基于ENVI-met的广东海洋大学夏季校园小气候特征分析

校园是师生活动的主要场所,为研究不同下垫面对人体舒适度的影响,在广东海洋大学湖光校区选取三种不同性质的下垫面,开展夏季小气候观测与数值模拟。利用Origin、SPSS和ENVI-met软件进行数据处理。研究结果表明:(1)在校园现有的绿化和建筑布局下,风对小气候的影响较大;夏季无降水时,通风条件差的少遮荫草地温度高、湿度低,舒适感较差。(2)合理密植高大的绿化林,可以有效降低夏季地面温度。(3)ENVI-met模型在热带稳定变化的天气条件下模拟效果较好,能在一定程度上反映校园内区域小气候特征,其模拟结果可为校园基础设施建设的优化和师生出行提供科学依据。

广东汕头市近十年来城市热岛效应分析

本文基于广东汕头市统计局提供的社会经济发展指标数据和气象观测数据,利用主成分分析法、B-P神经网络和C5.0决策树算法,对广东汕头市“热岛效应”的年际、季节和日变化尺度特征进行了分析。研究发现,汕头市年际尺度上近十年均呈现“热岛效应”,季节尺度上热岛强度夏季强于冬季,日变化尺度上在中午前后较强。同时发现,影响汕头市“热岛效应”的主要因子为绿化覆盖率、建成区面积和气压。绿化覆盖率通过植物的蒸腾作用吸热减弱热岛强度,建成区面积通过城区下垫面储热性质变化和“屋顶低压效应”增强热岛强度,气压通过“热岛环流”减弱热岛强度。通过对“雨岛效应”和“浑浊岛效应”分析发现,汕头市“雨岛效应”具有增强的趋势,并主要出现在夏季。“浑浊岛效应”呈现先增强后减弱趋势,秋季和冬季较强,春季和夏季较弱。

北部湾沉积物记录的近千年以来气候环境变化

近千年的气候重建对于了解当今气候变化至关重要,并将为预测未来气候变化提供重要依据。然而,季风降水存在空间差异,过去千年的两个重要特征时期——中世纪暖期和小冰期,水热配置存在较大争议,尤其是在我国华南地区。该文对取自北部湾东北部的BBG-02岩芯进行了年代学,粒度和常、微量元素的分析,探究BBG-02岩芯的物源及其源区在中世纪暖期和小冰期时的气候环境变化特征。通过稀土元素配分图和地球化学指标的分析,认为红河可能是BBG-02岩芯的主要来源,岩芯地球化学指标的变化反映了印度夏季风的强度变化。研究结果表明物源区在中世纪暖期气候温暖湿润,在小冰期气候寒冷干旱,这与前人关于印度夏季风和降水变化的研究结果一致。太阳辐射强度的变化是影响印度夏季风变化的根本原因,同时印度夏季风也受到ENSO活动和印度洋偶极子的影响。

全球变暖背景下南海夏季风变化特征

南海夏季风的爆发和推进影响着中国夏季雨带的进程。采用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和美国国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)再分析资料分析全球变暖前、后南海夏季风的演变特征。研究结果表明,全球变暖导致南海夏季风减弱,主要出现以下特征:(1)南海夏季风的平均建立时间提早,平均撤退时间推迟,历时长度更长,持续时间有上升趋势。(2)南海夏季风爆发后(6—9月),南海西北部对流层低层(700 hPa以下)由海陆热力差异导致的局地环流在全球变暖后有减弱趋势,进入中国华南和西南地区的西南夏季风有所减弱。(3)夏季风盛行期间,西南风携孟加拉湾水汽经过中南半岛进入中国南海的水汽呈减少趋势,且从南海输入华南的水汽减少,导致中国东部降水变化趋势存在空间差异。(4)南海夏季风指数表明,南海夏季风对南海中南部以及华南东部的影响加强,而对南海北部和西南地区的影响强度明显减弱。

冲绳海槽唐印和第四与那国热液区热液产物中烷烃组成和来源

通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和气相色谱-同位素质谱仪(GC-IRMS),分别分析了冲绳海槽南部唐印和第四与那国热液区热液硫化物与热液沉积物中烷烃含量和正烷烃单体碳同位素组成特征。热液产物样品中正烷烃显示出明显的双峰分布,高分子正烷烃显示出明显的奇数碳优势,其丰度最大值位于C_(31)处;低分子正烷烃显示出偶数碳优势,其丰度最大值位于C_(18)处。正烷烃的分布特征以及正烷烃碳同位素组成表明,样品中正烷烃主要来源于热液微生物代谢活动和陆源高等植物的输入,其中,低分子的正烷烃主要来源于热液微生物代谢活动,而高分子的正烷烃主要来源于陆源高等植物。热液硫化物样品中低分子正烷烃含量和比重都高于热液沉积物,表明热液硫化物中热液微生物活动可能更加繁盛。热液硫化物中正烷烃单体的δ^(13)C表现出随碳原子个数增加,同位素值减小的趋势,暗示该区非生物合成有机质的贡献可能不能忽略。

莺歌海盆地新生代构造沉积演化及动力学机制分析

南海西北陆缘构造演化极其复杂,受到红河断裂、海南地幔柱和南海形成演化等多种因素的控制。莺歌海盆地位于南海西北部,发育了巨厚的新生代沉积物,详细记录了南海西北陆缘新生代的演化历史。但是莺歌海盆地新生代以来主要受到何种构造因素的控制目前还不太清楚。本文在莺歌海盆地较为均匀地选择了7口钻井和23口模拟井,通过空盆构造沉降方法重建了莺歌海盆地的构造沉降量、构造沉降速率和沉积速率,同时运用重力反演方法模拟了莺歌海盆地深部地壳结构,并结合前人研究成果进行了综合分析。结果发现莺歌海盆地在裂陷期(45-23 Ma BP),盆地北部和中部沉降速率较大,南部沉降速率较小;在裂后期(23-0 Ma BP),盆地北部和中部沉降速率存在两期“台阶式”上升,分别为23-11.7 Ma BP和11.7 Ma BP至今,北部裂后期构造沉降速率最大可达80 m/Ma,中部最大可达110 m/Ma;南部地堑和隆起裂后期分别在11.7-5.7 Ma BP和15.9-11.7 Ma BP构造沉降速率最大可达70 m/Ma。莺歌海盆地新生代整体上表现为沉降速率与沉积速率变化基本一致,说明构造沉降对沉积速率具有显著的控制作用。重力反演发现莺歌海盆地可能存在下地壳高密度异常体,结合盆地沉积物内部钻遇玄武岩,我们推测下地壳高密度异常体为基性侵入体。通过与南海周边其他沉积盆地沉降速率对比发现,几乎所有盆地都在中中新世-晚中新世(15.9-11.7 Ma BP)发生了加速沉降事件,我们认为这可能跟南海海盆停止扩张导致大陆边缘次生地幔对流消失有关。莺歌海盆地5.7 Ma BP至今的加速沉降则可能与红河断裂右旋走滑活动有关。

南澳大利亚海盆表层涡动能的时空特征研究

基于1993—2019年海面高度异常数据分析了南澳大利亚海盆表层涡动能的时空变化特征。结果表明,表层涡动能在空间上存在两个高值区,分别位于海盆的西部和东部;在季节尺度上表现为南半球的冬季强,秋季弱,最大值出现在7月(57±9 cm^(2)s^(2)),最小值出现在3月(40±5 cm^(2)s^(2))。涡动能在年际尺度上与ENSO呈显著负相关关系,即在厄尔尼诺(拉尼娜)衰退年,涡动能显著减弱(增强),滞后Nino3.4指数9个月;与SAM呈显著正相关关系,滞后SAM指数14个月,即在SAM正(负)位相的次年,涡动能显著增强(减弱)。

Diatomite-KH560对水中碘离子吸附行为研究

研究γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)负载到廉价易得的硅藻土表面制备复合吸附剂Diatomite-KH560,探究其对水溶液中碘离子的高效吸附分离性能。通过浸渍水解实现硅藻土负载KH560,考察吸附时间、温度、pH、初始浓度和共存离子对Diatomite-KH560吸附碘离子的性能进行评价。结果表明,制备条件温和的Diatomite-KH560具有较高的热稳定性,KH560修饰量大于13.3%。Diatomite-KH560吸附碘离子达到平衡所需时间较长,这可能受控于碘离子在溶液中的扩散、在吸附剂表面的吸附反应速率等多因素的影响,随着吸附环境温度的升高,控速步骤转变为化学吸附过程;弱酸环境下,Diatomite-KH560上环氧基发生了质子化,形成了带正电荷的吸附位点,通过静电吸引作用吸附碘离子;根据卤水阴离子组成特征,考察了高浓度氯离子和微量溴离子和硫酸根对碘离子吸附的影响,发现初始Cl/I达到2500倍时,Diatomite-KH560对碘离子的吸附量仍有0.63 mg/g。根据EDS和FTIR表征结果,结合KH560分子结构式分析,Diatomite-KH560可能是通过环氧基质子化实现对碘离子的高选择性吸附。

1980-2016年西北太平洋热带气旋尺度与强度关系

【目的】研究西北太平洋热带气旋水平尺度和强度的关系,为深入认识西北太平洋热带气旋活动变化规律提供依据。【方法】利用中国气象局上海台风研究所整理的1980-2016年卫星反演热带气旋(Tropical Cyclone,TC)尺度资料,采用统计方法从季节变化及空间分布等角度分析两者之间关系。【结果与结论】1)TC尺度和强度存在显著正相关,相关系数为0.62,即随着TC强度等级增强,其水平尺度也会明显增强。但水平尺度超过350 km后,随TC尺度变大,TC强度增强不明显。2)TC尺度存在明显的季节变化,TC平均尺度在10月份达到最大值,为189 km,3月份最小,为159 km。不同强度TC的水平尺度均在3-8月间增大,8月之后呈减小的趋势,但热带风暴和台风等级强度的TC在10月水平尺度有增大的现象。7-9月更容易产生强度更强、破坏力更大的TC。超强台风强度的季节变化较尺度季节变化滞后两个月。3)TC水平尺度和强度有明显区域性分布特征。TC水平尺度自东向西呈现先增大后减弱的现象。TC强度分布与尺度相似,其在我国东海以南、台湾岛以东的区域TC强度较大,靠近陆地强度减弱。总体而言,TC尺度和强度在130°E-180°E区域中,随着经度减小而增大增强,在130°E至我国沿海地区逐渐减弱;TC尺度和强度在0-25°N区域中,随着纬度增加而增大,25°N加以北开始减弱。

湛江湾三维温盐特征季节变化观测分析

利用2017年1−12月的现场观测数据,分析了湛江湾温盐的三维空间结构及季节变化特征。结果表明:(1)2017年湛江湾各站位年平均温度为23~27℃、盐度为19~27、位势密度为11~17 kg/m^(3)、浮性频率(N^(2))为7×10^(−5)~5×10^(−3)s^(−2)。浮性频率的垂向结构及水平分布与温度分布类似,而位势密度则与盐度的变化趋势几乎一致;(2)温度季节变化明显,夏季最高,秋季次之,冬季最低,冬夏温差最大达15℃,而盐度季节变化则不大。相较于季节引起的变化,涨落潮对温度以及盐度影响较小。温度跃层夏季最强,10 m处温度最大梯度可达到0.7℃/m,春秋季温跃层抬升至5 m附近,冬季水体上下混合均匀。夏季和秋季存在明显的盐跃层,盐度梯度最大可达到1.1 m^(−1)。跃层上下温盐的季节变化规律一致;(3)水平分布上,从湾顶区、湾颈区、大堤区、浅滩区到湾口区,温度递减,盐度递增,湾顶区和湾口区平均温度差为2.3℃,盐度差为2.7。温盐图分析显示,不同季节水体呈现为不同的温盐条带,湾口区基本为低温、高盐水体,而湾顶区基本为高温、低盐水体,其他区域水体介于上述两者之间。

基于引潮力的西北太平洋热带气旋特征研究

利用中国气象局提供的西北太平洋台风最佳路径数据集、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA5再分析资料、美国国家航空航天局(NASA)的HORIZONS系统天文资料,采用统计学方法,分析了1949—2019年西北太平洋生成的热带气旋路径上各节点所受引潮力,并诊断引潮力与大气环流之间的关系。结果表明:1)向上垂直引潮力越大,热带气旋生成数越多、增强速度越快,同时向西移速增大。水平引潮力方位角与热带气旋前进方向接近时,垂直引潮力增强的效果更明显。2)在西北太平洋热带气旋活跃期(7—10月),向上的垂直引潮力有利于大气的上升运动,导致对流层中层(高层)辐合(辐散),形成有利于热带气旋发展的环流配置结构。

北部湾东北部水团和流场季节变化:2018—2019年观测数据分析

本文基于2018年7月、10月和2019年2月在北部湾108°E以东、18°N以北区域的大面观测数据,分析了北部湾东北部的水团和流场特征。结果显示,研究区域水体特征存在明显季节变化:夏季水温北高南低,近岸低盐水占据30 m等深线以浅区域,海南岛西侧存在闭合冷水团;冬季水温北低南高,近岸低盐水退至湾顶10 m等深线以浅,湾内主要为混合水,海南岛西侧上层出现暖舌。海区流场基本为逆时针环流结构,流速大小存在季节变化,受风场影响明显;研究区与外海水交换不活跃,湾内水体不稳定性较强,冬季尤为明显,可能存在强垂向混合。

消拖船节油航速优化研究

针对港口作业消拖船主机的高油耗问题,从船舶管理节能的角度出发,提出了基于改进天牛须算法的消拖船节油航速优化方法。通过分析消拖船的船、机、浆的能量传递机制,建立了其主机燃油消耗的优化模型,并对消拖船某航次中各航段的航速开展优化研究。天牛须搜索算法(beetle antennae search algorithm, BAS)是近年来出现的智能优化算法,在处理结构复杂的数学模型优化中优势很明显,但是也存在收敛慢、容易进入局部最优状态等问题,为此建立了一种改进的天牛须搜索算法(improved beetle antennae search algorithm, IBAS),以更好地满足应用要求。通过实例计算分析,采用所提出的优化算法进行消拖船主机燃油消耗优化。结果表明:所提算法的收敛速度快,寻优效率高。与天牛须算法和蚁群算法(ant colony algorithm, ACO)对比分析,所提出的优化算法保持较快的运算时间的同时,提高了优化结果的准确率。

湛江湾潮滩沉积物微塑料污染特征

为调查湛江湾海岸线微塑料污染现状,本研究以湛江湾沿岸五个典型潮滩为采样站点。通过浮选、消解提取潮滩沉积物中的微塑料,并采用傅里叶红外光谱仪分析其结构。研究结果表明:湛江湾潮滩表层沉积物中微塑料的丰度介于61~989个/m^(2)之间,形状主要分为薄膜、片状、纤维、球状、泡沫五类。可观测部分微塑料的平均粒径为1.3 mm,其中有73%的微塑料粒径小于1.5 mm,以片状居多,其次为薄膜状;从颜色方面分析,透明微塑料占比最高。通过红外光谱分析,发现微塑料成分中聚丙烯成分占比最大。综合分析推测,采样站位的人流量密集、养殖区规模、红树林截流等因素可能会影响该地区微塑料的聚集。微塑料易吸附于颗粒物表面,又鉴于其尺寸小不易清理的特点,漂浮于水面而富集在湛江湾沿岸潮滩沉积物中。

孙吴-结雅盆地沉降-隆升演化史分析

位于松辽盆地东北部的孙吴-结雅盆地是横跨黑龙江的中、新生代断坳叠置型陆相残留盆地,具有良好的油气前景,目前实际油气勘探程度较低。为揭示该地区中、新生代盆地的构造及演化特点,笔者在孙吴-结雅盆地3个主要断陷内,利用4口钻井资料进行了地层的精确划分与对比,恢复各时代地层的沉降-隆升史曲线。研究表明,自晚侏罗世晚期形成以来,盆地经历了3次沉降和2次隆升。盆地所经历的2次较大规模的隆升年代分别为103.4~93.9 Ma和42.3~23.0 Ma(北部为33.9 Ma),其后期隆升时间明显长于前期,隆升幅度也大于前期。盆地的主体沉积形成时间为109.8 Ma。孙吴-结雅盆地的形成与演化经历伸展断陷、构造反转、整体坳陷、晚期反转和差异升降等5个阶段,造就了现今盆地的下断上坳、隆坳相间的盆地基本构造结构和格局。

基于气象要素的冬小麦分期播种研究

利用山东省泰安农业气象试验站2019—2020年与2020—2021年气象观测资料,以小麦品种泰科麦31为试验材料,分析不同播期气象条件对冬小麦生长及产量的影响。结果表明:日照时数在冬小麦出苗至开花阶段起重要作用,发育期天数与日照时数成极显著相关,日照越充足苗情越好;越冬过程的开始主要受日最高气温及其持续时间的影响,越冬期持续时间的长短则受日最低气温及其持续时间的影响;各播期处理冬小麦灌浆过程均符合Logistic生长规律,不同播期冬小麦灌浆速率与各气象要素之间的关系不同;冬小麦千粒重受前期生长状况与越冬期积温、负积温的影响,与日照时数成正相关关系;冬小麦越冬期低温持续时间短有利于其产量的提高。

河口水流结构分解及斜压M_(4)分潮流探讨

河口水流是河口生态环境、河道演变、物质输运等物理过程的根本动力。由于径流、潮波、地形以及气象等因素的影响,河口水流呈现复杂的三维结构。其中既包括淡水注入形成的余流,也包括周期性的潮流、风生流、斜压流及河口非线性作用导致的流动等。为探究河口水流的组成及其潮内变化,基于瓯江口实测资料,利用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)法对河口水流进行分解,探讨了PCA法对河口水流的分解性能及斜压分潮流的高频特征。研究认为,PCA法在河口水流结构研究中既可采用原始数据操作亦可用标准化的数据进行计算。PCA法可分解出斜压成分(河口重力环流型结构),但不能将正压成分(径流和潮流)分开,径流和潮流二者综合作用的结果体现在主成分的得分之中。主成分的取舍应根据水流结构和累计解释方差综合判断,不宜仅依据累计解释方差。河口斜压流动具有明显的高频特征,近似呈1/4日分潮的周期。

南大洋中尺度涡活动的季节变化

【目的】了解南大洋中尺度涡的活动规律。【方法】利用AVISO提供的1993—2020年中尺度涡轨迹数据集META3.2DT,通过合成分析和能量分析,探讨南大洋寿命为30 d以上中尺度涡出现数(EON)的季节变化及动力机制。【结果和结论】南大洋EON存在显著季节变化,即夏季多(2月达到最大值)春季少(9月达到最小值),且与涡动能季节变化紧密相关。涡旋的振幅、转速和强度呈现出与EON大致相反的季节变化,即春季大夏季小。合成分析表明,风场的季节变化引起“涡旋消亡”强度的变化,进而影响EON季节变化。能量分析表明,EON季节变化受正压不稳定的调控。

湛江湾表层沉积物不同形态磷的变化特征

湛江湾是典型的口小腹大型海湾,早期研究表明,湛江湾呈中等磷限制潜在性富营养化。沉积物磷释放能增加水体富营养化的风险。本研究对春季和夏季湛江湾表层沉积物中的无机磷(IP)、有机磷(OP)和总磷(TP)进行了测定和分析,探讨了不同形态磷的空间分布特征和季节变化情况,并对其时空变化的影响因素进行了分析,研究结果可为湛江湾的环境保护提供科学依据和数据支持。主要研究结果如下:春季,湛江湾表层沉积物中IP、OP和TP的含量分别为236.2μg/g、111.3μg/g和347.5μg/g,夏季,IP、OP和TP的含量分别为168.8μg/g、92.4μg/g和261.2μg/g,3种形态磷的含量均为春季高、夏季低;两个季节的IP、OP和TP含量均在湛江湾支湾最高,沿岸海域次之,中部海域最低;IP占TP的比例在湛江湾沿岸海域和中部海域较高,OP占TP的比例在支湾较高。湛江湾表层沉积物中不同形态磷具有明显的空间分布和季节变化特征。有机质降解、河流输入、沿岸废水排放、水产养殖、沉积物粒度组成、水动力条件等是造成湛江湾表层沉积物中不同形态磷含量空间和季节变化的重要原因。