中国沿海赤潮灾害时间序列特征的模拟与预测（英文）

对赤潮灾害时间序列的特征分析是进行赤潮灾害防灾减灾工作的基础,对赤潮灾害的未来预测具有重要意义。通过观察发现中国沿海赤潮灾害年发生频次和分布面积的时间序列(2004-2019年)均呈现出趋势项和周期项并存的特征,因此利用灰色-周期外延组合预测模型对两个序列中的趋势项和周期项进行提取,模型的拟合度分别达到95.20%和95.24%,优于灰色模型、 Fourier级数扩展模型和Holt-Winter指数平滑模型等,最后将该模型结果应用到对未来中国赤潮灾害的预测中,得到结论:2020和2021年赤潮灾害发生频次分别为39和42次,与2019年相比略有上升,2020年赤潮灾害分布面积达到3 168平方千米,与2019年相比增加了约59%,而2021年赤潮灾害分布面积出现回落,为1 901平方千米。     

2001-2020年福建沿海赤潮灾害分级和时空分布特征研究

利用2001—2020年福建沿海赤潮事件记录资料和自然灾害风险判定方法,根据赤潮成灾面积、持续时间、危害类型、渔业直接经济损失等指标综合计算赤潮灾害指数。基于自然断点法,对赤潮灾害指数进行Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级等4个灾害级别分等定级。系统分析了福建沿海赤潮生物种类、时空分布特征和演变规律。结果表明:(1)2001—2020年福建沿海赤潮以灾害程度较轻的Ⅰ级和Ⅱ级为主,灾害程度较重的Ⅲ级和Ⅳ级仅占总次数的8.9%,但其造成的渔业直接经济损失达总损失的95.0%。(2)赤潮暴发次数和面积总体呈现下降趋势,但Ⅲ级和Ⅳ级灾害频次呈现波动特征。(3)季节尺度上表现为单波峰特征,5—6月是赤潮灾害最为严重的时段,赤潮暴发次数、面积和持续时间占总体的比例分别为73.3%、84.6%和74.9%,Ⅲ级和Ⅳ级灾害占总次数的95.2%。(4)空间尺度上,福州、宁德、厦门沿海赤潮累计次数和规模较大,但Ⅲ级和Ⅳ级赤潮灾害主要分布在泉州以北的福建沿海,泉州以南的福建海域赤潮灾害级别整体较低。(5)2001—2020年福建沿海赤潮原因种逐渐增多,硅藻占比减小、甲藻占比升高,有毒赤潮主要出现在宁德、福州、泉州海域,以米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)引发居多。(6)硅藻赤潮主要暴发在峡湾和海湾海域,而甲藻赤潮在峡湾、海湾和开阔的近岸海域均易暴发,近年来甲藻赤潮暴发位置呈现由福建北部向南部沿海扩张的趋势。引起这些变化的原因据推测与全球气候变化及福建近岸海域环境的变化密切相关。     

广东省海域赤潮灾害的基本特征分析

文章通过收集《广东省海洋灾害公报》中2013—2022年的赤潮灾害数据,运用统计学方法对近10年广东省海域的赤潮灾害时空分布等基本特征进行综合分析,以期为赤潮灾害的预警、防治等工作提供参考依据。分析结果表明：时间分布上,近10年间广东省海域共发生赤潮95次,年平均9.5次,共发生面积3 624.76 km²,主要发生时间集中在1-4月,平均每次赤潮持续时间为8.8 d;空间分布上,赤潮发生次数最多的主要位于珠三角海域,赤潮面积发生最大的则位于粤西海域。引发赤潮的生物共有26种,其中硅藻门13种、甲藻门10种、定鞭藻门、黄藻门和原生动物门各1种,引发赤潮次数最多的是夜光藻和红色赤潮藻,引发赤潮面积最大的是球形棕囊藻,近年来引发赤潮的生物种类呈现多样化的趋势。     

基于时间序列的海洋赤潮灾害特征分析

以1977-2012年中国海赤潮的年发生频率及2001-2012年赤潮的月发生频率数据资料为基础,建立赤潮事件的年发生频率和月发生频率时间序列。赤潮的年发生频率与时间的分段回归拟合效果较好,月频率的季节性最大值在5月(约18.22),随机波动的大小随时间序列逐步增加,波动峰值主要出现在5-7月。利用Holt指数平滑法和Holt-Winter指数平滑法分别对赤潮事件的年发生频率和月发生频率进行预测,结果表明2013-2020年赤潮的年发生频率呈年平均增加1次的缓慢趋势上升,2013-2016年5-7月份为赤潮高发期,峰值出现在5月,基本稳定在25次左右。     

基于时间序列的海洋赤潮灾害特征分析（英文）

以1977-2012年中国海赤潮的年发生频率及2001-2012年赤潮的月发生频率数据资料为基础,建立赤潮事件的年发生频率和月发生频率时间序列。赤潮的年发生频率与时间的分段回归拟合效果较好,月频率的季节性最大值在5月(约18.22),随机波动的大小随时间序列逐步增加,波动峰值主要出现在5-7月。利用Holt指数平滑法和Holt-Winter指数平滑法分别对赤潮事件的年发生频率和月发生频率进行预测,结果表明2013-2020年赤潮的年发生频率呈年平均增加1次的缓慢趋势上升,2013-2016年5-7月份为赤潮高发期,峰值出现在5月,基本稳定在25次左右。     

浙江省２０００—２０１０年海洋生态灾害概况及防灾对策

文章对2000年以来浙江沿海发生的海洋生态灾害概况进行了梳理。浙江沿海的主要海洋生态灾害有赤潮、海洋污损、溢油和生物入侵。2000—2010年的11年间浙江沿海共记录到赤潮、海洋污损(含溢油)灾害820次,累计受灾面积超过91410km2,直接经济损失超过53200万元,溢油量超过2500t。主要入侵生物为互花米草,到2010年,其分布面积已经扩大到6924hm2,主要分布于苍南沿海、温州湾、乐清湾西门岛、台州湾、三门湾、象山港和杭州湾南岸沿海滩涂。此外,文章还回顾了11年来浙江省在省市县三级海洋监测体系建设和赤潮灾害防范措施方面取得的成就,并从政策、技术、宣传3个层面指出了今后的防灾对策。     

2005年春夏季东海赤潮过程中营养盐作用初探

自20世纪90年代以来,我国进入赤潮高发期,近岸海域赤潮的发生频率、波及范围和危害程度呈逐年上升趋势.受长江径流等陆源输入影响,东海海域形成了其特有的富营养环境,目前已经成为我国赤潮发生最严重的区域之一.该海域赤潮暴发呈现出发生时间不断提前、持续时间不断加长、发生面积不断扩大、有毒有害藻类逐渐增加的特点[1-2].据统计,自2000年以来,我国沿岸海域共发生赤潮约480次,累计面积超过104000km2.其中,仅在东海海域发生赤潮的次数就占全国记录总数的60%,发生面积更是达到了70%以上[3],其发生频率和规模均远远高于我国其他3个海区.     

中国赤潮发生频率的变化趋势及其多发年份的R/S预测

根据1989-2006年中国海洋灾害公报中公布的中国赤潮发生频率的数据资料,建立近18a来中国赤潮发生频率的时间序列,采用平均差值法、最小二乘法和自回归滑动平均法这3种趋势分析方法,统计检验了其长期变化趋势。并基于分形理论利用重标极差分析(R/S分析)的原理和方法,计算了Hurst指数,建立了R(i)/S(i)与i的关系模型,对中国赤潮多发年份进行了预测分析。结果表明,近18a来中国赤潮发生频率变化的趋势值分别为bAV=0.14356,bLS=0.12875和bAR(1)=0.12861,均为正值,赤潮发生频率呈显著的增加趋势;赤潮多发年份的变化呈现分布式布朗运动的特征,R(i)/S(i)与i之间存在HR(i)/S(i)=(a×i)的函数关系,具有可预测性。根据预测2007年和2008年仍然是赤潮的多发年份,这与实际统计结果一致。基于目前赤潮发生机制尚不完全清楚的现状,利用赤潮发生频率的时间序列自身进行赤潮多发年的预测可能是一条有效的途径。     

连云港海州湾海域赤潮发生与水文气象环境因子特征分析

近年来,江苏省连云港海州湾海域赤潮灾害频发,呈现频次增多,面积扩大,损失加重的趋势。赤潮的发生是极其复杂的生态变化过程,是水文、气象和环境等因子综合作用的结果。文章根据2004—2008年连云港海州湾赤潮监控区监测站位资料,采用常规统计方法,对赤潮发生与水文、气象和环境等因子的关联性进行分析,初步探讨了连云港海州湾海域赤潮发生、发展、消亡过程中相关水文、气象和环境因子的变化特征和演化规律。     

基于灰色预测模型的上海市海洋经济发展预测

为科学预测上海市海洋经济发展趋势,文章基于灰色预测模型,对上海市海洋生产总值进行预测。研究结果表明:通过对2010—2017年原始数据序列的级比检验和一次累加,建立灰色预测模型,预测2018—2022年上海市海洋生产总值,经小误差概率、后验差和相对误差检验,预测结果可靠;上海市海洋经济将继续保持增长态势,至2021年海洋生产总值将突破1万亿元。     

2010—2020年宁德近岸海域赤潮时空分布特征分析

文章收集整理2010—2020年发生在宁德近岸海域的赤潮事件,综合分析该海域赤潮的时空分布和种类特征,结果表明:①近11年来宁德近岸海域共发生赤潮16起,年均1.5起;总面积高达1 468 km2,年均133.5 km2;持续时间共169天,年均15.4天。②从月份上看,赤潮发生在4—6月,高发期为5月。③发生赤潮的种类共有3种甲藻和1种硅藻,其中发生次数、面积和持续天数最高的均为东海原甲藻,其次为米氏凯伦藻,最低为中肋骨条藻。④从空间分布上来看,福宁湾及其周边海域（A区）赤潮次数和持续天数最长,三沙湾外海域（D区）赤潮面积最大,三沙湾内海域（C区）的赤潮种类最多。⑤米氏凯伦藻引发的有毒赤潮共4次,主要集中在霞浦近岸海域。适宜的温度、盐度、丰富的营养盐和良好的天气是米氏凯伦藻形成赤潮的前提条件。     

Analysis of the inter-annual variability and southward expansion of red tides in the Zhejiang coastal waters from 1981 to 2018

A time series dataset spanning 39 years(1981-2018) on red tide events in Zhejiang coastal waters was used to study the characteristics of inter-annual spatial and temporal variations. A distinct inter-annual pattern characterized by low frequency, explosive growth and fluctuating decline stages was found over the studied time scale. Most red tide events occurred in parallel to the bathymetric contour, and 95.4% were located to the west of the 50 m isobath. Additionally, the high-incidence area o...     

基于深度学习的赤潮发生预报方法研究

赤潮作为海洋灾害,对海洋渔业、生态、经济,以及人类生产、生活造成了严重影响。一直以来,赤潮受到研究者的广泛关注,但由于它的形成机制比较复杂,使得赤潮预报极具挑战性。针对赤潮预报的研究问题,本文收集了厦门海域赤潮发生前后的海洋监测数据,结合皮尔逊相关系数、散布矩阵、复相关系数方法,分析多环境因子与赤潮发生多要素的关联情况,重点采用基于深度学习的LSTM与CNN融合方法,挖掘环境因子的时序依赖,发现序列数据的局部特征,对赤潮发生进行预报。在厦门一号和厦门二号数据集中,本方法在预报未来12 h内的赤潮情况时,RMSE、MAE误差分别达到0.521 8、0.504 3。通过协同对比模型进一步确定赤潮发生的预报概率,在两个数据集上的最终预报准确率分别为67.58%和63.49%。本研究为赤潮的分析预报提供了探索经验,证明了将深度学习方法应用于赤潮预报的可行性。     

基于GIS的近30年长江口及其邻近海域赤潮时空分布特征研究

收集了1990年—2019年长江口及其邻近海域(120°30'E～123°30'E,29°00'N～32°30'N)记载的赤潮事件,基于GIS软件对所有赤潮事件进行整理,分析了赤潮的时空分布规律,并绘制长江口及邻近海域赤潮分布图.结果表明:近30年来,长江口及其邻近海域赤潮经历了先升高后下降的过程,赤潮次数共计144次,赤潮面积>1000 km2有28次.赤潮发生核心区集中在长江口外、花鸟山-嵊泗列岛、岱山岛-中街山列岛、舟山岛-朱家尖岛海域;长江口及邻近海域赤潮多发期为5—8月,5、6、7、8月发生的赤潮次数分别占总数的28.37％、34.75％、17.78和9.29％;东海原甲藻(Prorocenrum donghaiense)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)是长江口及其邻近海域最常见赤潮肇事种,发生次数分别为55次和40次,占统计总次数的38.19％和27.78％,2000年以来,东海原甲藻赤潮发生频率呈上升态势.     

2000—2018 年福建近岸海域赤潮分布特征

收集2000—2018 年福建近岸海域224 次赤潮事件资料，通过综合分析结果表明：2000—2018 年福建近岸海域赤潮发现数量和面积分别占全国的17.3%和6.1%。2015—2018 年相对于2000—2004、2005—2009、2010—2014 年赤潮年均发现数量和面积有明显下降。赤潮发现月份和空间特征明显，5—6 月为高发期；宁德、福州、平潭、厦门、泉州海域是赤潮高发区；4 个时间段比较宁德和厦门海域年均发现赤潮数量下降明显，平潭海域略微下降，泉州海域增加。由甲藻门生物引发的赤潮数量、面积和损失均最高，诱发赤潮的生物类群存在南北差异，有毒赤潮占总赤潮数量的14.3%。根据提出的赤潮等级划分标准，福建近岸海域以小型赤潮为主。建议在宁德至平潭近岸海域、泉州近岸海域加强赤潮立体化监测系统的建设，5—6 月为监测的关键时期。     

天津沿海赤潮发生的基本特征研究

使用《天津市海洋环境状况公报》中的数据,分析天津沿海赤潮发生的特征。通过分析发现2005-2017年天津海域共发生赤潮30次,累计发生面积4 695 km2。天津沿海赤潮发生主要集中在夏季,又以8月最多,占赤潮发生总数的30%。通过赤潮优势种的分析发现近年来天津海域赤潮生物的优势种类有不断增加的趋势。同时本文从水文气象条件诱发赤潮的角度分析得出了天津沿海最易发生赤潮的天气形势,天津沿海25~27℃水温范围内赤潮发生较多,最适宜赤潮发生的风速为3、4级风,风向为东南风、西南风。     

基于海岸带成像仪CZI的连云港紫菜养殖动态监测

连云港海域的紫菜养殖遥感监测对于规划紫菜养殖空间分布具有重要意义。基于50m空间分辨率的海洋一号C卫星（HY-1C）海岸带成像仪（Coastal Zone Imager, CZI）数据,利用归一化植被指数(NDVI)和人工目视解译,获取了2018年10月-2020年4月连云港沿岸的紫菜养殖遥感监测面积,并分析了紫菜养殖的季节变化特征。结果显示,连云港紫菜养殖区主要分布于海州湾和连岛附近海域;养殖区自9月至次年5月在CZI图像上可见,紫菜养殖遥感监测面积呈先增加后减少的趋势,1-2月其遥感监测面积通常达到一个养殖周期的最大值,3月初面积迅速减少;基于CZI影像的2019年度遥感监测面积为123km2,2020年为160km2。建立HY-1C与哨兵二号(10m)、高分一号(16m)和Landsat-8(30m)监测结果的线性模型,以Google Earth影像目视解译的紫菜养殖区遥感面积作为真实值,并将哨兵二号监测值转换为真实值。换算成真实值的2020年度紫菜养殖区真实面积为94km2,较2015年度的42km2增长了一倍多。本研究展示,CZI可用于紫菜养殖区的业务化观测,本文同时建议,利用其1-2月份的多期遥感影像监测结果作为年度紫菜养殖区遥感监测面积的基准。     

长江口中肋骨条藻赤潮的分布与特点

对1990年6月9～25日在东海赤潮多发区海域调查期间所观察到的5次中肋骨条藻赤潮的特点以及与环境要素变化的关系作了初步分析。结果表明:(1)中肋骨条藻是多发区海域夏季的敏感赤潮生物,风速减小、气压下降以及良好的海况条件有利于赤潮的发生;(2)赤潮发生时发生区边界存在明显的界面变化特征,这种空间界面的环境要素变化与赤潮发生的时间变化特点是一致的。     

大鹏湾的赤潮生态仿真模型

通过海洋动力学和赤潮生物动力学相结合的方法，建立了一个赤潮发生的仿真模型。模型包括水动力、扩用和生物动力学三部分，综合考虑了潮流、营养物质等环境要素的时空变化对赤潮过程的影响，并以大鹏湾夜光藻赤潮为例进行了数值模拟。模型再现了赤潮发生前海水中营养物质的浓度一次明显的增高，而在赤潮发育盛期营养物质降至低谷的现象并反映了赤潮物质容易在海湾的角落等水交换不畅的地域聚集的情况。