热带海洋学报杂志

热带海洋学报杂志2024年第5期

• AMO对ENSO与初夏西太平洋海洋热浪年际关系的年代际调制作用*

  袁钰, 徐海明, 马静, 张彤

  海洋热浪是发生在海洋上的极端高温事件, 对海洋环境和生态系统具有破坏性影响。文章采用1960—2020年第五代欧洲中期天气预报中心再分析资料(European centre for medium-range weather forecasts reanalysis v5, ERA5)和英国气象局哈德来中心全球海冰和海洋表面温度资料集(Hadley centre global sea ie and sea surface temperature, HadISST)以及地球系统模式(community Earth system model, CESM1)北大西洋理想试验数据等, 通过相关、合成分析等多种统计方法, 研究了厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation, ENSO)与次年初夏西太平洋海洋热浪年际关系的变化特征, 并进一步探讨了二者关系发生年代际变化的可能成因。研究结果表明: 1) ENSO与次年初夏西太平洋海洋热浪月数的年际关系具有明显的年代际变化特征, 北大西洋多年代际振荡(Atantic multidecadal oscillation, AMO)是二者年际关系发生年代际变化的主要成因。当AMO处于正位相时, ENSO与次年初夏西太平洋海洋热浪存在显著的正相关关系, 而当AMO处于负位相时, 上述二者相关关系不再显著; 2) AMO主要通过调控ENSO事件的强度进而影响西北太平洋大气环流的异常响应, 从而进一步影响ENSO与次年初夏西太平洋海洋热浪之间的关系。当AMO处于负(正)位相时, 相对较强(弱)的ENSO事件通过强(弱)风-蒸发-海温正反馈过程, 使得ENSO事件次年初夏西北太平洋地区产生位置相对偏东(西)、强度相对偏强(弱)的异常反气旋/气旋。异常反气旋/气旋的位置和强度导致初夏西太平洋海洋热浪的分布在AMO正、负位相存在显著差异。

• 不同路径台风对中国近海海温的影响特征统计分析

  孙泽铭, 韩树宗, 王明杰, 苏翰祥

  文章基于中国气象局提供的最佳台风路径资料, 基于K均值聚类分析法将2002年至2021年由西太暖池进入中国近海的台风分为3类, 并依据台风路径特征将3类台风分别命名为西行路径台风、西北路径台风和转向路径台风, 并使用遥感系统(remote sensing systems, REMSS)提供的海表面温度最优插值日产品和区域海气浪耦合模型(coupled ocean atmosphere wave sediment transport modeling system, COAWST)的模拟结果, 对这3类台风造成的上层海洋温度的变化特征进行统计研究。结果显示, 3种台风对海表面温度(sea surface temperature, SST)影响特征的不同主要体现在对SST的冷却幅度和作用时间上: 转向路径台风对SST的冷却幅度最大并且作用时间最长, 西北路径台风次之, 而西行路径台风冷却幅度最小且作用时间最短; 3种台风对混合层厚度(mixed layer thickness, MLT)与温跃层厚度(thermocline thickness, TT)影响的差异主要体现在MLT和TT的变化幅度和恢复时间上: 转向路径台风的MLT和TT变化幅度最大, 西北路径台风次之, 西行路径台风最小。对于MLT与TT的恢复速度, 西北路径台风整体上要明显快于西行路径台风和转向路径台风。

• FY-3D卫星MWRI资料反演洋面台风降雨率*

  商洁, 吴莹, 邹依珂, 马靖雯

  利用FY-3D卫星上搭载的微波成像仪(microwave radiation imager, MWRI)的一级亮温数据, 结合二级降雨率沿轨产品, 基于极化订正温度及散射指数(polarization corrected temperature and scattering index, PCT-SI)综合法, 建立了升轨洋面和降轨洋面两种降雨率反演模型, 并通过多个台风个例对本研究建立的两种模型进行验证。结果表明, 升轨数据与降轨数据反演降雨的效果差异不大, 反演的降雨分布区域比二级产品降雨区域略大; 两种模型均倾向于高估降雨低值、低估降雨高值; 升轨反演模型的相关系数、平均绝对误差和均方根误差分别为0.72632、2.3055mm·h-1和2.7254mm·h-1, 降轨反演模型的相关系数、平均绝对误差和均方根误差分别为0.73363、1.9079mm·h-1和2.3651mm·h-1。

• 红树老鼠簕内生真菌Aspergillus terreus GXIMD 03158次级代谢产物研究

  安凡, 姜悦, 王宇, 曹广萍, 高程海, 刘永宏, 易湘茜, 白猛

  文章对红树老鼠簕(Acanthus ilicifolius L.)内生真菌Aspergillus terreus GXIMD 03158的抑菌活性次级代谢产物进行研究。采用多种色谱技术对该菌次级代谢产物进行分离纯化, 结合核磁氢谱、碳谱和高分辨率质谱数据综合解析鉴定单体化合物结构。从A. terreus GXIMD 03158代谢产物中共分离出10个化合物, 经鉴定分别为dankasterones A (1), (14α, 22E)-14-hydroxyergosta-4, 7, 22-triene-3, 6-dione (2), steresterone B (3), ergosta-4, 6, 8(14), 22-tetraen-3-one (4), herbarulide (5), demethylincisterol A3 (6), isochaetochromin B1 (7), isochaetochromin B2 (8), (E)-7, 9-二烯-11-羰基硬脂酸 (9)和aspergilfuranone A (10)。并采用微量肉汤稀释法检测所有化合物对白色葡萄球菌(Staphylococcus albus)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA)和副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)的最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentrations, MIC), 结果显示化合物6对S. albus、S. aureus和S. epidermidis的MIC分别为3.12、6.25和3.12μg·mL-1; 化合物9对S. albus和S. aureus的MIC分别为1.56和3.12μg·mL-1。

• 球形棕囊藻(Phaeocystis globosa Scherffel)细胞形态转变及转录组比较研究

  王西艳, 薛玥, 孟不凡, 付峰, 沈萍萍

  球形棕囊藻是沿海重要且常见的有害赤潮原因种。文章对分离自广西北部湾的一株球形棕囊藻进行了不同细胞形态学和转录组学分析。结果表明, 球形棕囊藻具有2种类型的细胞, 一种是具有鞭毛的游动细胞, 另一种是不具鞭毛的不动细胞, 大小介于2~5μm, 不动细胞能够形成囊体, 直径从几微米到几百微米不等。通过转录组分析发现, 囊体细胞与单细胞相比有更多的基因发生上调表达, 且大部分差异表达基因与运输、分解代谢、氨基酸、脂质、碳水化合物等代谢途径相关, 尤其是与聚糖生物合成有关的UDP-葡萄糖醛酸-4-表异构酶(uridine diphosphate-glucose-4-epimerase)编码基因显著上调表达, 反映囊体基质形成过程中糖胺聚糖的大量合成。

• 基于CiteSpace的广东省典型蓝碳生态系统碳汇研究进展的可视化分析

  张彤, 凌娟, 岳维忠, 王友绍, 程皓, 孙红岩, 黄小芳, 梁童茵, 周卫国, 董俊德

  发挥红树林、海草床等典型蓝碳生态系统的碳汇功能是缓解全球气候变化自然的解决方案之一。广东省蓝碳资源丰富, 厘清典型蓝碳生态系统碳汇研究进展对生态系统的保护修复与政策制定具有重要的科学意义。文章以中国知网(Chinese National Knowledge Infrastructure, CNKI)总库的文献为主要数据来源, 应用CiteSpace文献计量学方法对近20年发表的94篇关于广东省蓝碳生态系统碳汇相关的中英文文献从研究现状、发展趋势等方面进行分析, 探讨该领域的研究热点及未来研究方向。基于对文章作者、研究机构、关键词等可视化分析的结果, 显示广东省蓝碳生态系统碳汇的研究大致可以分为3个阶段: 起步阶段(2003—2011年)、缓慢发展阶段(2012—2016年)和快速发展阶段(2017—2023年)。关键词共现图谱和聚类图谱分析结果表明, 已有研究主要集中在碳储量、红树林、海洋碳汇、海草床、生物量等方面, 未来的研究热点将仍然以碳达峰碳中和为目标导向, 建议未来要加强广东省红树林、海草床等典型蓝碳生态系统碳汇的监测和核算方法研究及典型蓝碳生态系统增汇技术的研发, 构建典型蓝碳生态系统的负碳技术体系, 实现蓝碳生态系统的保护修复与固碳增汇协同增效, 推动实现碳达峰碳中和目标。

• 浮筏式牡蛎养殖对大型底栖动物群落功能结构的影响——以大鹏澳为例*

  饶义勇, 赵美榕, 旷泽行, 黄洪辉, 谭萼辉

  牡蛎养殖的环境生态效应存在争议, 其对大型底栖动物的影响机理缺乏清晰认识。本研究于2020年11月(秋季)和2021年1月(冬季)在大鹏澳浮筏式牡蛎养殖区及邻近海域进行了2个航次大型底栖动物和相关环境因子的调查监测。2个航次共获得大型底栖动物103种, 种类组成以多毛类、双壳类和甲壳类物种占优势。大型底栖动物群落的物种组成在季节间(秋季和冬季)和区域间(养殖区和对照区)具有显著差异。冬季大型底栖动物的种类数、栖息密度和生物量等群落参数高于秋季, 对照区高于养殖区。生物性状分析(biological traits analysis, BTA)结果显示, 大型底栖动物群落的性状组成仅在季节间具有显著差异。牡蛎养殖区和对照区大型底栖动物群落的性状组成差异不显著, 但生物扰动方式、个体大小、摄食类型等性状在区域间仍有一定的差别。牡蛎养殖区大型底栖动物群落的功能丰富度(functional richness, Fric)低于对照区, 但功能均匀度(functional evenness, Feve)和功能分散度(functional divergence, Fdiv)在区域之间的差异不大。表层水体的叶绿素a、悬浮物、营养盐以及沉积物的有机碳、硫化物和中值粒径是影响大型底栖动物物种组成和性状组成的重要环境因子。摄食类型、栖息方式以及幼体发育方式等性状与环境因子的关系比较密切, 物种丰富度(d)和功能丰富度指数具有较高的环境指示意义。

• 西沙群岛两种寄居蟹对定居螺壳的选择偏好的研究

  王海山, 陈治, 李由明, 叶乐

  为研究寄居蟹在选择定居螺壳时的行为和相关因素, 采集了西沙潮间带区域的81个腹足纲动物空壳和72只寄居蟹样本, 对两种寄居蟹和金口蝾螺螺壳的形态学参数进行测量和统计学分析, 获得如下结果: 在环境中螺壳种类和数量相对丰富时, 畸形真寄居蟹和光螯硬壳寄居蟹均偏好选择蝾螺科物种的螺壳定居, 特别是金口蝾螺的螺壳更易成为两种寄居蟹的定居场所。形态参数的统计显示两者在选择定居螺壳时, 在壳重、壳长、壳宽、壳高、壳口长和壳口宽等方面存在显著差异。标准化数据表明, 两种寄居蟹在螺壳体型选择上存在差异, 畸形真寄居蟹以头胸甲长与其选择螺壳的壳长的比值为主要参考, 而光螯硬壳寄居蟹以鳌足宽度与螺壳的壳宽、壳高、壳口长等比值为主要考虑因素。

• 琼东南盆地崖北凹陷构造沉积特征及油气勘探潜力

  宋瑞有, 马光克, 何小胡, 万阳, 贺礼文

  崖北凹陷是南海琼东南盆地西北缘的边缘凹陷, 勘探历程久, 但受地震资料等因素制约而勘探程度低, 钻井无商业发现, 烃源条件落实程度低。为落实崖北凹陷油气地质条件, 推动该凹陷的勘探进程, 用新采集的高品质三维地震资料, 结合已钻井资料, 类比分析相邻盆地烃源岩地震相, 厘清了崖北凹陷的断裂、构造、沉积特征和烃源岩分布, 并依据区域地质应力背景分析了其成因机制, 讨论了崖北凹陷油气成藏条件及勘探部署方向。结果认为崖北凹陷受5号断裂控制凹陷整体呈北断南超的构造沉积特征, 纵向上“下断上拗”, 新近系地层区域南倾、少有盆内断层发育, 古近系断裂控凹, 始新统中深湖相烃源岩主要发育在崖城9洼, 崖城组煤系烃源岩发育在凹陷东南部位。最终认为, 崖北凹陷烃源具有“西油东气”的特征, 凹陷西部及西南斜坡和近崖城9洼的陡坡古近系圈闭是找油方向, 而凹陷东南部位的凹中隆及围区圈闭天然气勘探前景好。

• 海南岛峨蔓五彩湾内海蚀平台对海蚀崖侵蚀的影响研究

  赵中伟, 吴凌云, 高伟健, 李伟

  全球海洋变化所引起的极端波浪海洋灾害趋强, 势必会加剧海南岛的海蚀崖侵蚀地质灾害危险。海蚀平台能够有效衰减波浪能量, 从而降低极端波浪对海蚀崖的侵蚀破坏。海南岛西北部的火山岩基岩海岸地区, 存在大量海蚀平台地貌, 是研究海蚀平台对海蚀崖侵蚀影响的理想地区。文章以海南岛儋州市峨蔓镇的五彩湾基岩海岸为研究对象, 利用海洋遥感影像刻画了五彩湾海蚀崖近十年的平均侵蚀速率达0.26m·a-1, 通过物理海洋分析方法预测了研究区未来100年回归周期可能遭受的最大波高达7.8m, 进一步基于海岸地貌研究方法调查了五彩湾倾斜型海蚀平台的地貌特征, 及其后部海蚀崖岩石的抗侵蚀强度, 从而通过数值计算证明了海蚀平台可以使得未来极端波浪对五彩湾海蚀崖的侵蚀强度平均减缓80%以上。此外, 文章进一步探讨了五彩湾海蚀崖底部沉积沙滩、崖底植被和海蚀崖滑塌堆积物的天然护岸作用。

• 风对波状涌潮海塘越浪水动力特性影响的数值研究

  王旭, 屈科, 王梓峻, 杨元平, 王超, 张良斌

  文章基于二维不可压缩两相流数值模型, 首先通过对比数值计算结果与试验数据, 验证了该两相流涌潮计算模型模拟波状涌潮与海塘相互作用的可靠性; 然后通过设置合理的计算工况, 系统分析了风速、涌潮高度、潮前水深和斜坡坡度对波状涌潮在海塘上的越浪水动力特性的影响。计算结果表明: 向岸风速会显著影响波状涌潮的海塘越浪量, 风速越大, 涌潮的越浪量越大, 且挡浪墙所受荷载也越大; 随着涌潮高度和潮前水深的增大, 涌潮越浪量和挡浪墙所受涌潮荷载也随之增大; 当增大海塘斜坡坡度时, 涌潮越浪量和挡浪墙所受涌潮荷载均呈现先增大后减小的趋势。

• 深海微生物原位自动序列培养装置的研发与试验

  董自珍, 刘纯虎, 张宇

  深海微生物在全球碳氮循环中起到重要作用, 目前对深海微生物的精细化研究主要以实验室高压模拟培养检测为主, 当深海样品采集至实验室培养检测时, 温度、压力等环境参数会有一定程度的变化, 影响后续的试验与检测。为此, 设计了一种用于深海微生物原位自动序列培养的装置(ocean automatic series incubation system, OASIS)。文章围绕OASIS的工作原理、系统组成和试验验证等方面展开论述, 重点研究深海液体转移精度问题。OASIS已经通过了水池试验、压力试验、海上试验等各项测试, 试验结果表明: 该装置能在30MPa高压下正常工作, 按照时间顺序自动完成对微生物的培养与生命信息固定, 对准确认识深海生态系统的生态效益提供了良好的设备支撑。

• 南海及其附属岛礁海洋科学考察历史资料系统整编1. 资料整编技术及应用

  徐超, 龙丽娟, 李莎, 何云开, 袁丽, 徐晓璐

  南海宽广深厚、资源丰富、自然条件复杂、地理位置重要, 是我国的核心利益。自20世纪50年代以来, 我国先后组织了十数次大规模的南海与诸岛海洋科学综合考察, 取得了大批重要原始数据。但是, 早期资料无电子化手段, 记录标准不一、质控标准不一、归档标准不一、原始资料散落或濒于遗失, 抢救与整编需求迫切。南海及其附属岛礁海洋科学考察历史资料系统整编项目规范化整编了1950年至2019年共353个项目664个航次超过200多种要素的历史数据, 构建了包含水文气象、海洋化学、生物生态、渔业资源、地质环境、岛礁地质样品等第一手实测的宝贵科学数据的综合数据库, 同时对整编数据完成了相关科学分析, 新形成一些分析数据产品, 出版了《南海科学考察历史资料整编丛书》1套共12部, 以及其他专著7部。本系列文章共3篇, 文章1针对历史数据的系统整编, 简要论述规范化整编的实施步骤, 针对技术难点提出相应实践策略; 文章2针对整编数据的科学管理, 简要论述南海海洋数据治理技术研究与实践; 文章3针对整编数据的共享服务, 简要论述“数字南海”的建设实践与创新应用。通过本系列文章完整地论述南海科考历史资料整编综合数据库暨“数字南海”的研究过程与实践经验, 为其他海洋科学考察资料系统整编提供参考。

• 南海及其附属岛礁海洋科学考察历史资料系统整编2. 数据治理技术与应用

  徐超, 龙丽娟, 李莎, 徐晓璐, 袁丽

  在南海及其附属岛礁海洋科学考察历史资料系统整编项目实施过程中, 数据管理是一项重要工作。文章从数据管理者的角度, 以数据为研究对象, 以数据治理为研究核心, 探讨数据的科学管理工作, 构建一个简单的数据治理模型, 包含安全体系、组织体系、标准体系、资源体系、共享体系、对接体系共6大体系, 为项目数据以及南海海洋数据的数据治理工作提供保障。文章重点围绕数据安全体系、数据标准体系、数据资源体系做简要论述。

• 南海及其附属岛礁海洋科学考察历史资料系统整编3. 数据共享服务及应用

  徐超, 龙丽娟, 李莎, 袁丽, 徐晓璐

  在南海及其附属岛礁海洋科学考察历史资料系统整编项目实施过程中, 数据共享是一项重要工作。文章主要介绍南海科考历史资料整编综合数据库暨“数字南海”平台的设计与建设。首先阐述“数字南海”的设计与开发重点, 实现数据管理共享的流程集约化和资源利用高效化; 其次以“航次一张图”和“岛礁一张图”模块介绍数据的交互分析应用及动态可视化应用。“数字南海”平台建设按照项目目标, 统一规划部署、统一标准体系、统一数据平台、统一成果发布, 数据服务贯穿项目实施的全生命周期, 推动形成共商共建共享共赢的数据工作发展新格局。

• 中国海洋环境数据及其资产价值评估体系的现状*

  王晓芳, 孔小丽, 郭朴, 谭华, 王志远, 王丽荣, 张红玉, 李翠田, 宋华东, 苏亮, 孙辉

  海洋环境数据是人类认识海洋、保护和开发利用海洋的重要战略资源。随着数字经济和科学技术的迅猛发展, 海洋环境数据成为新的重要的生产要素。海洋环境数据资产作为一种新的资产形式, 如何对其进行价值评估成为一个新的难题。通过对国内海洋数据资产价值评估的深入调查和研究, 得出传统的成本法和收益法及其二者组合的方法是目前海洋环境数据价值评估的基础, 发现新时期海洋环境数据的价值评估的方法具有复杂性、灵活性和多维度等的评价方式, 对海洋经济发展和海洋科学研究可持续性具有非常重要的经济价值。

• 海洋环境数据交易定价的关键基础与相关机制*

  郭朴, 王晓芳, 李翠田, 尹毅, 孔小丽, 张红玉, 于红兵, 刘云旭, 王志远

  海洋环境数据作为发展海洋经济的重要基础性要素, 其市场化机制的相关理论与实践均处于探索起步阶段。数据交易定价是在交易过程中对数据资源及其通过加工形成的数据产品和服务进行定价, 作为数据交易开展的重点和前提, 数据交易定价是数据要素市场化的关键环节。文章基于海洋环境数据特征分析了其交易定价的部分关键基础, 包括相关的基本概念、数据确权和价值评估, 进而讨论了交易定价的相关机制, 包括定价主体、定价方法以及定价策略, 最后基于上述分析在海洋环境数据的权益分配和交易平台建设等方面提出了建议。

• 基于天通通信的内孤立波监测系统设计与应用

  张新文, 林冠英, 李锐祥, 杨威, 刘同木, 周保成, 银利强, 丁奕博

  实时监测是实现内孤立波预警的前提和基础。文章根据内孤立波过程海流的特征, 提出了一种基于天通通信的内孤立波监测系统。该系统在浮标端搭载海流计进行剖面海流的实时观测, 并将数据进行分帧传输和丢包重传, 保证观测数据的可靠实时传输; 在云端采用数据接收存储和内孤立波识别功能解耦的设计, 在实现内孤立波监测的同时, 降低模块间的交互调用, 提高系统运行的稳定性。海上工程应用结果表明, 该系统运行稳定, 浮标端数据采集率达100%, 云端有效数据接收率达95.1%, 且系统自动化内孤立波监测的功能有效地提高了内孤立波识别效率, 保障了目标海域的施工安全。

• 基于规则集和多层感知机的Argo温度数据质量控制方法*

  齐焕东, 朱程, 李序春, 景昕蒂, 宋德瑞

  海洋温度数据在全球海洋观测和气候研究中发挥着关键作用, 质量控制对于确保这些数据的可靠性十分关键, 然而, 目前在大数据集上的异常数据召回率尚不理想。文章基于Argo温度数据, 提出一种基于规则集和多层感知机(rule set and multilayer perceptron, RS-MLP)的质量控制方法。首先对13种机器学习模型进行对比分析, 从中筛选出最优机器学习模型, 然后设计了由6种基于规则的质量控制检查模块组成的规则集, 最后集成规则集和最优机器学习模型构建出RS-MLP方法, 并以南海区域的Argo数据为例评估方法性能。研究结果表明: RS-MLP在351746条温度数据的测试集中真阳性率(true positive rate, TPR)、真阴性率(true negative rate, TNR)和接受者操作特性(receiver operating characteristic, ROC)曲线下面积(area under the curve, AUC)依次能达到93%、96%和95%, 并在不同深度层次上的异常数据召回率比较稳定, 具有优秀的质量控制性能。