有限元/边界元耦合方法在海洋生物目标强度特性研究的应用*

目标强度特性是海洋生物声学识别与资源量评估的重要依据,其中,基于近似几何体和声阻抗特性的理论模型法是研究海洋生物目标强度的重要手段。由于对几何形态近似处理以及数值求解方法的限制,传统理论模型对声波频率、入射方位以及目标声阻抗、形态尺寸等均有各自不同的适用范围,单一模型难以满足不同种类或同一种类但不同尺寸海洋生物的目标强度求解。本文尝试将逐渐见诸应用的有限元/边界元耦合方法用于海洋生物目标强度特性研究,分别以球形生物、纺锤形鱼类尾明角灯鱼(Ceratoscopelus warmingii)和细长形浮游动物南极大磷虾(Euphausia superba)为例进行仿真计算,并与相适应的经典理论模型进行对比分析。结果表明,对于球形生物,有限元/边界元耦合方法与解析模型的目标强度频响曲线完全吻合;对于纺锤形鱼类,有限元/边界元耦合方法可有效弥补基于模态级数解的形变圆柱体模型在中低频和两端入射时的准确性问题;对于细长形浮游动物,有限元/边界元耦合方法与畸变波玻恩近似模型高度吻合。综上,有限元/边界元耦合方法对多种海洋生物目标强度求解均具有较好的适用性,未来有待进一步结合实验测定进行验证。     

西北太平洋海域表层浮游动物群落结构与其环境因子的关系

2020年5月底至8月初在西北太平洋海域(41°11′24″—48°06′09″N,162°15′52″—169°34′09″E)进行了27个站位的浮游动物大面积调查,共鉴定出6个门类,28个浮游动物的主要类群,浮游动物的平均丰度为66.61 ind·m^-3.该海域浮游动物的优势种为桡足类中的新哲水蚤(Neocalanus plumchrus)和太平洋哲水蚤(Calanus pacificus),其出现频率分别为88.9%和92.6%.浮游动物的平均丰度总体上呈现由北向南降低的趋势,多样性指数高值区主要位于调查海域中东部和东南部.浮游动物群落丰度与环境中叶绿素a (Chla)、PO₄^3-、Si O₃^2-具有正相关性,与温度和盐度具有负相关性.研究表明,该海域浮游动物的分布特征与水文环境特征契合度较高,其中温度、盐度及营养盐的分布差异是构成浮游动物空间格局分布差异的主要原因.