中国物理海洋学研究70年：发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的"普遍风浪谱"和"涌浪谱",发展了第三代海浪数值模式;提出了"准调和分析方法"和"潮汐潮流永久预报"等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了"棉兰老潜流",揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了"南海内波潜标观测网",实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流"边缘不稳定"的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军

Research of Integrated Protection System of High-voltage Flameproof Switch Based on Multi-CPU Control

针对目前煤矿井下6 kV电网防爆开关存在载流能力小、保护简单、故障率高等问题,文章提出了一种基于多CPU控制的高压防爆开关综合保护系统的设计方案,分析了矿井6 kV高压电网故障保护的工作原理,详细介绍了系统软硬件设计。基于多CPU控制的高压防爆开关综合保护系统采用单片机MSP430F149和DSP TMS320VC5402作为主控制器,可对各种电网信号进行综合分析,实现对高压电网的全面监测功能。实验结果表明,该系统工作稳定、动作可靠、显示准确

塔里木河下游生态响应遥感监测研究

以生态应急输水为背景,分析总结了应急输水重大工程实施以来,塔里木河下游生态响应监测诊断研究成果,并利用遥感、GIS等空间信息技术,以2000年7月、2002年7月、2004年7月为研究时段,分别选取三个时相的CEBERS-1CCD遥感影像作为研究数据,对塔里木河下游生态响应进行遥感监测分析。首先,对三个时相的CBERS-1CCD数据进行几何校正、配准、拼接和切割等处理;然后以研究区NDVI数据值域分布为基础,并结合研究区8个样区的实地调查结果,研究建立NDVI分级标准体系;其次,按照建立的NDVI等级标准体系,分别提取研究区三个时相不同等级的NDVI值,并提取相应的土地面积;最后,计算求得研究区三个时相不同等级NDVI所对应土地面积的转化矩阵,并结合研究区生态应急输水背景,通过分析NDVI等级转化情况,揭示研究区生态变化趋势和规律。研究结果显示:2000-2004年期间,研究区植被状况好、较好、一般的土地面积分别增加906.39 km2、593.67 km2、384.13 km2,植被状况较差、差的土地面积分别增加了192.54 km2、348.03 km2。结果表明:遥感技术可以为塔里木河应急输水对塔里木河流域生态环境带来的影响给出定量的评价指标,从而为水量的调度提供科学依据

荒漠河岸植被的受损过程与受损程度的判定

以多年平均地下水位数据为依据,将地下水位划分为6个环境梯度,各梯度上6次重复采集植被样地数据.从物种多样性、植被盖度等几方面分析了不同地下水位梯度上植被的受损过程,以及不同河段的受损程度.结果表明:(1)草本植物丰富度受损发生在地下水埋深大于4m,而木本植物丰富度受损发生在地下水埋深大于8m;(2)植被盖度减少始于草本植物盖度受损,与群落多样性受损的临界地下水位相同,发生在地下水埋深大于4m;在地下水埋深大于6m之后,植被盖度不断减少则是由木本植物盖度的减少所引起.(3)生态受损程度可归为三类:潜在沙漠化类(轻度退化),轻度沙漠化类(中度退化),中度或重度沙漠化类(重度退化).三种退化类型的地下水埋深依次增大,物种多样性与植被盖度依次减小,沙漠化指数也依次增强

铜基催化剂上甲苯深度氧化的机理分析

运用浸渍法制备了一系列CuO／γ—Al2O3催化剂，利用FTIR、MS、XRD等技术研究了甲苯在该催化剂上的深度氧化的性能及反应机理。初步讨论了活性氧化铝上铜的最佳负载量，铜在催化剂中的作用，以及甲苯在该催化剂上不同条件下反应的中间产物和最终产物及其产生机理

塔里木河中游不同水文条件下维管束植物物种多样性研究

根据塔里木河中游地区输水堤防有生态闸断面(乌斯满和阿其河断面)和无生态闸断面(沙子河断面)的地下水位、土壤养分以及植被的监测调查资料,分析了塔里木河中游河岸林水土空间分布特征及其特征与物种多样性的关系。结果表明,水分是影响该区域植物多样性的主导因子。由于生态闸的定期放水,乌斯满和阿其河断面水分条件明显好于沙子河断面,而不同断面间其他环境因子(土壤有机质、全氮、全磷、全钾、全盐含量和pH值)的差异不显著。草本植物多样性受水分的影响最为明显,其丰富度随土壤含水率的增加而增加,随地下水埋深的增加而减小。木本植物多样性受环境因子的影响不明显。群落物种的丰富度决定于草本植物的丰富度,同一断面,水分条件较好的近河道处物种丰富度并不高。距堤防100m的不同断面,乌斯满断面形成高丰富度与低均匀度组合的群落特征,沙子河断面则形成低丰富度与高均匀度组合的群落特征。输水堤防的修建明显影响塔里木河中游地区的土壤含水率,进而影响地表植被尤其是草本植物的物种多样性。生态闸的设置可以在一定程度上减少堤防建设引起的负面生态影响

堤防修建对塔里木河中游湿地地下水化学特征及水盐运移的影响

通过对塔里木河中游输水堤防修建之初以及修建5年后,沙子河口、乌斯满和阿其河口三个断面地下水化学特征时空变化的监测与分析,初步揭示了在输水堤防影响下地下水化学特征变化的初步规律,结果表明:(1)在空间上,沙子河断面地下水化学变化规律完全被颠倒过来,乌斯满断面,地下水化学变化规律受输水堤防的影响不十分明显,但地表积盐严重;阿其河断面,则呈现复杂的变化.(2)在时间上,丰枯期地下水化学特征的正常变化规律在沙子河被彻底改变,在乌斯满和阿其河呈现出复杂变化.各化学组分含量在沙子河断面和乌斯满、阿其河断面的含量及其变化特点与断面间的环境条件的差异显著相关,沙子河断面自堤防修建后就没有地表水经过,而设有生态闸的乌斯满和阿其河断面的一定范围内在洪水期还有地表过水;而以矿化度为代表的水化学特征表现为随着年份的增加而上升的特点.(3)从水力联系上,堤防修建之初,距堤防1500m左右范围以内各处的水化学特征具有显著相关性,水盐排泄区在1500m左右的区域.5年后只有距800m以内范围各处的水力联系尚在,而且800m处成为水盐排泄区,沿河淡化带的萎缩必将带来植物群落的退化和湿地面积的缩小