北极水声学研究的新进展和新动向

北极水声学作为水声学研究的一部分,起步要比达·芬奇所描述的声呐雏形晚很多年。第二次世界大战后北极水声学的研究开始受到发达国家(主要是美国)的重视。它的发展和研究重点带有明显的冷战烙印。冷战结束之后,随着北极持续变暖的趋势,北极及其毗邻海域的海洋水声环境受到特别的重视。环北极的8个国家组成排他性的北极理事会。我国政府于2018年1月26日发表北极政策白皮书,声明中国是近北极国家,是北极地区利益攸关方。本文介绍北极水声学研究的新进展,包括我国有关涉海单位近年来所做的科考和学术研究。指出,北极水声学的研究不局限于把传统水声学中的研究内容(如环境噪声、混响、传播等等)并行地在北极环境条件下加以重复探讨,而是要根据北极海洋环境的实际情况,进行有关领域的新研究。其中不乏传统浅海、深海水声学研究中所不具有的特色,如冰-水界面、冰下的半声道效应、冰盖下水下无人载器(UUV)的通信、定位及声呐对冰下环境的适应性研究等课题。      

海洋湍流中光波特征参量和短期光束扩展的研究

Nikishov等建立的海洋湍流功率谱模型中,假设了海水有着稳定的分层.但是,实际海水通常不是稳定分层的,温度与盐度的涡流扩散率是不相等的.2017年,Elamassie等建立了考虑这些因素的更合理的海洋湍流功率谱模型.湍流介质中光波空间相干长度等基本特征参量在表征湍流强度和光传输相位校正技术等方面起着重要作用.本文基于Elamassie海洋湍流功率谱模型,重新推导出了海洋湍流中光波结构函数、光波空间相干长度和Fried参数的解析公式,并校验了所得公式的正确性.研究发现：当温度变化引起的光学湍流占主导地位时,Nikishov海洋湍流功率谱模型把湍流强度低估了;当盐度变化引起的光学湍流占主导地位时,Nikishov海洋湍流功率谱模型把湍流强度高估了.基于Elamassie海洋湍流功率谱模型,本文推导出了高斯光束短期光束扩展的半解析公式,并验证了其正确性.研究还表明：海水稳定分层与否,短期光束扩展差异很大.本文研究结果对水下湍流环境中的光通信、成像和传感等应用具有重要意义.     

钙处理对桥梁钢耐大气腐蚀性能的影响

以NaCl+NaHSO₃溶液为腐蚀介质,采用干/湿周浸加速腐蚀实验、失重分析、XRD、SEM和电化学方法,研究了钙(Ca)处理对桥梁钢在湿热工业-海洋大气中腐蚀行为的影响. 结果表明：Ca处理前后,实验钢的腐蚀深度随时间变化曲线总体符合幂函数W=Atn分布规律,锈层主要由非晶物质和少量晶体α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、Fe₃O₄组成. 微量Ca能促进铁素体生成、强化钢表面保护膜,以阻止裸钢的快速腐蚀;还能细化钢组织晶粒、抑制腐蚀产物的晶体转变,以细化锈层颗粒、减少锈层缺陷产生,进而改善锈层的致密性.     

海洋经济信息数据库平台概要设计

在总结国内外海洋经济的产业分类和海洋信息化平台研究现状的基础上     

不同线偏振光对水体吸收系数测量的影响

通过对紫外-可见光分光光度计的光源偏振性进行系统测量,并开展了光源偏振性对水体黄色物质和颗粒物光谱吸收系数测量影响的实验研究,结果表明,紫外-可见光分光光度计光源具有显著的偏振性,但分光光度计光源偏振对水体黄色物质光谱吸收系数测量的影响可忽略不计,对水体颗粒物光谱吸收系数测量的影响也较小。     

海洋混响特性研究

海洋混响是海洋环境产生的回声。对于目标探测来说,混响是一种严重的干扰;对于大规模海洋生物探测及海洋环境遥感来说,海洋混响是其应用的基础。经过近一个世纪的理论和实验研究,深海混响的产生机理相对明确,基本的特性也较为清楚。浅海环境较深海环境复杂,目前浅海混响研究大多关注混响的平均特性,对其完整特性的研究将成为未来浅海混响特性研究的重点。文章对海洋混响的研究工作进行了综述,介绍了海洋混响的基本理论和应用。     

八通道并行多光谱成像仪的辐射定标

为了对八通道并行多光谱成像仪进行准确的辐射定标,介绍了多光谱成像仪的工作原理,分析了相机的辐射响应模型,根据八个通道以及窄带滤光片的光谱响应特性及实际应用要求,提出取每个相机的G通道输出作为定标通道。根据不同色温下积分球输出的光谱辐亮度和相机的曝光时间,测量并拟合出相应的八通道相机辐射特性曲线。实验结果表明该方法可以准确地得到被测目标的绝对光谱辐射亮度曲线,满足海洋表面多光谱数据的测量要求。     

基于自适应经验半解析模型的无控水深反演方法——以中国南海为例

为保障大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)二级反演数据的有效性和可靠性,需长期监测仪器在轨辐射定标准确性和稳定性。首先,根据EMI在轨测量的太阳光谱和星下点辐亮度,计算了南极洲和格陵兰岛永久冰雪地面选定数据区域的表观反射率时间序列,并建立了太阳天顶角和表观反射率的4阶双向反射分布函数(BRDF)模型。然后,利用4阶BRDF模型对2018～2020年的表观反射率数据序列进行归一化处理,得到了表征EMI定标准确性和稳定性的指标。结果表明,基于BRDF模型得到的表观反射率预测值与实测值相关系数高于0.9;用BRDF模型对表观反射率进行归一化处理后,得到的仪器辐射定标不确定度范围为2%～5%;UV2、VIS1通道两年总衰减的范围为-0.5%～0.5%,VIS2通道的两年总衰减约为1.9%,即EMI在轨运行两年间的辐射响应稳定性较高。     

高效液相色谱分析鱼毒性藻类海洋卡盾藻溶血毒素

采用高效液相色谱技术(HPLC)分离和分析了海洋卡盾藻(香港株)溶血毒素的甲醇粗提物,通过对比不同流动相、检测波长、等度和梯度洗脱方式,初步建立了分析其溶血毒素的HPLC方法.结果表明,采用梯度洗脱的方法,海洋卡盾藻溶血毒素的粗提物在50 min内取得了较好地分离.色谱条件为C8硅胶柱(4.6 mm× 150 mm,5 μm),流动相为乙腈和水,梯度洗脱(0～10 min,60％→80％乙腈;10～40 min,80％ →90％乙腈;40～50 min,90％乙腈);紫外检测器检测波长为205和448nm;流速为0.8 mL/min;柱温为25℃.用兔血红细胞法对各个主要色谱峰进行溶血活性检测显示,海洋卡盾藻(香港株)的溶血毒素至少含有5种成分.光谱分析显示一种成分的紫外吸收高峰在448 nm,一种未完全分离的混合组分的紫外吸收高峰为440和446nm,另外3种成分的紫外吸收高峰为205 nm.