气候异常信号传播的“海洋信号通道”,还是大西洋深层水体进行表层补... 详细信息

热带太平洋—印度洋洋际交换(简称洋际交换)主要通过太平洋—印度洋贯穿流实现,包括印尼贯穿流,不仅是印太洋盆间重要的质量、动量和能量通道,也是太平洋和印度洋之间气候异常信号传播的“海洋信号通道”,还是大西洋深层水体进行表层补偿从而使大洋传送带闭合的关键环节,因此在全球海洋和气候系统中占有重要地位。国内外对洋际交换海域环流和气候的研究极其重视,自20世纪90年代以来,来自不同国家的学者开始开展观测研究。我国学者2007年起在洋际交换的主要海峡通道、源区及出流海域开展现场观测,成为国际上洋际交换观测的主要力量。以国内外学者基于这些观测资料取得的科学认识为主线,围绕洋际交换的多尺度变化、跨尺度和跨海盆相互作用,以及对太平洋和印度洋主要气候模态的调制作用4个方面,对其研究现状、主要进展以及亟待解决的关键科学问题进行梳理,同时,对未来5~10年的攻关重点与目标进行了展望。

关键词：洋际交换海洋观测印尼贯穿流南海分支多尺度变化气候变化

基于分层生成对抗网络的短临降水预报方法研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 23-32页

作者：曾强胜郭敬天任鹏黄文华王宁国家海洋局北海预报中心山东青岛266061 中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院山东青岛266555

本文使用深度学习方法中的生成对抗网络(GAN)来提升短临降水预报的准确率,提出了一个基于历史雷达回波图序列预测未来雷达回波图序列的分层生成对抗网络(HGAN)方法。HGAN方法由全局生成器和局部鉴别器两部分组成,全局生成器以多子网的... 详细信息

本文使用深度学习方法中的生成对抗网络(GAN)来提升短临降水预报的准确率,提出了一个基于历史雷达回波图序列预测未来雷达回波图序列的分层生成对抗网络(HGAN)方法。HGAN方法由全局生成器和局部鉴别器两部分组成,全局生成器以多子网的层次结构构建,采用上采样过程训练模型,捕捉雷达回波的演变趋势,有利于生成清晰的未来雷达回波图。局部鉴别器根据局部区域将预测的雷达回波图与观测的雷达回波图区分开,并引入缓冲区机制,保存历史预测序列,使最终预测的结果更加符合时序性。两者以对抗的方式加以训练,得到的模型能够生成足够清晰且接近真实的未来雷达回波序列,对于回波强度极值和范围的刻画更为准确。对HGAN和GAN进行测试集检验及个例分析,分析结果验证了HGAN对雷达回波预测的有效性。同时在检验反射率阈值相同的情况下,HGAN的临界成功指数命中率高于GAN,而虚警率低于GAN,且在相同预测时长下,HGAN结构相似性指数(SSIM)优于GAN。

关键词：短临降水雷达回波分层生成对抗网络全局生成器局部鉴别器

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基于深度学习的近岸海浪图像反演有效波高算法研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2024年第6期54卷 35-44页

作者：黄文华胡伟崔学荣曾强胜商杰王宁李锐国家海洋局北海预报中心山东青岛266061 中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院山东青岛266555

海浪有效波高是近岸海洋观测的重要要素,近岸摄像头拍摄的图像可直观地反映波高大小,但目前基于图像的有效波高反演算法研究多处于室内实验阶段且方法缺乏普适性。本文基于深度学习技术,以山东青岛小麦岛近岸海浪为例,基于海浪图像和浮... 详细信息

海浪有效波高是近岸海洋观测的重要要素,近岸摄像头拍摄的图像可直观地反映波高大小,但目前基于图像的有效波高反演算法研究多处于室内实验阶段且方法缺乏普适性。本文基于深度学习技术,以山东青岛小麦岛近岸海浪为例,基于海浪图像和浮标实测数据,开展近岸海浪图像反演有效波高方法研究,给出一种利用图像反演海浪有效波高的方法,该方法利用卷积网络提取海浪图像的特征,利用全连接网络提取风速等气象特征,将特征融合后作为全连接层的输入,最后输出反演的有效波高。通过对比多种模型的反演结果和浮标观测数据,发现多参数DenseNET121模型有效波高反演能力优于其他神经网络模型,其平均绝对误差为8.97 cm。本文研究为近岸海浪观测提供了一种新的技术思路。

关键词：有效波高卷积网络全连接网络深度学习 DenseNet模型

海洋温差发电混合工质二次热回收循环系统理论和实验研究

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海洋科学进展 2024年第1期42卷 185-195页

作者：陈凤云彭景平刘蕾葛云征王泉斌刘伟民自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061

因海洋温差发电系统中可利用的温差较小,发电效率相对较低,寻求海洋温差发电系统高效热力循环方式一直是该领域的重要研究内容。本文构建了非共沸混合工质的海洋温差发电热力循环,增加了稀溶液支路的二次热回收装置,并进行理论分析与数... 详细信息

因海洋温差发电系统中可利用的温差较小,发电效率相对较低,寻求海洋温差发电系统高效热力循环方式一直是该领域的重要研究内容。本文构建了非共沸混合工质的海洋温差发电热力循环,增加了稀溶液支路的二次热回收装置,并进行理论分析与数值计算,得到了循环效率与工质浓度、透平进口压力和抽气系数等参数之间的关系。结果表明:通过增加稀溶液支路的二次热回收装置,循环效率最高可达5.25%。研建了10 kW二次热回收海洋温差发电系统,得到了平稳运行工况下的系统性能,发电系统效率最高达3.8%,同时得到了蒸发器和冷凝器在该换热条件下的换热系数,为工程应用提供基础数据和技术支撑。

关键词：海洋温差发电热力循环循环效率工质浓度抽气系数

西南印度洋龙旂热液区沉积物地球化学特征及其指示意义

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海洋科学进展 2024年第3期42卷 532-544页

作者：陈延军李萍徐元芹高伟刘杰自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科技中心海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061

热液区沉积物通常蕴含着热液活动的相关信息,其地球化学特征可以指示物质来源。本文以龙旂热液区及其周边区域沉积物样品为研究对象,通过沉积物主微量元素地球化学分析,利用元素含量特征分析、特征元素三角图解、稀土元素标准化图解、... 详细信息

热液区沉积物通常蕴含着热液活动的相关信息,其地球化学特征可以指示物质来源。本文以龙旂热液区及其周边区域沉积物样品为研究对象,通过沉积物主微量元素地球化学分析,利用元素含量特征分析、特征元素三角图解、稀土元素标准化图解、元素热液贡献计算等方法,探讨了沉积物的物质来源与热液贡献。结果表明,研究区沉积物主要为钙质生源沉积物和含碎屑沉积物;含碎屑沉积物TFe2O3、MnO、P2O5、Ni、Cr、V、Cu含量高于钙质生源沉积物,稀土元素总量整体偏低,呈轻稀土富集、Eu负异常、Ce负异常的特点;由钙质生源、火山碎屑、热液组分及海水作用形成的化学元素构成了主要沉积物物质来源;在含碎屑沉积物中,不同样品热液贡献呈现差异性;热液区对沉积物样品主要影响元素为Fe、Mn。

关键词：西南印度洋中脊地球化学物质来源热液活动龙旂热液区

基于CEL算法的神狐海域泥火山内部物质运动过程数值模拟

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海洋科学进展 2024年第2期42卷 325-336页

作者：刘晓艳孙永福宋玉鹏修宗祥李西双宋丙辉自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 国家深海基地管理中心山东青岛266237

以南海北部神狐海域地震剖面识别的泥火山为基础,基于耦合的欧拉-拉格朗日算法(CEL)模拟了泥火山内部物质的运动过程。通过不同阶段的对比分析,研究探讨了泥火山的形成机理,总结了泥火山内部物质的运动特征及规律。数值模型的结果显示... 详细信息

以南海北部神狐海域地震剖面识别的泥火山为基础,基于耦合的欧拉-拉格朗日算法(CEL)模拟了泥火山内部物质的运动过程。通过不同阶段的对比分析,研究探讨了泥火山的形成机理,总结了泥火山内部物质的运动特征及规律。数值模型的结果显示泥火山形成过程中物质的运移具有明显的阶段性变化,展现了物质在运移时的应力与应变的不规则变化规律,本文根据这些变化分析了泥火山形成过程中应力、应变与能量的强度变化趋势。地层在物质向上刺穿过程中受力分布表现出明显的不均匀性,中间部位的突起破裂引起两侧地层的隆升。由模拟结果提供的泥火山形成过程中内部物质的特征,可以推动对泥火山形成机制及过程的进一步认识,同时也能对深部底辟构造以及油气迁移提供理论指导。

关键词：神狐海域泥火山 CEL算法刺穿

超温水体的水面综合散热系数实测及其温升变化数值模拟

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海洋湖沼通报 2024年第2期46卷 15-21页

作者：杨洁熊丛博孙惠凤刘艳玲周涛迟万清自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 中国海洋大学山东青岛266100

为提高滨海电厂设计阶段温排水数值模拟的准确性,本文基于箱式模型提出了一种水面综合散热系数的实测方法,并在湄洲湾电厂附近海域进行了现场观测,结果表明:实测水面综合散热系数在不同潮型观测时间内波动剧烈,昼夜间变化幅度明显不同,... 详细信息

为提高滨海电厂设计阶段温排水数值模拟的准确性,本文基于箱式模型提出了一种水面综合散热系数的实测方法,并在湄洲湾电厂附近海域进行了现场观测,结果表明:实测水面综合散热系数在不同潮型观测时间内波动剧烈,昼夜间变化幅度明显不同,昼间受太阳辐射影响波动较剧烈。同时基于箱式模型的模拟结果表明,相比选取经验常数,采用实测系数的模拟结果可以反映由于太阳辐射等外在因素所导致的温升变化,与实测温度变化过程更符合。本文提出的超温水体水面综合散热系数的实测方法,可提高温排水数值模拟中水面综合散热系数取值的准确性,对于科学合理地确定温排水影响范围具有重要意义。

关键词：超温水体水面综合散热系数温升温排水数值模拟箱式模型

鼠尾藻生殖托不同生长阶段的附生细菌多样性研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2024年第6期54卷 98-107页

作者：秦子懿陈军臧宇杨智博唐学玺中国海洋大学海洋生命学院山东青岛266003 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061

为探明雌雄异株大型海藻——鼠尾藻(Sargassum thunbergii)生殖组织附生细菌群落结构是否随生殖组织的生长而发生相应变化,本研究通过高通量测序技术对鼠尾藻生殖托不同生长时期的附生细菌群落进行了分析。结果显示:变形菌门(Proteobact... 详细信息

为探明雌雄异株大型海藻——鼠尾藻(Sargassum thunbergii)生殖组织附生细菌群落结构是否随生殖组织的生长而发生相应变化,本研究通过高通量测序技术对鼠尾藻生殖托不同生长时期的附生细菌群落进行了分析。结果显示:变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是其核心菌门,与其他大型海藻附生细菌的组成类似;α多样性分析显示鼠尾藻生殖托生长初期阶段的附生细菌群落均匀程度更高;β多样性分析显示鼠尾藻生殖托附生细菌群落在不同生长阶段存在显著差异,且性别可能是影响鼠尾藻生殖托附生细菌群落结构组成的一个重要因素;线性判别分析效应量(Line discriminant analysis effect size, LEfSe)软件分析显示,鼠尾藻生殖托在生长初期、生长中期以及成熟期的附生微生物中分别包含11、15和4个可能与自身发育相关的生物标志物。本研究初步揭示了鼠尾藻生殖托附生细菌的多样性和复杂性,为今后精细刻画鼠尾藻藻体与其附生微生物之间相关作用的网络提供了基础数据,也为鼠尾藻的保护和利用提供了新的见解。

关键词：雌雄异株大型海藻鼠尾藻生殖托附生细菌 16S rRNA

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