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海洋通报
海洋通报

方国洪

双月刊

1001-6392

hytb@mail.nmdis.gov.cn

022-24010823

300171

天津市河东区六纬路93号

海洋通报/Journal Marine Science BulletinCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为综合性海洋学术刊物，主要报道国内海洋科学各学科的研究成果与进展。
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    黑潮-亲潮交汇区涡旋演变调控作用下的叶绿素三维特征

    闯子维苏涵张春玲邵煜...
    437-451页
    查看更多>>摘要：黑潮-亲潮交汇区普遍存在的涡旋运动,可通过物质输运和再分配调控叶绿素浓度的时空演变,进而影响该海域的海洋生态环境.基于卫星高度计资料和叶绿素再分析数据,利用流矢量、归一化复合分析等方法,构建不同类型涡旋的各个演变阶段、不同水平尺度范围内,对应的叶绿素浓度三维结构,分析探讨黑潮-亲潮交汇区涡旋运动对叶绿素浓度时空演变的调控作用.结果表明,冷涡区(300 m以浅,3倍半径范围)的叶绿素浓度高值区,自下而上,逐渐扩展至涡心西北方向,且随着深度的增加,叶绿素浓度先增后减.随着气旋涡的演变,各水层叶绿素浓度高值由外向内,逐渐向涡心扩展,而平均半径内的叶绿素浓度输运总量在其稳定期达到最高.暖涡影响范围内的叶绿素浓度总体比冷涡区稍高,其垂向大致呈递减趋势,由上而下,叶绿素浓度低值大致由涡心东南向西北扩展,且随着反气旋涡的演变,叶绿素浓度高值逐渐向涡旋边缘聚集.

    涡旋叶绿素三维结构演变特征黑潮-亲潮交汇区

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    基于改进CGAN的海冰SAR-to-Optical影像转换

    刘翔王瑞富孙光李媛...
    452-462页
    查看更多>>摘要：遥感海冰监测是当前研究热点,通过条件生成对抗网络(CGAN)将海冰SAR影像转换成光学影像,可获得全天时全天候且形象直观的监测数据,但该方法得到的转换结果存在影像模糊、纹理弱化和颜色失真等问题.本文针对以上问题设计了改进的CGAN网络,综合当前的改进方式,新模型在网络结构上加入了空洞空间金字塔模块并设计了加入交叉特征融合模块的跳跃连接,使用结构相似性和L1范数联合损失函数.本文选取东波弗特海地区5景Sentinel-1影像和7景Sentinel-2影像开展实验,实验结果表明,改进CGAN转换的影像具有更好的视觉效果,峰值信噪比(PSNR)提高了3.4 dB,结构相似性(SSIM)提高了0.11,均方根误差(RMSE)降低了13%,并且经过转换后的影像比SAR影像海冰分类结果准确度提高了7.33%.

    海冰监测条件生成对抗网络SAR光学影像影像转换

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    结合贝叶斯特征选择的近海水深反演方法研究

    蓝歆玫李佳叶杨朱洪波...
    463-470页
    查看更多>>摘要：针对现有近海水深数据获取周期长、危险性大,难以满足大范围近海水深数据高时间分辨率测量的问题.本文以辽东湾地区为研究区域,提出了一种结合贝叶斯特征选择的改进LightGBM近海水深反演方法.该方法首先依据贝叶斯特征选择方法对13个波段及波段比值特征进行优选;其次基于地理空间加权模块计算输入变量的权重;最后基于LightGBM反演模块对水深数据进行反演研究.本文选用辽东湾200个不同空间位置的数据样本作为测试集,验证本文方法和LightGBM模型在近海水深反演任务中的精度.结果表明,本文方法的皮尔森相关系数(r)为0.946,均方根误差(RMSE)为0.265 m,偏差(bias²)为0.017,平均绝对百分比误差(MAPE)为0.031.反演精度及稳定性均优于经典LightGBM模型,能够适应于近海水深反演.

    水深反演贝叶斯特征选择辽东湾LightGBM

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    双筒双板式浮式防波堤消浪性能研究

    刘必劲吴厚仪傅丹娟陈小云...
    471-482页
    查看更多>>摘要：浮式防波堤具有对海洋环境友好、施工方便、造价受水深影响小等优点,在海岸工程领域有广阔的应用前景.但受消波效果不稳定、结构易破坏且对锚泊系统要求高等因素的影响,浮式防波堤在实际工程应用中面临较大的挑战.本文采用物理模型试验以及基于OpenFoam的数值模拟方法,对一种由双浮筒、双竖板与水平连接板组成的新型浮式防波堤结构进行消浪性能研究.讨论波浪要素、相对竖板高度、相对水平连接板宽度等因素对双筒双板式浮式防波堤(DCDPFB)消浪性能的影响,分析其周围形成的局部涡量与速度场变化,确定相对最优的结构尺寸.结果表明,相对水平连接板宽度、相对竖板高度和半圆柱体尺寸是影响DCDPFB消浪性能的关键因素;波高与入水深度对透射系数的影响较小;DCDPFB周围形成的局部涡量与速度场变化是耗散波浪能量的重要因素;按照相对最优结构尺寸建造的DCDPFB试验段,在海上原型试验中表现出良好的消波性能.

    浮式防波堤消浪性能透射系数OpenFOAM模型试验

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    多向聚焦波作用下透水潜堤消波特性数值模拟研究

    虢磊屈科黄竞萱
    483-496页
    查看更多>>摘要：本文采用非静压模型NHWAVE建立高精度三维波浪数值水槽,对多向聚焦波作用下透水和不透水潜堤消波特性进行数值模拟研究.通过计算结果与实验数据的对比,验证了该模型模拟多向聚焦波产生传播及多孔介质内流动的能力,进一步考虑了有效波高、水深、谱峰周期和传播角度等因素对潜堤消波特性的影响.结果表明:潜堤对多向聚焦波的最大波幅、最大水位、沿水深平均最大流速和波能均有显著消减作用,且透水潜堤因孔隙介质的存在消波性能更好.随着有效波高增大,堤顶处波浪破碎点前移,不透水潜堤消波性能受波高影响较大.水深越大,潜堤消波性能越低.透水潜堤对长周期波浪消减效果较差.传播角度越小,聚焦位置处波幅越大,波浪非线性作用越强.研究结果可为我们进一步保护沿海设施免受极端海洋环境的影响提供一定的参考.

    多向聚焦波透水潜堤非静压模型NHWAVE数值模拟

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    粤东海域粉质土的循环加载特性研究

    黎鹏飞毕乾张友虎严华刚...
    497-509页
    查看更多>>摘要：风-浪-流等海洋环境因素以及风机运行引发的振动都会导致海上风机基础长期处于循环荷载的作用下,因此,掌握地基土在循环加载条件下的力学特性对海上风电基础设计至关重要.我国南海海洋地质条件复杂,粉质土分布广泛,当前针对南海浅表地层粉质土循环加载力学特性尚缺乏系统性研究,是该区域开展海上风电基础设计的重要挑战之一.本文依托粤东某海上风电工程,针对该风场的若干代表性粉质土层开展了系统性试验研究.基于系统性单调及循环加载单剪(DSS)试验结果,研究获得了代表性粉质土层归一化剪切强度、应变及孔隙水压力的等值线云图.该套循环加载等值线云图不仅有力支撑了依托项目风机基础的工程设计,也可为该海域其他海上风电项目基础设计提供重要参考.

    循环加载单剪试验等值线云图海上风电

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    北极海域海浪变化及归因分析

    韩飞邵伟增江涛
    510-520页
    查看更多>>摘要：北极海浪是北极地区重要的海洋环境要素,为了进一步了解北极海域海浪变化及归因,本文通过利用海浪数值模式WAVEWATCH-Ⅲ(WW3)对1993-2021年期间北极海域海浪进行模拟,将WW3模拟的海浪结果与OSTM/Jason-2高度计数据时空匹配,对比结果显示:两者数据的相关性(COR)为0.93,均方根误差为0.63 m,模拟结果适用于北极海域海浪变化研究.结果表明:(1)由于冬季平均海表面风速值较夏季更大,无海冰区能产生更高的海浪,导致北极海域冬季海浪强度明显高于夏季.而夏季由于海冰分布减少和厚度小于1m的冰层增多,无冰区海浪传播冲击薄冰区域引发海冰破碎,同时引发厚度较薄的海域海浪活动,以此使得海浪活动范围比冬季广.(2)北极海域海浪存在周期性变化,但在年平均尺度上海浪强度总体呈上升趋势.海冰的厚度及密集度分布与海浪变化相反,呈下降趋势.说明海冰的厚度和密集度数值越大在一定程度上会限制海浪活动,同时,北极海域海浪活动的主要动力源是海面风场.

    北极波候WAVEWATCH-ⅢECMWF风场数据海冰数据

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    基于大气海洋多变量与海冰时序特征的北极海冰范围预测研究

    杨延瑞张怡宁芦智伟朱红春...
    521-533页
    查看更多>>摘要：随着全球气候变暖加剧,北极地区的大气海洋环境剧烈变化,导致海冰变化更加不稳定,使得海冰预测的难度增大.本研究选择海表温度、2m平均气温、二氧化碳浓度为大气海洋变量,海冰范围距平为时序特征参数,将上述参量作为北极海冰范围(Sea Ice Extent,SIE)的预测要素,建立了面向SIE的多变量长短期记忆(Long Short Term Memory,LSTM)神经网络模型,对比分析了2015-2021年不同时间序列预测模型的预测结果.结果显示:本研究所构建模型的RMSE、MAE、MAPE分别为0.353×106 km2、0.261×106 km2和3.191%.相比于其他预测模型,结合大气海洋变量和时序特征参数后的LSTM模型预测结果误差更小,拟合效果更好,可以消除夏季海冰剧烈变化对预测效果的影响,提高海冰范围的预测精度,对北极航道的通航安全保障工作具有重要的研究与应用价值.

    北极海冰范围LSTM神经网络模型时间序列预测时序特征

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    典型气候事件对北极渔业资源的影响

    徐策余静王举宁张坤珵...
    534-545页
    查看更多>>摘要：随着北极海冰融化加剧,越来越多的渔船涌入北极海域,促使北极渔业资源得到了更好的开发.在这种情况下,研究气候事件对北极海域的影响变得至关重要.本文选取了北大西洋多年代际涛动(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)、北极涛动(Arctic Oscillation,AO)和北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)这三种典型气候事件,通过超前滞后相关、回归分析等统计方法,探究它们与北极渔区(以27渔区为代表)渔业总捕捞量以及4种主要经济鱼种(大西洋鳕、大西洋鲱、格陵兰大比目鱼和大西洋鲑)捕捞量之间的联系.研究结果表明:1950-2020年,27渔区的海洋渔业总捕捞量总体呈现出两次上升与两次下降过程;在AMO及AO两种气候事件中,AMO对27渔区的捕捞量影响最为显著,同时海冰范围变化对捕捞资源同期影响很强;其中的1980-2020年,4种主要经济鱼种捕捞量与AO相关性均较低,而与AMO呈现明显正或负相关性;4种主要经济鱼种捕捞量与大西洋海表温度存在显著相关性,尤其是类AMO型的海温变化对这4种鱼种捕捞量波动可能存在显著影响.本研究不仅揭示了气候变化对北极渔业资源的显著影响,还根据研究结果提出相应的对策建议,为进一步研究提供了方向和参考,以期实现北极渔业资源可持续发展.

    气候变化捕捞量北极渔业资源

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    闽台海岸带生境质量时空演变及其影响因素

    许梦杰陈凌秀谢慧黎施智勇...
    546-556页
    查看更多>>摘要：快速城镇化、工业化背景下对海岸带生境质量进行评估,揭示影响生境变化的关键驱动因子,对于海岸带生态可持续发展具有重要意义.本研究以福建东海岸和台湾西海岸(以下合称闽台海岸带)为研究对象,借助1990年、2000年、2010年、2020年的土地利用以及社会经济数据,运用InVEST模型及地理探测器分析土地利用变化下生境质量的时空演变特征及其影响因素,为城市生态空间优化提供可靠的理论依据.结果表明:(1)1990-2020年两岸土地利用变化以建设用地的增长及耕地的减少为主要特征.建设用地2000-2010年面积增长最多,年均增长5.66%.耕地作为建设用地面积最大转入来源,面积共减少1 781 km²,年均减少2.55%.土地变化福建东海岸大于台湾西海岸.(2)1990-2020年闽台海岸带生境质量均值为0.82,总体生态质量良好,但呈下降趋势.2000-2010年两岸低等级生境面积增长最快,2010年后增长速度趋缓.生态用地向非生态用地的转移对生境退化的贡献率超过70%.(3)夜间灯光指数、人口密度、GDP、高程、坡度为影响生境质量变化的主要因素,30年间主导因素由地形因素变为社会经济因素.研究为闽台沿海地区陆海土地资源管理提供科学依据,对区域协同发展具有重要意义.

    土地利用生境质量InVEST模型地理探测器用地变化闽台海岸带

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