北极海域海面风场和海浪遥感观测能力分析

卫星遥感是开展北极海域海面风场和海浪分布特征与变化规律研究的重要手段。本文基于在轨多源卫星遥感数据，从遥感观测空间覆盖、时间覆盖和多源卫星遥感数据融合等方面开展北极海域海面风场与海浪遥感观测能力分析，研究主要结果为:基于ASCAT和HY-2A散射计可实现北极海域海面风场遥感观测，通过多星联合观测可获取北极海域时空分辨率优于12 h和0.1°的海面风场遥感融合数据；基于HY-2A、CryoSat-2、SARAL和Sentinel-3高度计可实现北极海域海浪遥感观测，同样通过多星联合观测可获取北极海域时空分辨率优于1 d和0.25°的海浪有效波高遥感融合数据；基于2016年北极海面风场和海浪遥感融合数据，分析得出北极海域海面风场和海浪在2月处于极大值，然后逐渐减小，7月最小，随后开始逐渐增大。本研究表明，基于多源散射计和高度计遥感观测可实现北极海域海面风场和海浪的高时空分辨率遥感业务化监测。     

生态因子在黄海绿潮生消过程中的作用

2008–2017年南黄海海域连续10 a发生绿潮，影响周边沿海城市养殖、旅游和航运安全等。研究绿潮生消过程及其影响因素对于理解黄海绿潮分布特征，开展绿潮灾害的预防与治理有重要意义。本文主要采用MODIS L1B数据，通过归一化植被指数提取绿潮信息。根据逐年绿潮覆盖面积的变化特征，将绿潮生消过程分为3个阶段:触发阶段、快速发展阶段、消衰阶段，分析了海表温度、降水和光照在绿潮生消过程中的作用。结果表明:在触发阶段，温度达到15°C后，有效降水可以刺激绿潮的触发，在降水后的半个月内可以通过MODIS影像发现绿潮。在快速发展阶段，绿潮所在位置海表面温度为16～21°C，适宜绿潮的快速生长；太阳短波辐射集中在250～280 W/m2范围内；降水量是影响绿潮生长规模的一个重要因素，降水量少时绿潮覆盖面积峰值明显较小，而出现绿潮覆盖面积最大值的2016年降水量也极高。在消衰阶段，海表温度上升至22～26°C，绿潮在卫星影像中消失时，平均海表温度超过26°C，最高温度可达27.48°C，较高的海表面温度是导致绿潮消亡的主要原因之一；太阳短波辐射集中在240～260 W/m2，略低于快速发展阶段光照范围；降水量在该阶段相对充足不再影响绿潮的生长。     

南黄海浒苔漂移轨迹年际变化规律及驱动因素

综合利用环境卫星(HJ-1A/1B)CCD影像与MODIS影像,对2011-2017年南黄海海域浒苔信息进行了提取,并结合QuickSCAT海风数据以及ESRL海温数据对浒苔生长及漂移路径的影响进行了分析。结果表明:(1)7年中利用遥感手段最初发现浒苔的日期为5月份,初始发现位置多集中在江苏省盐城市附近海域,且近7年浒苔漂移方向整体上向北,进入山东半岛海域。其中,浒苔中心点距离青岛海域最远约115km(2015年6月21日),最近约9.6km(2012年7月11日)。(2)浒苔中心点漂移方位年际差异较大,整体上浒苔漂移路径方向与海面风风向高度一致。(3)SST是浒苔暴发的关键环境因子,南黄海海域5—8月份SST逐月升高为浒苔生消过程提供了环境条件。     

Landsat-8热红外数据监测田湾核电站温排水分布

基于2015—2017年的多景Landsat-8热红外数据,采用辐射传输方程法反演田湾核电站邻近海域海面温度,依据反演所得海面温升分布图对温排水的分布特征进行分析。结果表明:田湾核电站温排水的扩散方向和影响范围与潮汐状态密切相关。在涨潮中期阶段,温排水分布范围较小,其中1℃以上温升区域面积不足10 km~2;在高、低平潮阶段,温排水扩散面积相近,其中1℃以上温升区域面积约15 km~2;在落潮中期阶段温排水分布范围最大,1℃以上温升区域面积可达30 km~2,但4℃以上高温升区域面积较小。高温升区域多出现在排水口以南至以东附近海域,随着温排水向周围海域扩散,温升逐渐呈衰减分布。     

台湾海峡及邻近海域海面热量平衡分布特征

本文利用1961—1985年历次台湾海峡及邻近海域水文气象调查资料,计算分析了该海域海面吸收辐射、有效回辐射、蒸发耗热、海-气感热交换的时空分布,给出了该海域热量平衡年平均状况和季节变化特征。     

长山列岛邻近海域褐牙鲆资源丰度的时空分布及其与环境因子的关系

本文根据2016?2017年在长山列岛邻近海域开展的渔业资源和环境季度调查数据,利用两阶段广义可加模型分析了该海域褐牙鲆资源丰度的时空分布及其与相关因子之间的关系.结果表明,长山列岛邻近海域褐牙鲆资源丰度具有明显的季节变化,春、秋季资源丰度高于冬、夏季;褐牙鲆春、秋季主要分布在120.5°～122.5°E水域,夏、冬季...     

2017年绿潮浒苔(Ulva prolifera)生理特征及孢子囊形成情况分析

近几年来在我国青岛海域连续暴发的浒苔绿潮造成了巨大的经济损失并且破坏了近海海洋生态系统平衡。因此,浒苔绿潮受到了越来越多的关注。本研究重点关注了绿潮暴发期间不同海域浒苔藻体生理特征和孢子囊形成情况。研究发现,不同海域里浒苔藻体生理特征差异显著,孢子囊比例显著不同,并且观察到漂浮浒苔的原位萌发。2017年5月中旬,我们在苏北浅滩紫菜养殖区域(33.78°N,121.29°E)对筏架绠绳上生长的绿藻,退潮后滩涂散落的绿藻和涨潮时海面上漂浮的绿藻进行为期5天的野外采集。另外,在2017年6月随科考船对浒苔暴发海域的浒苔样本进行采集。采集范围在(33.5°—36.5°N, 120°—124°E)。结果表明,从低纬度到高纬度,浒苔F_v/F_m(光系统Ⅱ最大光化学量子产量)值从0.65逐渐降低至0.3左右;YⅡ(光系统Ⅱ实时光化学量子产量)值也从最高0.5左右降低至最低0.1。此外,定生浒苔F_v/F_m值为0.6—0.8左右,明显高于漂浮浒苔; YⅡ值也有类似趋势。在孢子囊形成比例方面,定生浒苔约有5%藻体形成了孢子囊,而漂浮浒苔中孢子囊形成比例达到20%。数据表明,低纬度区域为浒苔来源地,浒苔生理活性良好,孢子囊形成比例低。随着浒苔往北漂移,其生理活性降低。并且,漂浮浒苔孢子囊形成比例显著性高于定生浒苔。本文认为,浒苔脱离来源区后,孢子囊的快速形成、成熟和孢子释放以及孢子的原位萌发是浒苔生物量激增的重要原因。     

基于Aquarius数据的粗糙海面L波段辐射模型研究

Aquarius是NASA于2011年6月发射的基于主被动遥感技术的盐度观测卫星,其主要载荷是一个工作于L波段的微波辐射计。Aquarius天线三波束扫描刈幅可达390km,在7d内完成对全球海域的盐度观测。海面风浪导致海面粗糙度的变化,进而影响海面微波辐射特性。粗糙海面辐射亮温是盐度信息提取的重要误差源,需要发展相应的海面辐射模型进行修正。本文利用Aquarius观测的海表亮温数据,与扫描微波辐射计WindSat测量数据进行时空匹配,建立了一个描述粗糙海面L波段辐射特性的参数化模型,进而利用该模型进行了海表盐度反演,并将反演结果与Argo实测盐度数据进行了比较。结果表明,本文发天展的参数化模型可以准确描述中低风速条件下的粗糙海面辐射,在12m/s以上高风速条件下对粗糙海面亮温存在高估;采用此模型反演的盐度误差优于0.5,在高风速条件下盐度反演误差可超过1。     

渤海、黄海、东海海面热量平衡的平均状况——Ⅱ.季节变化特征

本文分析了渤海、黄海、东海海面热量平衡诸分量及其总和的季节变化,结果表明,进入海面的太阳总辐射是海洋从海面得到热量的主要来源;海洋从海面失去热量的主要原因,在黑潮海域是海面蒸发潜热耗失引起的,在近海海域,春、夏季海面有效回辐射耗热超过蒸发耗热,秋冬季相反。海气之间的感热交换量较小,冬季较明显。结果还指出,在3—8月海洋计温期,海洋从海面得到热量,在9—翌年2月海洋降温期,海洋从海面失去热量。     

江苏近岸海域鮸时空分布特征研究

根据2006—2007年4个季度拖网专项调查数据,以鮸为目标种,以机轮底拖网禁渔区线内侧及毗邻海域为目标区域,对鮸资源时空分布特征进行分析,并探讨形成机制,结果表明:(1)江苏海域的鮸主要分布于34°00′N以南海域,主产卵区位于辐射沙脊群海域及周边近岸海域,春季为主要产卵期;(2)江苏省中南部海域为鮸早期幼体的过渡性索饵场所,幼鱼群体随时间推移呈逐步分散趋势;(3)鮸在江苏海域的栖息时间为春、夏、秋3个季节,冬季呈零星分布;(4)海底地形地貌、潮汐和海流类型、辐射沙脊群等特征要素是影响区域生物生态的重要因子。     

渤海叶绿素 a 浓度与环境因素的响应关系研究

基于 2003－2018 年的遥感反演和再分析数据, 分别在时域和频域上分析了渤海海表面温度、光合有效辐射、气溶 胶厚度、风速与叶绿素 a 浓度之间的响应关系。通过傅里叶变换在频域上得到各因素之间的相关性系数, 其显著高于直接在 时域上计算得到的相关性系数, 表明由于相位差的影响, 直接在时域进行相关性分析很可能会低估各因素之间的相关性。傅 里叶变换后的频谱图显示, 叶绿素 a 浓度存在一年、半年、4 个月与季节周期; 风速与气溶胶厚度存在明显的一年和半年周 期; 海表面温度和光合有效辐射具有明显的一年周期, 半年周期较其他几个因素不明显。交叉谱分析的结果表明： 叶绿素 a 浓度和所选的环境因子都在一年周期下具有最大的交叉振幅, 表明在此频率下响应最大; 风速、气溶胶厚度、光合有效辐射 分别超前于叶绿素 a 浓度约 5.0 个月、0.2 个月、0.2 个月, 海表面温度则滞后 1.9 个月。各环境因子之间相互关联, 共同影 响叶绿素 a 浓度的时间分布。     

Two drifting paths of Sargassum bloom in the Yellow Sea and East China Sea during 2019-2020

The macroalgal blooms of floating brown algae Sargassum horneri are increasing in the Yellow Sea and East China Sea during the past few years. However, the annual pattern of Sargassum bloom is not well characterized. To study the developing pattern and explore the impacts from hydro-meteorologic environment, high resolution satellite imageries were used to monitor the distribution, coverage and drifting of the pelagic Sargassum rafts in the Yellow Sea and East China Sea from September 2019 to Au...     

南海西沙海区5～6月份辐射通量研究--整体公式建立

将南海西沙海区2000年5～6月海面辐射通量（包括太阳短波辐射、海面反射辐射、大气逆辐射和海面长波辐射）与云量、海温、气温、水汽压等气象要素进行了对比分析,发现它们之间存在一定的相关关系,利用这些关系建立了适合于计算南海西沙海区的太阳短波辐射、大气逆辐射、海面长波辐射和海面反照度的经验公式.分析结果表明,采用本文经验公式计算的各辐射通量值与实测资料的误差较一般常用经验公式的计算误差均有不同程度的减小,计算结果与实测结果在变化趋势上也具有较好的一致性.     

长江口邻近海域海表温度变化特征分析

基于遥感数据,采用功率谱和相关性分析等方法,研究了长江口邻近海域海表温度(SST)的时空变化特征以及影响因素。结果表明:1982—2017年长江口邻近海域的SST 整体表现为每10 a升温约0.48 ^°C的趋势,且具有10.0,3.6,2.4和1.0 a的振荡周期。长期以来,冬、春、夏、秋四季的长江口邻近海域SST总体呈现升温趋势,其中春季的升温趋势最显著,而秋季变化趋势最不明显。研究海区的SST呈现明显西北—东南向温度递增的分布特征。此外,长江口径流量的变化对邻近海域的SST具有一定影响,从多年变化来看,径流量增大(减小),长江口邻近海域SST随之升高(降低),从月变化来看,3月、4月和9月的长江径流对SST有影响。气温对SST具有一定的强迫作用,大气温度的总体趋势是升高的,通过海气相互作用进行热传输,从而造成长江口邻近海域SST升温。     

青岛冷水团的消亡机理研究

本文基于多年月平均水温资料,分析了青岛冷水团的长消过程,并利用气候态月平均大气数据和数值模拟结果,探讨了青岛冷水团的消亡机理。结果表明,青岛冷水团3月出现,4月成型,5月最盛,6月减弱,7月消失;南黄海6-7月间偏南风的增强和温跃层以下反气旋涡的减弱是青岛冷水团消亡的动力机制,而海面净热通量的下传和水平热量的输入则是青岛冷水团消亡的热力机制。     

Seasonal variation of the satellite-derived phytoplankton primary production in the Kara Sea

Seasonal variation of the integrated primary production (IPP) and surface chlorophyll (Chl₀) in different regions of the Kara Sea was studied from satellite data obtained by the MODIS-Aqua colour scanner and averaged for 2003–2015. The minimum variation of Chl₀ concentration during the growing season (from April to October) was 1.5 times in southwestern region and 2 times in the northern region of the sea. It was found that the Chl₀ concentration increased slightly in all regions by the end of the growing season. The maximum IPP value recorded in June coincided with the peak level of photosynthetically active radiation (PAR) and maximum river discharge. The IPP value varied in a wider range compared with the Chl₀ concentration. The ratio of the maximum and minimum monthly average IPP values varied from 8.9 times in Southwestern region to 11.7 times in the Northern region of the sea. The average increase in the Chl₀ concentration was 1.7 times (from 0.78 mg/m³ in April to 1.29 mg/m³ in October). The IPP value varied by a factor of 10.7 (from 26 mg C/m2 per day in October to 279 mg C/m² per day in June). The article also discusses the influence of water column stratification, the concentration of nutrients, the PAR level, and river discharge on the seasonal IPP dynamics in the Kara Sea.     

2017年春、夏季黄海35°N共发的绿潮、金潮和赤潮

于2017年4月至6月，沿南黄海35°N断面出现了罕见的绿潮、金潮和赤潮等有害藻华共发现象。本研究通过现场定时定速拖网等方法，对黄海35°N断面不同站位的大型漂浮藻类进行了定量观测，并对赤潮区浮游植物进行了显微镜观察。结果表明：沿35°N断面的漂浮绿藻和马尾藻生物量具有明显的时空变化特征，4月下旬漂浮绿藻和马尾藻开始零星出现，5月下旬生物量和分布范围明显增加，在6月上旬达到最大，随后在6月下旬降低。漂浮绿藻和马尾藻的分布区域存在差异，120°30''—122°30''E为两者共同分布海域，向西以漂浮绿藻为主，向东则以马尾藻为主。分别于5月下旬和6月下旬在黄海35°N断面发现了1次米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）赤潮和1次赤潮异弯藻（Heterosigma akashiwo）赤潮。基于现场获取的水文数据，本文对南黄海海域的环境条件及其对有害藻华分布的影响进行了讨论。沿35°N断面共发的绿潮、金潮和赤潮现象表明黄海海域正面临严峻的海洋生态问题，通过对该海域赤潮、金潮和绿潮的长期观测，可望揭示这些藻华灾害形成机制和演变规律，为针对性地开展有害藻华预报、预警和防控提供科学依据。     

Analysis and comparison of heat flux of landfast ice during 2016 in the Prydz Bay,Antarctica

Long term in situ atmospheric observation of the landfast ice nearby Zhongshan Station in the Prydz Bay was performed from April to November 2016. The in situ observation, including the conventional meteorological elements and turbulent flux, enabled this study to evaluate the sea ice surface energy budget process. Using in situ observations, three different reanalysis datasets from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Interim Re-analysis(ERA-Interim), National Centers for Environmental Prediction Reanalysis2(NCEP R2), and Japanese 55-year Reanalysis(JRA55), and the Los Alamos sea ice model, CICE, output for surface fluxes were evaluated. The observed sensible heat flux(SH) and net longwave radiation showed seasonal variation with increasing temperature. Air temperature rose from the middle of October as the solar elevation angle increased.The ice surface lost more energy by outgoing longwave radiation as temperature increased, while the shortwave radiation showed obvious increases from the middle of October. The oceanic heat flux demonstrated seasonal variation and decreased with time, where the average values were 21 W/m~2 and 11 W/m~2, before and after August,respectively. The comparisons with in situ observations show that, SH and LE(latent heat flux) of JRA55 dataset had the smallest bias and mean absolute error(MAE), and those of NCEP R2 data show the largest differences.The ERA-Interim dataset had the highest spatial resolution, but performance was modest with bias and MAE between JRA55 and NCEP R2 compare with in situ observation. The CICE results(SH and LE) were consistent with the observed data but did not demonstrate the amplitude of inner seasonal variation. The comparison revealed better shortwave and longwave radiation stimulation based on the ERA-Interim forcing in CICE than the radiation of ERA-Interim. The average sea ice temperature decreased in June and July and increased after September,which was similar to the temperature measured by buoys, with a bias and MAE of 0.9°C and 1.0°C, respectively.     

Upwelling variability along the southern coast of Bali and in Nusa Tenggara waters

Spatial and temporal variation of upwelling along the southern coast of Bali and in the Nusa Tenggara waters — Indonesia was studied by using satellite image data of sea surface temperatures and chlorophyll-a from September 1997 to December 2008. This study clearly reveals annual upwelling in the regions from June to October, associated with the southeast monsoon cycle, with the sea surface temperature (chlorophyll-a concentration) being colder (higher) than that during the northwest monsoon. In addition, this study also shows that the upwelling strength is controlled remotely by ENSO and IOD climate phenomena. During El Niño/positive IOD (La Niña/negative IOD) periods, the Bali — Nusa Tenggara upwelling strength increases (decreases).