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海洋学报 2022年第6期44卷 68-79页

作者：李海万凯宋新宋德海王楠鲍献文中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室山东青岛266237 中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 国家海洋局北海海洋工程勘察研究院山东青岛266061 潍坊市海洋发展研究院山东潍坊261100

基于2018年10月21日至11月6日莱州湾西岸连续站观测数据,本文利用集合经验模态分解、希尔伯特-黄变换和小波分析法对底层单宽输沙率的小尺度特征做分析,并针对观测期间出现的大风天气对泥沙输运的影响进行了探究。结果表明,单宽输沙率... 详细信息

基于2018年10月21日至11月6日莱州湾西岸连续站观测数据,本文利用集合经验模态分解、希尔伯特-黄变换和小波分析法对底层单宽输沙率的小尺度特征做分析,并针对观测期间出现的大风天气对泥沙输运的影响进行了探究。结果表明,单宽输沙率在观测时间段内具有高频、潮周期、低频以及长周期尺度变化特征,周期尺度从小到大。其中高频和潮周期分量方差贡献率及所含能量最高,对输沙率的影响最强。边际谱显示东西方向输沙率的显著周期为13.3 h,南北方向大于11 h的周期较为显著。观测期间底层净泥沙通量分别为东向305.77 kg/m、南向597.25 kg/m,余流分量贡献最大,低频和高频分量贡献最小。上强迫风场主要在风速衰减期通过湍流和波浪影响输沙速率的时频分布,使其低频变化显著增强的同时,产生1 h周期左右的高频波动。交叉小波分析显示,风速和单宽输沙率在低频波段上相干性较强,且单宽输沙率会滞后风速1/4至1/2个周期。另外,风浪会增强泥沙输运的涨落潮不对称性,进而增加潮周期分量上的泥沙净输运。

关键词：单宽输沙率净输沙量集合经验模态分解 HHT时频分析交叉小波分析

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台风陆架波对南海北部夏季沿岸流的影响

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海洋科学进展 2023年第3期41卷 435-443页

作者：陈海亮汪峰苗艳红孙佳李玲莉鞠霞郭延良熊学军深圳中广核工程设计有限公司广东深圳518172 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

为揭示台风过程对南海北部沿岸流场的影响,本文利用2015年7月至8月华南沿海现场观测和数值同化数据,分析研究了“灿鸿”“浪卡”和“苏迪罗”三个台风过程引起的南海北部沿海陆架波过程。结果显示,台风过程会在近岸形成自台湾海峡以北... 详细信息

为揭示台风过程对南海北部沿岸流场的影响,本文利用2015年7月至8月华南沿海现场观测和数值同化数据,分析研究了“灿鸿”“浪卡”和“苏迪罗”三个台风过程引起的南海北部沿海陆架波过程。结果显示,台风过程会在近岸形成自台湾海峡以北沿华南沿岸至琼州海峡的向SW方向传播的陆架波流,平均传播速度为38.4 km/h,产生的SW向海流平均可达30~50 cm/s,引起的最大增水超过50 cm。台风陆架波的影响与台风强度和位置有关,台风越强、距离研究区域越近,所产生的影响越大。研究成果有助于加强陆架海洋环境对台风的响应过程及其物理机制的科学认识,可为华南沿海以及南海陆坡等地区的工程全潮测验结果典型性分析提供重要参考和依据。

关键词：华南沿海台风陆架波全潮测验红海湾

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仿刺参池塘养殖对极端高温的敏感性评估与预测

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中国水产科学 2022年第3期29卷 408-420页

作者：张宇洋于双恩廖明玲董云伟中国海洋大学水产学院海水养殖教育部重点实验室山东青岛266000 中国海洋大学水产学院海水养殖教育部重点实验室山东青岛266000 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室山东青岛266071

夏季极端高温是制约我国仿刺参(Apostichopus japonicus)池塘养殖发展的关键环境因素.本研究基于文献拟合了北方养殖区仿刺参存活率与水温的关系,确定了仿刺参半致死温度;收集了 1980-2020年夏季每小时气温数据,分析了仿刺参养殖区域极... 详细信息

夏季极端高温是制约我国仿刺参(Apostichopus japonicus)池塘养殖发展的关键环境因素.本研究基于文献拟合了北方养殖区仿刺参存活率与水温的关系,确定了仿刺参半致死温度;收集了 1980-2020年夏季每小时气温数据,分析了仿刺参养殖区域极端高温的时空特征和仿刺参池塘养殖受灾频次;根据受灾频次判定了仿刺参池塘养殖敏感区,最终预测了 2046-2050年3种CMIP5典型浓度路径(RCP)情景模式(RCP2.6、RCP6.0和RCP8.5)下仿刺参养殖高温敏感性.结果显示,仿刺参半致死温度(LT50),即致灾温度,为(31.7±0.15)℃;中国北方沿海区域是气候变暖的显著响应区,2011-2020年中国北方沿海区域平均温度和最高温度分别以1.27℃/10 a和2.15℃/10 a的速率上升,导致北方仿刺参养殖区普遍遭遇致灾温度,其中渤海西南海域受灾频次最高;在3种RCP情境下,渤海大部分海湾仿刺参池塘养殖风险加大.结论认为,仿刺参产业发展需因地制宜制定科学空间发展规划,建立基于高温预警预报系统的应对策略,保障产业可持续发展.

关键词：仿刺参池塘养殖致灾温度极端高温养殖敏感区

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应用Attention-LSTM算法预测赤道太平洋浮标观测站位海表温度的方法

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海洋科学进展 2023年第2期41卷 207-219页

作者：邱钰丁军航徐腾飞官晟青岛大学自动化学院山东青岛266071 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 山东省工业控制技术重点实验室山东青岛266071 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

ENSO(El Nino/Southern Oscillation)是发生在赤道东太平洋海域重要的海气耦合现象,在全球气候变化中起着重要作用。当热带太平洋东部的海表温度(Sea Surface Temperature,SST)出现连续5个月以上的异常升温/降温现象,就会产生厄尔尼诺现... 详细信息

ENSO(El Nino/Southern Oscillation)是发生在赤道东太平洋海域重要的海气耦合现象,在全球气候变化中起着重要作用。当热带太平洋东部的海表温度(Sea Surface Temperature,SST)出现连续5个月以上的异常升温/降温现象,就会产生厄尔尼诺现象/拉尼娜现象。因此,研究和预测这一区域的SST动态具有重要的科学意义。本文采用输入层附加Attention机制的长短时记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络(Attention-LSTM)模型,对多时段、多站位的热带太平洋观测浮标站位获取的厄尔尼诺年和拉尼娜年的SST数据进行一年的预测。研究发现:实验站位SST预测中,LSTM算法的均方误差在0.5℃左右,而Attention-LSTM算法的均方误差均不超过0.31℃,证明了Attention-LSTM算法的预测精度高于传统的LSTM模型;在发生ENSO现象年份的东太平洋海域不同站,Attention-LSTM算法对SST的春季预报障碍(Spring Predictability Barrier,SPB)现象也有一定的精度改善作用。

关键词：海表温度厄尔尼诺拉尼娜长短时记忆(LSTM) Attention机制春季预报障碍(SPB)

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基于传输函数的二/三维全时空连续海洋中尺度涡旋流场实时可视化

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海洋科学 2023年第9期47卷 12-27页

作者：田丰林王昊刘巍马颖陈戈中国海洋大学海洋技术学院深海圈层与地球系统前沿中心山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 青岛市计量技术研究院山东青岛266000

海洋中尺度涡旋可视化可以将海洋中尺度涡旋的运动规律以图形图像等直观的方式加以展现,是研究海洋中尺度涡旋强有力的工具。然而,现有的可视化方法存在一些不足,如时空连续可视化框架中的流线不能表现全时空连续的运动过程,应用到海洋... 详细信息

海洋中尺度涡旋可视化可以将海洋中尺度涡旋的运动规律以图形图像等直观的方式加以展现,是研究海洋中尺度涡旋强有力的工具。然而,现有的可视化方法存在一些不足,如时空连续可视化框架中的流线不能表现全时空连续的运动过程,应用到海洋涡旋提取的特征值受阈值影响严重,交互式传输函数依赖用户经验等。为解决已有的不足,本文首次提出了全时空连续框架和传输函数标准形态模式,将基于区域的涡旋提取技术(Ω准则)应用到海洋中尺度涡旋可视化中,并提出了全时空连续可视化框架二维及三维的GPU实现方案。实验结果表明,本文的可视化方案达到了实时可交互的级别,对于海洋中尺度涡旋交互式可视化具有重要意义。

关键词：涡旋可视化传输函数时空连续迹线流线

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晚第四纪印度洋-太平洋交汇区降水时空演化

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第四纪研究 2022年第4期42卷 991-1009页

作者：唐小洁于兆杰万世明中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071

印度洋-太平洋交汇区(印太交汇区)作为全球的水汽和热量中心,在多种时间尺度的气候变化中都扮演着重要的角色。然而,迄今该区域晚第四纪古降水时空演化仍不清楚,主要体现在不同区域或不同指标的降水重建结果出现明显不一致、甚至相反的... 详细信息

印度洋-太平洋交汇区(印太交汇区)作为全球的水汽和热量中心,在多种时间尺度的气候变化中都扮演着重要的角色。然而,迄今该区域晚第四纪古降水时空演化仍不清楚,主要体现在不同区域或不同指标的降水重建结果出现明显不一致、甚至相反的现象。本研究基于印太交汇区已有重建记录,总结了该区域轨道和千年时间尺度上古降水演化特征及机制。在轨道时间尺度上,尽管该区域大多数降水记录都主要受到岁差主控的日射量变化影响,但其响应的相位关系却截然不同,推测是多种气候因子共同作用的结果。在千年时间尺度上,降水变化主要受控于北大西洋千年时间尺度气候突变事件导致的热带辐合带(ITCZ)迁移;其次,厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)以及印度洋偶极子(IOD)的活动也对该地区局部降水有所贡献。另外,苏拉威西等印太交汇区中部区域的降水受到海平面变化的显著影响。总体来看,印太交汇区古降水记录仍存在重建指标单一、部分区域缺乏高分辨率记录等问题,降水空间分布及其变化机制也尚不明朗,需更多的高分辨率古降水重建以及模拟工作的开展去全方面阐明印太交汇区降水的时空演化特征及机制。

关键词：印太交汇区古降水轨道时间尺度千年时间尺度

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海洋沉积物早期成岩作用研究进展

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沉积学报 2022年第5期40卷 1172-1187页

作者：董宏坤万世明刘喜停中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061 中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100

海洋沉积物的早期成岩作用是其沉积和埋藏过程中发生的一系列生物、物理和化学变化,其驱动力为有机质的降解,根据反应自由能大小,参与反应的氧化剂顺序为:O_(2)>NO_(3)^(-)>Mn^(4+)>Fe^(3+)>SO_(4)^(2-)。随着埋深增加,形... 详细信息

海洋沉积物的早期成岩作用是其沉积和埋藏过程中发生的一系列生物、物理和化学变化,其驱动力为有机质的降解,根据反应自由能大小,参与反应的氧化剂顺序为:O_(2)>NO_(3)^(-)>Mn^(4+)>Fe^(3+)>SO_(4)^(2-)。随着埋深增加,形成一系列氧化—还原化学带,并推动着海底沉积物中部分自生矿物的生成及C、N、S、Fe、Mn等元素的地球化学循环和同位素分馏。一系列有机质降解反应会改变原生沉积物中保存的地球化学信息,对古环境和古气候的研究具有重要意义。在早期成岩作用过程中,有机质降解产生的碳酸根离子和钙离子、亚铁离子结合会形成方解石、文石、菱铁矿等碳酸盐矿物。硫酸盐还原产生的还原态硫最终与亚铁离子形成黄铁矿。此外,目前常用于氧化还原环境重建的代用指标有:1)Fe组分;2)C_(org)/P比值;3)氧化还原敏感微量元素;4)Mo、U同位素。围绕海洋沉积物早期成岩作用中的矿物和元素地球化学行为,评述了早期成岩作用过程中有机质降解反应机制,探讨了反应进程中发生的元素地球化学循环和同位素分馏,以及相伴生的碳酸盐矿物和黄铁矿等自生矿物的形成机理。最后,总结了现有研究的不足,并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：海洋沉积早期成岩有机质降解自生矿物同位素分馏氧化还原重建

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晚新生代西太平洋古海洋环境演化过程与机制

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海洋科学进展 2022年第4期40卷 551-563页

作者：李铁刚秦秉斌万世明姚政权邹建军刘焱光乔淑卿徐兆凯孙晗杰南青云常凤鸣熊志方自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071

晚新生代西太平洋通过水文循环和碳循环两类关键过程,对区域乃至全球气候变化产生深刻的影响。本文从上新世以来西太暖池及其主流系演化、晚第四纪北太平洋中层水演化和白令海峡开合、第四纪中国东部陆架环境演化以及新生代亚太沉积物源... 详细信息

晚新生代西太平洋通过水文循环和碳循环两类关键过程,对区域乃至全球气候变化产生深刻的影响。本文从上新世以来西太暖池及其主流系演化、晚第四纪北太平洋中层水演化和白令海峡开合、第四纪中国东部陆架环境演化以及新生代亚太沉积物源-汇过程与碳埋藏等方面,综述了西太平洋古海洋环境演化过程与机制。上新世以来西太暖池与印尼贯穿流的演化过程伴随构造运动而阶段性地发生,但其在轨道时间尺度上演化的细节过程并不清晰,尚未形成系统性认识。北太平洋中层水以及白令海峡开合等关键高纬过程在冰期旋回中发生了显著变化,并与低纬过程之间存在遥相关。第四纪中国东部陆架环境演化主要受控于海平面变化以及与低纬过程相关联的热量与物质传输,在此背景下,中国东部陆架形成了富有机碳的泥质沉积体系。构造隆升和亚洲季风驱动下的亚洲大陆与邻洋的沉积物源-汇过程具有显著的碳汇效应,可能在大气CO_(2)浓度(P_(CO_(2)))冰期旋回和新生代气候变冷中发挥重要作用。就西太平洋古海洋环境演化过程与机制中若干关键科学问题开展深入和系统研究,不仅可为建立气候变化的低纬驱动理论提供支撑,也可为更好认识我国陆架环境变化规律以及碳汇潜力提供科学依据。

关键词：西太平洋新生代古海洋与古环境水文循环碳循环

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苏北浒苔生长期运移路径及温盐环境的数值模拟

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海洋学报 2021年第8期43卷 1-16页

作者：高丽萍范德江宋德海仲毅毕乃双迟万清中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室山东青岛266237

基于已验证的有限体积海岸海洋模型(FVCOM)和拉格朗日粒子离线追踪模块,模拟了潮、风、环流、温盐、波等外界强迫不同组合下苏北海域水面粒子的5种运移路径,通过实际漂流瓶轨迹验证,并进行路径间的差异与对应单强迫流场对比研究,探讨发... 详细信息

基于已验证的有限体积海岸海洋模型(FVCOM)和拉格朗日粒子离线追踪模块,模拟了潮、风、环流、温盐、波等外界强迫不同组合下苏北海域水面粒子的5种运移路径,通过实际漂流瓶轨迹验证,并进行路径间的差异与对应单强迫流场对比研究,探讨发端于苏北的浒苔运移路径及其影响因素。结果表明:浒苔运移路径先沿着苏北沿岸向北运移至废黄河口附近海域,之后向东北方向偏转继续运移,一直到山东半岛南部海域;影响苏北浒苔运移路径的外界强迫主要是风,其次是温盐、波浪、环流,潮流可以引起浒苔在局地的旋转往复运动,不能使其向北远距离漂移。漂流期间,苏北沿岸海域表层温度为18~24℃、盐度为28~31,温盐条件在浒苔最宜生长条件范围,是浒苔能边漂移边大面积暴发的原因之一。

关键词：苏北浒苔漂移路径 FVCOM数值模拟拉格朗日粒子追踪外界强迫

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气候变化对黄海中南部斑鰶产卵场适宜性的影响

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水产学报 2022年第2期46卷 215-223页

作者：张云雷孙霄刘晓慧崔晏华简盈薛莹中国海洋大学水产学院海州湾渔业生态系统教育部野外科学观测研究站山东省海洋生物研究院青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室

为全面了解气候变化下黄海中南部近海海域斑鰶的产卵场适宜性变动规律，为黄海中南部产卵场的保护提供科学依据，实验根据2014—2018年5—7月黄海中南部产卵场调查数据，并结合FVCOM (Finite-Volume Community Ocean Model)模型提取的... 详细信息

为全面了解气候变化下黄海中南部近海海域斑鰶的产卵场适宜性变动规律，为黄海中南部产卵场的保护提供科学依据，实验根据2014—2018年5—7月黄海中南部产卵场调查数据，并结合FVCOM (Finite-Volume Community Ocean Model)模型提取的表层水温、表层盐度、水深、离岸距离、海表流速以及NOAA数据中心的叶绿素a浓度等6种环境因子，基于随机森林(Random Forest,RF)模型构建黄海中南部斑鰶产卵场适宜性的分布模型，根据未来气候变化的情景，预测该鱼种产卵场在未来的潜在分布。结果显示，不同月份中影响斑鰶鱼卵分布的主要环境因素不同，主要因子在5—7月分别为水深、叶绿素a和表层水温，其偏差贡献率分别为24.49%、28.08%、26.26%。研究表明，在未来气候变化的情景下，斑鰶的适宜产卵场将向北迁移。此外，黄海中南部北部沿岸海域及南部远岸深水区的栖息地适宜性明显增加。因此，未来在产卵场保护以及资源开发利用等方面，应当充分考虑这一变动趋势。

关键词：斑鰶气候变化产卵场随机森林黄海

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