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1.
海表面二氧化碳分压(pCO2)的未来变化趋势,对统计评估全球碳收支以及理解全球气候变化背景下的海洋酸化现象至关重要。目前传统的海面pCO2预测方法大部分基于有限的实测数据,然而实测数据存在着时间和地理方面的制约,且计算成本较高。近年来,随着时空观测数据的爆炸性增长,基于深度学习的数据驱动模型在海表面pCO2预测方面中表现出良好的潜力。然而,由于多种环境因素与海表面pCO2之间的关系错综复杂,到目前为止尚无十分简单有效的相关模型来对海表面pCO2进行预测。为应对这一挑战,利用时空卷积长短时记忆神经网络(ST-ConvLSTM)模型,通过海面温度(sea surface temperature, SST)、海面盐度(sea surface salinity, SSS)、叶绿素a浓度(chl a)和海面pCO2数据,预测南海的海面pCO2,并将2019年1～12月的数据作为测试集对模型的表现进行了验证。结果显示, ST-ConvLSTM模型... 相似文献
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海洋是自然界中重要的碳汇,海-气二氧化碳通量通常利用大气和海水表层的二氧化碳分压(pCO2)差进行估算。受制于时空分布不均匀的观测样本和预测数据,目前已有海水表层二氧化碳分压的重构结果在空间分辨率上仍有较大可提升空间。为在高空间分辨率下更好地拟合时空变化,基于表层大洋二氧化碳地图(SOCAT)的海水表层二氧化碳逸度(f CO2)数据集和遥感卫星等多源数据,利用XGBoost模型建立了海水表层二氧化碳分压值与海洋物理、生物、光学等要素的非线性关系,并根据样本时空频率构建权重模型,最终重构了2000-2018年大西洋0.041 7°×0.041 7°下月度海水表层二氧化碳分压分布。预测结果的相关系数为0.966,均方根误差为8.087μatm,平均偏差为4.012μatm,与同类重构结果相比,海水表层二氧化碳分压的时空变化趋势一致性强,且在空间分辨率上具有优势。 相似文献
3.
大气CO2浓度升高引起的海洋酸化可能对浮游植物造成不同程度的影响。而近海浮游植物不仅面临着海水酸化问题，还会受到海水溶解性CO2降低及pH升高(海水碱化)的影响。本实验以斑点海链藻(Thalassiosira punctigera)为研究对象，测定7个不同pCO2水平(25 μatm、50 μatm、100 μatm、200 μatm、400 μatm、800 μatm、1 600 μatm)下的生长、光合作用和呼吸作用速率、细胞粒径、叶绿素a和生物硅含量以及叶绿素荧光等参数。结果表明，与400 μatm相比，在海水酸化(pCO2 > 400 μatm)和海水碱化(pCO2 < 400 μatm) 条件下，斑点海链藻的生长速率和叶绿素a含量都显著降低，但是碱化条件下降低的程度更大。此外，碱化处理的藻细胞光合作用速率、最大量子产量(Fv/Fm)和最大相对电子传递速率(rETRmax)都显著低于400 μatm培养下的细胞，而呼吸作用速率显著升高，但是生物硅含量和细胞大小无明显变化。研究表明海水碱化和海水酸化均会抑制其生理活动，而且海水碱化对其影响更显著。这表明正常pCO2生长下的藻细胞具有最适的生理状态。本研究可为探究海水碳酸盐系统变化对海洋初级生产力的影响提供一定的数据支持。 相似文献
4.
利用海-气界面浮标观测得到的高频数据,分析了春季青岛近岸海域海表二氧化碳分压(pCO2)的变化规律及驱动因素,并对海-气CO2通量进行了估算。观测期间该海域由大气的碳汇转变为碳源,主要是由海表pCO2的不断增长所致。对海表pCO2控制因素进行分析,发现温度升高是pCO2增长的主要驱动因素,生物过程起到一定的抑制作用。海表pCO2呈现出日变化特征,温度和生物因素对海表pCO2日变化的作用均与太阳辐射相关,但两者的作用相反。此外,分析发现浮标的不同采样频率会对海-气CO2通量估算产生影响,缩短采样间隔能有效降低海-气CO2通量估算的偏差,提高估算的准确性。 相似文献
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采用船载海?气CO2连续观测系统于2011年和2014年夏季在琼州海峡开展了现场观测，分析研究了表层海水二氧化碳分压(pCO2)时空变化及其影响因子。2011年和2014年夏季pCO2分别为(516±29) μatm和(533±15) μatm，海?气CO2交换通量分别为(8.4±1.7) mmol/(m2·d)和(4.5±0.4) mmol/(m2·d)，均是大气CO2的强源，高于相邻及相似海域，主要受控于东口海域上升流和海峡中部狭管效应。2011年夏季东口上升流增大pCO2的同时也促进了浮游植物繁殖，光合作用吸收水体CO2，降低了pCO2，而且受其影响，西口口门附近叶绿素a和溶解氧含量陡增，pCO2突降。2014年夏季东口海域上升流较弱，且观测海域垂直混合作用显著，pCO2和溶解氧分布特征与2001年夏季明显不同。海峡中部狭管效应造成水体输运速率大、混合作用强，浮游植物“来不及”生长，pCO2较高。 相似文献
6.
长鳍金枪鱼(Thunnusalalunga)是主要的经济性金枪鱼鱼种之一,其空间分布与环境因子存在着密切联系。利用2012—2019年印度洋长鳍金枪鱼生产数据和海洋环境数据,包括海表面温度(sea surface temperature, SST)、叶绿素浓度(chlorophyll a, chl a)和海表面盐度(sea surface salinity, SSS)构建印度洋长鳍金枪鱼时空分布神经网络模型。以空间(经度,纬度)、环境因子(SST, chl a, SSS)为解释变量,局部渔获量为因变量,变化隐含层节点数,构建了18个BP空间分布模型,并采用10×10交叉验证模型稳定性,以均方误差(meansquareerror,MSE)、平均相对方差(averagerelativevariance,ARV)以及拟合优度(R~2)作为不同模型精度与稳定性的评判标准,最终选取5-18-1(隐含层节点18)模型为最佳模型,其平均MSE值为0.02232,平均ARV值为0.511。利用最优模型预测结果与同期实际捕捞产量进行叠加对比发现两者具有一致性。环境因子敏感性分析表明海表温度显著影响印度洋长鳍金枪鱼渔场分布,其贡献率达到0.2。印度洋长鳍金枪鱼高精度BP神经网络时空分布模型为其资源的可持续开发与动态管理提供了一种新思路。 相似文献
7.
近海海湾受人类活动及自然变化影响大,海水碳源汇格局变化影响机制极其复杂。由于海湾空间尺度小,需要使用宽波段的高空间分辨率卫星遥感对海-气CO2通量进行监测评估。相对于传统公里级的水色卫星资料,海-气CO2通量定量估算的关键参数——海表CO2分压(sea surface partial pressure of CO2,pCO2)遥感反演在小尺度海湾具有极大的挑战性。该文以秋季象山港为例,利用走航观测pCO2数据及近5年哨兵2号(Sentinel-2)卫星影像,采用支持向量机(support vector machine, SVM)机器学习的方法,基于Sentinel-2遥感反射率及其比值,建立了海表pCO2的遥感反演算法。算法验证结果显示决定系数为0.92,均方根误差为23.23μatm,遥感反演结果与实测值具有较高一致性。在此基础上,制作了2017—2021年秋季(9—11月)象山港海表pCO2遥感产品,结果表明... 相似文献
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东南太平洋茎柔鱼(Dosidicus gigas)是短生命周期大洋性经济鱼类,其资源量受环境因素变化的影响较大。根据我国鱿钓船队2013~2017年在东南太平洋的生产统计数据,结合海洋环境数据包括海表面温度(SST)、海表面盐度(SSS)、叶绿素a浓度(chl a),运用BP神经网络(back propagation network)模型来标准化单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort, CPUE,也称名义CPUE)。以均方误差(mean square errors, MSE)和平均相对变动值(average relative variances, ARV)为最优模型判断依据,比较隐含层节点3-10的神经网络模型,发现6-9-1结构为最优模型。用Garson算法解释模型结果,发现各输入层因子对东南太平洋茎柔鱼资源丰度影响重要度排序为chl a、SST、经度(Lon)、SSS、纬度(Lat)、月份(Month)。并作名义CPUE和标准化CPUE资源丰度对比分布图,结果显示CPUE与标准化CPUE总体分布状况基本一致,但局部区域存在明显差异, 80°~85°W及10°~20°S海域适宜鱿钓生产,表明BP神经网络模型可以适用于东南太平洋茎柔鱼的CPUE标准化,从而为鱿钓渔业生产提供一定参考依据。 相似文献
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为研究赤道太平洋海表二氧化碳分压(pCO2sw)年际变化的机制,基于中科院海洋所宋金明研究团队于2021年发布的中国首套全球海表二氧化碳分压数据产品,使用相关性分析、经验正交函数(empirical orthogonal function, EOF)分析和奇异值分解(singular value decomposition, SVD)等方法,研究了2005～2019年赤道太平洋pCO2sw气候态分布及其去趋势后的年际异常的时空演变特征;结合pCO2sw与多种参数的相关性和厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO)过程探讨了赤道中西太平洋pCO2sw年际异常中心形成的原因。研究结果显示,热带太平洋pCO2sw季节变化、年际异常及其EOF第一模态特征向量沿赤道均出现两个中心,其中一个在赤道中西太平洋日界线附近,另一个在赤道中东... 相似文献
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北冰洋西部沉积物有机碳、氮同位素特征及其环境指示意义 总被引：12，自引：7，他引：5
通过对楚科奇海及邻近的北冰洋深水区表层沉积物中有机碳同位素含量(δ13C)、氮同位素含量(δ15N)及生物成因SiO2(BSiO2)含量分析,结果表明海源和陆源有机质的分布受海区环流结构和营养盐结构所制约.楚科奇海中西部和楚科奇海台受太平洋富营养盐海水的影响,海洋生产力高,沉积物中海源有机质和BSiO2含量高;靠阿拉斯加一侧海域海水的营养盐含量和生产力都偏低,沉积物中陆源有机质比重增加;在研究区北部和东北部的楚科奇高地和加拿大海盆,冰封时间较长,营养盐供应少,海洋生产力低,但来自马更些河和阿拉斯加北部的陆源有机质增多,沉积物中BSiO2含量小于5%,海源有机质百分含量小于40%.由于亚北极太平洋水通过楚科奇海向北冰洋海盆输送,研究区营养盐池表现为开放系统,营养盐的利用率与它的供应成反比,与海洋生产力成反比. 相似文献
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利用栖息地适宜指数分析秘鲁外海茎柔鱼渔场分布 总被引：16，自引：4，他引：12
根据2003—2007年秘鲁外海茎柔鱼渔获数据以及海洋环境数据[表温(SST),表温水平梯度、表层盐度(SSS)、海面高度(SSH)、叶绿素(Chl-a)浓度],利用主成分分析法确定各环境因子的权重,分别采用权重求和法和几何平均法进行栖息地适宜指数(HSI)建模分析,选择最优模型进行实证分析,结果表明,权重最高的环境因子为SST,最小的为Chl-a浓度。HSI值较高的海区一般位于200海里专属经济区外附近海域。经统计比较,用权重求和法计算所得HSI值好于几何平均法。利用2008年茎柔鱼生产数据进行实证分析,产量和作业次数随HSI值升高而增加,权重求和法的HSI模型可用于茎柔鱼渔场的实时动态预报。分析还显示,HSI分布情况与研究海域的的海洋环境密切相关,HSI不小于0.8的海区一般处在水团交汇处。 相似文献
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国际间二氧化碳参数之互校 总被引：1，自引：0，他引：1
海洋中二氧化碳系统的研究,需要分析pH、总碱度(TA)、总二氧化碳(TCO2)及二氧化碳分压(pCO2).但因全球各实验室的水平不等,导致数据间无法互相比较.笔者会同美国木洞海洋研究所的P.Brewer及法国巴黎第六大学的A.Poisson进行了互校工作.初步互校结果显示IAPSO标准海水可用作TA的标准,3个实验室平均值之差距仅为1.8μmol/kg(0.08%).TCO2及pH之互校结果则较不理想,除实验误差外,标准海水内的有机质分解,也可能导致TCO2及pH的改变. 进一步互校由全球9个国家和地区的12个实验室参加,结果很不理想.建议日后由二三位公认可靠的专家进行小规模互校,找出出现差异的原因后,再制作标准溶液供不同国家和地区使用. 相似文献
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表层海水二氧化碳分压是评估海洋碳源汇强度的关键参数，但其实测数据较少、时空分布极不均匀，导致二氧化碳交换通量的估算有很大的不确定性，海洋源汇特征就不能确切获取。为了解决这个难题，在收集的表层大洋二氧化碳地图(Surface Ocean CO2 Atlas，SOCAT)实测数据集基础上，运用广义回归神经网络建立二氧化碳分压与经纬度、时间、温度、盐度和叶绿素浓度间的非线性关系，构建了1998?2018年间全球1°×1°经纬度的表层海水二氧化碳分压格点数据，其标准误差为16.93 μatm，平均相对误差为2.97%，优于现有研究中的前反馈神经网络、自组织映射神经网络和机器学习算法等方法。根据构建的数据所绘制的全球表层海水二氧化碳分压的分布与现有研究有较好的一致性。 相似文献
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鄂霍次克海是北太平洋第二大边缘海,在“海-陆-气-冰”复杂的相互作用下,形成了独特的海洋环境,并以高生产力、季节性海冰覆盖以及作为北太平洋中层水换气源(ventilation)为特征.对晚第四纪鄂霍次克海海冰扩展,表层生产力、表层海水温度以及中层水演化等的研究显示,鄂霍次克海海冰覆盖面积变化与北太平洋亚极区上空大气环流... 相似文献
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《海洋湖沼通报》2018,(6)
秋刀鱼(cololabis saira)作为高度洄游的大洋性鱼类,因其资源量大、分布广而成为我国远洋渔业重要的捕捞对象之一。本文根据2003～2015年我国大陆在北太平洋公海秋刀鱼的生产调查数据,结合所获得的环境数据,以秋刀鱼单位捕捞努力量渔获量(Catch Per Unit Effort,CPUE)为适应性指数(suitability index,SI),利用几何平均法、算术平均法、最大值法和最小值法分别建立基于海水海表面温度(sea surface temperature,SST)、海表面高度(sea surface height,SSH)和海表面叶绿素a浓度(sea surface chlorophyll,SSC)的综合栖息地指数(habitat suitability index,HSI)模型。并利用2015年5～11月生产数据用于HSI模型验证,T检验结果表明算术平均值法拟合效果最好(P0.05),模型准确度达70%以上,确立最适的秋刀鱼渔情预报模型,可为秋刀鱼的生产提供参考。 相似文献
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西白令海狭鳕渔场与环境因子关系研究 总被引：1，自引：0，他引：1
根据2013～2018年白令海海域拖网作业的狭鳕(Theragra chalcogramma)渔获数据以及环境数据,利用GAM模型对CPUE进行了标准化,建立了三个基于不同环境因子的剩余产量模型:(1)基于SST因子的剩余产量模型;(2)基于SST和Chl-a因子的剩余产量模型;(3)基于SST、Chl-a和SSHA因子的剩余产量模型,分析了环境因子对西白令海狭鳕资源的影响。研究表明:基于SST和Chl-a因子的剩余产量模型拟合程度最好,表达式为Cm=0.934 3fm-0.000 3f_m~2+0.155Tmfm+0.325 4camfm,狭鳕资源量的变动受捕捞努力量、渔场SST以及Chl-a控制。分析认为:SST是导致西白令海狭鳕CPUE产生月间波动的最重要的环境因子,Chl-a对狭鳕CPUE也有一定的影响,而SSHA的影响则相对较小。建议将SST以及Chl-a作为狭鳕渔场分析与渔情预报研究的重要环境因子。 相似文献
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挥发性卤代烃(volatilehalocarbon,VHCs)是大气中一类重要的臭氧层破坏者和环境污染物,海洋微藻释放是大气VHCs的重要来源,在调节全球气候中起着至关重要的作用。该研究在2个温度(T=20、25°C)和2个CO2分压(pCO2=395、790 mg/L)条件下,模拟研究了温度和pCO2升高对中肋骨条藻生长和3种VHCs (CHBr3、CHBr2Cl和CHBrCl2)释放量的影响。研究结果表明, pCO2=395 mg/L,T=25°C时,中肋骨条藻的生长情况最佳; pCO2=790 mg/L, T=20°C时,中肋骨条藻的生长情况最差。温度升高时,CHBr3、CHBr2Cl和CHBrCl2的平均浓度分别增加了10.55%、9.45%和12.18%;pCO2升高时, CHBr3和CHBrCl2的平均浓度分别降低了19.29%和30.... 相似文献
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鲣Katsuwonus pelamis广泛分布于各大洋热带和亚热带海域,其中以中西太平洋资源量最为丰富。综合评价环境因子对鲣鱼资源量的影响,构建科学的资源预报模型可为我国可持续合理开发该鱼种提供参考。本研究利用1998—2013年中西太平洋渔获量数据,以单位捕捞努力量渔获量(CPUE)为资源相对丰度指标,利用灰色关联方法分析鲣鱼资源相对丰度与环境因子之间的关联度,选取合适的环境因子,并基于不同环境因子构建不同的灰色预测模型对鲣鱼资源相对丰度进行预测,比较选择最优模型。结果表明, 中西太平洋鲣鱼的产量逐年递增,而CPUE在年间有着较大的波动。灰色关联分析认为,海表面温度与CPUE的平均关联度最大,其次为Nino3.4区海表温度距平值,其他的环境因子与CPUE的关联度较小。基于多环境因子的预测模型中,包含所有因子(海表面温度、海表面高度、叶绿素质量浓度a和Nino3.4区海表温度距平值)的模型M1有着最佳的拟合效果,实际值与预测值的相对误差为6.475 2,相关系数为0.687 4;而基于单一环境因子的预测模型中,去除11月SST数据的模型S2有着最佳的拟合效果,实际值与预测值的相对误差为7.419 2,相关系数为0.791 0。相比多环境因子的预测模型,单一环境因子预测模型有着较高的稳定性,实际值与预测值直接相关性也较高,可以作为中西太平洋鲣鱼资源相对丰度预报的最优模型。 相似文献
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为提高我国海洋水色遥感技术和海水环境监测水平,文章根据北海区海水遥感现场监测数据,基于经验算法和荧光基线高度法的回归分析,开展海水表层叶绿素a浓度的遥感定量反演,并选取北黄海近岸海域样本数据进行算法检验。研究结果表明:辽东湾等9个北海区典型海域具有相同或相似海水表层光学特性,适宜建立海水表层叶绿素a浓度遥感定量反演模型;典型海域海水表层叶绿素a浓度与遥感反射率之间的相关关系较强,模型均为简单波段比值模型;二类海水研究区域海水表层叶绿素a浓度与荧光基线高度之间的相关关系不明显;北黄海近岸海域海水表层叶绿素a浓度的最优模型遥感定量反演值的相对误差的平均值为0.669μg/L。 相似文献