基于海洋一号D卫星海岸带成像仪的赤潮遥感监测特征

为进一步加强对赤潮等海洋生态灾害的动态监测,科学支撑海洋防灾减灾工作,文章基于海洋一号D卫星搭载的海岸带成像仪数据,选取北部湾、茂名近岸和陵水湾为研究区域,分析2021年2月发生的4例赤潮事件的遥感影像、叶绿素a浓度和赤潮指数特征。研究结果表明：遥感影像可清晰呈现赤潮分布状况,叶绿素a浓度和赤潮指数的异常值范围与遥感影像一致,赤潮水体的叶绿素a浓度和赤潮指数整体高于非赤潮水体。     

Optical properties of the red tide in Isahaya Bay,southwestern Japan: Influence of chlorophyll a concentration

Remote sensing reflectance [R _rs(λ)] and absorption coefficients of red tides were measured in Isahaya Bay, southwestern Japan, to investigate differences in the optical properties of red tide and non-red tide waters. We defined colored areas of the sea surface, visualized from shipboard, as “red tides”. Peaks of the R _rs(λ) spectra of non-red tide waters were at 565 nm, while those of red tides shifted to longer wavelengths (589 nm). The spectral shape of R _rs(λ) was close to that of the reciprocal of the total absorption coefficient [1/a(λ)], implying that the R _rs(λ) peak is determined by absorption. Absorption coefficients of phytoplankton [a _ph(λ)], non-pigment particles and colored dissolved organic matter increased with increasing chlorophyll a concentration (Chl a), and those coefficients were correlated with Chl a for both red tide and non-red tide waters. Using these relationships between absorption coefficients and Chl a, variation in the spectrum of 1/a(λ) as a function of Chl a was calculated. The peak of 1/a(λ) shifted to longer wavelengths with increasing Chl a. Furthermore, the relative contribution of a _ph(λ) to the total absorption in red tide water was significantly higher than in non-red tide water in the wavelength range 550–600 nm, including the peak. Our results show that the variation of a _ph(λ) with Chl a dominates the behavior of the R _rs(λ) peak, and utilization of R _rs(λ) peaks at 589 and 565 nm may be useful to discriminate between red tide and non-red tide waters by remote sensing.     

基于光谱差异的东海赤潮提取算法

赤潮是最严重的海洋灾害之一,它不仅破坏海洋渔业生产、恶化海洋环境、影响滨海旅游业,而且还会影响人类健康。东海是我国赤潮灾害的“高发区”,赤潮发生次数和面积均明显高于其它海区。遥感是赤潮监测的最有效的手段之一,从光谱曲线可以看出,赤潮水体和非赤潮水体光谱曲线有明显的区别,前者呈现出2个吸收峰和2个反射峰,而后者不具备该特征。基于光谱差异,本文提出了1种新的赤潮提取算法:R_rs555/R_rs488>1.5且R_rs678-R_rs667>0。该算法能有效地确定卫星数据中赤潮的位置,与公报的赤潮位置吻合得较好。因此,该算法适用于卫星数据的东海赤潮信息提取。     

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。     

Detecting red tides in the eastern Seto inland sea with satellite ocean color imagery

A multi-spectral classification scheme is proposed to identify water with red tide(s) using satellite ocean color imagery obtained by the Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS). The study area was the eastern Seto Inland Sea in Japan, where serious red tides frequently occur. “Background Ocean Colors” (BOCs hereafter), or colors of water around a red tide or those of the water before/after a red tide, are calculated as the monthly climatological average of normalized water-leaving radiances (nLw) with 0.01 degree spatial resolution with SeaWiFS imagery. Criteria for detecting red-tide pixels are established from analyses of characteristics of the nLws (in the 443, 490, 510, and 555 nm bands) anomalies from BOCs and the nLw spectra together with the red-tide records in Osaka Bay. The proposed scheme can efficiently indicate the presence or absence of red tides for independent match-ups with 83% accuracy. Additional validations of specific events indicate that the algorithm performed well in the study area. These results suggest that the scheme is appropriate to detect red tides in the optically complex coastal water of the eastern Seto Inland Sea.     

福建沿岸海域主要赤潮生物的生态学特征

福建沿岸海域是中国的赤潮多发海区之一.据统计,1962～2008年间,福建沿岸海域共发生赤潮180起以上,潜在的赤潮生物有124种,已经引发过赤潮的种类有27种.本文对中肋骨条藻（Skeletonema costatum）、角毛藻（Chaetocerosspp.）、夜光藻（Noctiluca scintillans）、东海原甲藻（Proro-centrum donghaiense）、米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）、裸甲藻（Gymnodinium spp.）和球形棕囊藻（Phaeocystis globosa）等福建沿岸海域主要赤潮生物的生态学特征和发生原因进行了分析和探讨,评述了福建沿岸海域赤潮发生的特点.福建沿岸海域引发赤潮频率最高的赤潮生物是夜光藻,米氏凯伦藻造成的水产养殖损失最大.其赤潮多发季节在春夏季的4～7月.其赤潮多发区主要分布在3个区域：宁德沿岸海域（以四礵列岛为中心）、厦门西港海域和平潭沿岸海域.对福建沿岸海域几种主要赤潮生物的研究表明,赤潮的发生与水温、盐度、气象、水动力、营养盐等环境条件密切相关.     

基于GOCI影像的长江口及其邻近海域CDOM遥感反演及其日内变化研究

采用静止轨道海洋水色卫星（GOCI）数据对长江口及其邻近海域有色溶解有机物（CDOM）反演。以QAA-CDOM算法为基础,根据实测数据,利用BP神经网络模型来拟合QAA-CDOM算法中需要针对长江口水体进行优化的悬浮颗粒后向散射系数b_bp与吸收系数a_p的关系,从而准确估算CDOM的浓度。结果表明,反演结果准确度较高,平均相对误差为0.35。基于GOCI日内连续成像的优势,选取2014年3月15日8景GOCI影像,利用优化后的QAA-CDOM-BP算法,对长江口及其邻近海域CDOM的日内变化进行反演和分析,得到的变化规律如下:长江口及其邻近海域的CDOM日变化主要受潮流、长江径流等共同影响。长江口内CDOM浓度在涨潮期高于退潮期,由于受长江冲淡水的作用,CDOM从口外往外海区呈现逐渐递减趋势。     

基于遥感反演的浒苔绿潮暴发对有色溶解有机物与叶绿素时空分布特征的影响

浒苔的暴发会对水体生态环境产生巨大的影响, 对此进行遥感监测具有十分重要的意义。本文基于现场同步实测的有色溶解有机物(colored dissolved organic matter, CDOM)吸收系数、叶绿素浓度以及光谱数据建立遥感反演模型,再结合MODIS卫星影像提取山东半岛南侧近岸海域在各年份浒苔暴发前后CDOM与叶绿素浓度的时空分布特征。结果表明, 浒苔的消亡分解会在水体中产生大量的CDOM, 但浒苔的生长繁殖同样会消耗CDOM, 此外CDOM还受到浒苔暴发时期强烈的光降解作用。在各种因素的综合作用下, 研究区海域CDOM浓度在浒苔暴发时期微弱升高, 浒苔消亡后CDOM浓度则开始回落。浒苔在暴发期会抑制其他浮游微藻的生长, 使研究区海域叶绿素浓度有所降低, 而浒苔消亡后叶绿素浓度有所上升。水体中的叶绿素受多种生物地球化学因素的影响, 因此叶绿素浓度的降低与浒苔的暴发强度之间没有明确的相关性。遥感反演可以大范围快速地提取水体中各种要素的分布情况, 但就浒苔的暴发对海水中各要素的影响机制而言, 还需要结合各种生态环境因子进行综合分析。     

浙江近岸海域赤潮发生的趋势与特点

根据历史记载和近年调查实测资料,概述了浙江近岸海域赤潮的历史与现状,分析了赤潮的特点与发生趋势,研究结果表明:浙江近岸海域各种不同类型藻类引发的赤潮频率均呈上升趋势,其中甲藻赤潮的发生次数上升尤为迅速,赤潮出现的规模越来越大,有毒赤潮记录次数也显著增加。探讨了赤潮发生的一些原因,指出了建立科学评估有害赤潮影响体系和预警系统的意义并提出了一些对策措施与建议。     

后赤潮过程中现场水样的三维荧光光谱特征分析

对发生在青岛近岸水域的后赤潮过程中赤潮藻密度、藻种进行鉴别的同时,对现场水样的三维荧光光谱进行了测量,获得了一套三维特征荧光数据。分析结果表明,1）当海水中生物密度达到或接近赤潮密度时,Ex最高峰值波长位于245nm,Em最高峰值波长在445nm,激发转折波长在260nm,荧光转折波长在245nm;2）在非赤潮区,Ex...     

赤潮异弯藻有色可溶性有机物的变化以及对其他微藻的影响

赤潮消长显著影响海洋中有色可溶性有机物(CDOM)的变化.赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)是一种常发的鱼毒性赤潮种类,是产生CDOM较显著的种类.本文以赤潮异弯藻CDOM为研究对象,分析了CDOM在种群消长中的变化特征,研究了光对赤潮异弯藻CDOM组成物质变化的影响,并就此变化对其他微藻种群生长造成的影响进行了定量研究.结果表明:(1)以紫外吸收的定量变化为指标,赤潮异弯藻CDOM的量与种群消长呈互逆相关:种群密度增加, CDOM降低;种群密度降低, CDOM增加;长期培养种群中, CDOM含量增加.(2)光对该藻产生的CDOM物质组成和定量有显著影响,紫外照射能显著漂白CDOM,类腐殖质和腐殖酸降解明显.(3)该藻CDOM变化影响其他微藻种群生长:CDOM显著促进微小卡罗藻(Karlodinium micrum)、小硅藻(Nitzschia closterium f. minutissima)的种群生长,受光降解后对小硅藻的促进作用降低,但对微小卡罗藻的促进作用不变; CDOM 抑制海洋原甲藻(Prorocenturm micans)种群生长,光降解后,其抑制作用降低.赤潮异弯藻赤潮产生的大量且稳定的CDOM可以影响海洋微型生物群落结构.     

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。     

不同紫外波段对中肋骨条藻光合生理特性的影响

人类活动导致臭氧层变薄和混合层变浅，迫使混合层的浮游植物暴露在更高的紫外辐射下。实验以中肋骨条藻（Skeletonema costatum）为研究对象，在自然光照条件下，通过在暗盒上方覆盖不同的截止型滤光板，获得不同波段紫外辐射，探讨不同紫外波段对其生理特性的影响。本实验通过在室外培养，模拟赤潮爆发状态，对中肋骨条藻进行7种不同紫外波段的处理（分别使用280、300、320、340、360、380、400 nm截止型滤光板）。实验结果表明：紫外辐射会显著抑制中肋骨条藻的光合固碳速率，随着紫外波段逐步被滤除，光合固碳速率越来越高；>280 nm和>300 nm波段下的比生长率显著低于>400 nm波段处理；280 nm~300 nm波段紫外对叶绿素a有显著的漂白效应，同时也会显著减少类胡萝卜素的含量；这表明紫外辐射对中肋骨条藻的抑制效应主要是紫外辐射B导致的，而紫外辐射A的作用不显著。在估测浮游植物海洋初级生产力的过程中，紫外辐射的作用往往被忽视。     

海州湾赤潮高发区浮游细菌与赤潮及环境因子的关系

海州湾是南黄海赤潮高发区之一。为研究浮游细菌与赤潮及环境因子的关系,于2020年11月在海州湾赤潮期间进行了现场调查,采集了8个站位的浮游细菌、浮游植物样品,获取了温度、盐度、叶绿素a以及氮、磷、硅营养盐浓度等环境因子信息,分析了赤潮原因种及浮游细菌群落结构情况。结果显示,此次赤潮原因种为三叶原甲藻(Prorocentrum triestinum)、赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)及塔胞藻(Pyramimonas sp.),发生赤潮时水温、盐度较低,盐度与赤潮异弯藻的分布有一定的联系。使用16SrRNA高通量测序方法分析调查海域的浮游细菌情况,结果显示赤潮发生站位的浮游细菌多样性略低于其他非赤潮发生站位,优势细菌与其他站位有明显不同,以假单胞菌目(Pseudomonadales)、红杆菌目(Rhodobacterales)和黄杆菌目(Flavobacteriales)为主。赤潮发生站位的浮游细菌群落结构也存在一定的差异,不同站位可能处于不同的赤潮阶段,对浮游细菌群落具有不同的影响。相关性分析显示,黄杆菌目与叶绿素a显著正相关,表明黄杆菌目与赤潮发生有一定的关系。     

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。     

Myrionecta rubra (Mesodinium rubrum) bloom initiation in the Columbia River estuary

To better understand the development of the annually recurring late summer red water blooms of the phototrophic ciliate Myrionecta rubra in the Columbia River estuary we examined its standing stocks and measured its growth rates both in the estuary main channels and in Baker Bay, a peripheral embayment situated near the river mouth. Data collected during two summers show a biphasic development of M. rubra blooms, with an initial phase when the protist was only detected in Baker Bay, followed by an established phase when red waters were observed throughout the lower estuary. Ilwaco harbor (Baker Bay’s seaward-end) is at least one of the locations where the bloom starts since M. rubra was detected there at concentrations >100s cell L⁻¹ before Chinook harbor (Baker Bay’s upriver-end) or the estuary main channels. In 2010, this initial phase lasted about 1.5 months, spanning the neap tide of early July to the beginning of the neap tide of mid-August. While high growth rates were measured in Ilwaco harbor during the initial phase (1.2–3.1 d⁻¹) and in the estuary main channels in both surface red (0.7 d⁻¹) and adjacent non-red (1.1 d⁻¹) waters during the established period, growth of the ciliate was not detected in Ilwaco harbor during this second phase. Growth rate data obtained during the established bloom phase also suggest that M. rubra cells in the estuary mostly divide during the daytime and that red water patches might experience self-shading.     

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.     

山东近岸海域典型生态灾害的特征和变化趋势

在全球气候变化和人类活动加剧的背景下,赤潮、绿潮、褐潮、水母暴发和泥螺入侵等生态灾害已成为近年来海洋生态系统异常的主要表现形式。为科学管理和防治山东近岸海域生态灾害,文章汇总1999-2018年山东近岸海域典型生态灾害的特征和变化趋势。研究结果表明:赤潮是山东近岸海域最主要的生态灾害,研究期内共发生赤潮69起,累计面积为7 141 km2,发生海域主要集中在滨州-东营近岸、潍坊小清河口、莱州近岸、长岛近岸、烟台四十里湾、青岛胶州湾、威海乳山近岸和日照近岸,以夜光藻为主;自2007年以来,绿潮在我国南黄海海域每年均有发生,持续时间70余天,此外烟台套子湾、四十里湾和蓬莱近岸以及潍坊近岸等海域也相继发生绿潮,主要种类包括缘管浒苔、石莼、管浒苔和束生刚毛藻;褐潮是由抑食金球藻引起的生态灾害,山东近岸海域仅2011年和2012年有褐潮发生;水母暴发种主要包括海月水母、沙海蜇和白色霞水母,其中海月水母是山东半岛近岸海域种群数量最大、分布范围最广和暴发频率最高的种类;泥螺入侵是由于2001年的人为引种而导致的生物入侵灾害,近年来泥螺数量大幅减少,目前仅在滨州、东营和潍坊局部潮间带有少量分布。     

东海赤潮高发区水体光谱吸收特性分析

赤潮是海洋中一种复杂的生态异常现象。赤潮的爆发、不仅严重影响近海景观,破坏水产养殖,危害人体健康,还对海洋生态平衡造成破坏,给人类造成惨重经济损失。近年来,在我国的赤潮观测记录中,赤潮的年发生次数逐渐增加,且面积不断增大,因此,对赤潮的发生发展机理及预测治理研究是科学家刻不容缓的研究课题。 赤潮发生时,赤潮生物大量聚集,使水体颜色发生明显变化,进而赤潮水体的光谱特征发生变化,且存在差异,使利用水色遥感监测赤潮成为可能,还可以用来区分赤潮种类的不同。水体光谱的变化特性(包括吸收与散射特性)是水色赤潮遥感监测的基础,是水色遥感生物光学算法开发的重要组成部分。因此对赤潮水体进行光谱吸收特性的分析研究对于发展研究海区的水色遥感生物光学算法及赤潮遥感监测方法都有重要意义。     

赤潮的危害和预测预报

近岸水域有机物污染,引起海水富营养化是形成赤潮的主要原因。近年来,我国沿海赤潮频发,不仅给渔业生产、海水养殖业带来重大损失,而且破坏了海洋环境,危及人类的健康。对赤潮的观测和监测是开展赤潮预测预报的基础,应加强对时有发生赤潮潜在海区的经常性观测和监测,卫星遥感监测赤潮是目前所采用的一种先进技术。对赤潮的预测分为长期预测、中期预测和短期预测,根据观测结果发布长、中、短期预报应加强对赤潮的防治方法和技术的研究,避免或减少赤潮造成的危害。