黄海浒苔漂移输运模式的建立与应用

本文利用NCEPGFS预报风场和中国近海高分辨率三维MASNUM海浪-潮流-环流耦合海洋数值预报系统的预报数据,建立黄海浒苔漂移输运模式,用于黄海浒苔溯源和漂移输运数值模拟研究。使用2009年5月份黄海表层漂流浮标数据和2012年MODIS卫星遥感浒苔漂移分布资料对所建立的漂移输运模式进行验证,结果表明所建立的模式能够有效的模拟出浒苔暴发区漂流浮标运动状况,并能够有效地模拟出2012年浒苔漂移输运过程。最后运用所建立的模式开展2008年和2010年浒苔漂移输运过程,模拟结果与文献报道的卫星观测结果一致。模拟结果表明,受海洋表层流影响两年浒苔特征显著不同:2010年浒苔影响海域明显小于2008年,且2010年浒苔主体没有大规模在青岛近岸堆积。     

浒苔漂移轨迹预报系统

2008年6月下旬,青岛海域出现大量浒苔,并迅速蔓延至近岸,对第29届奥运会帆船赛事构成严重威胁。为给浒苔清理和打捞提供决策支持,国家海洋环境预报中心及时作出应急响应,在短时间内建立了浒苔漂移路径预测系统,向有关部门发布浒苔漂移轨迹预报和海洋环境预报,成功协助前线应急指挥中心完成了浒苔的控制和治理。本文对国家海洋环境预报中心建立的浒苔漂移轨迹预报模型进行了详细描述,并开展了浒苔漂移预报误差分析。     

黄海绿潮浒苔漂浮生态型的发现与启示

黄海绿潮已经成为常态化发生的海洋生态灾害。遗传分析结果表明,黄海绿潮藻主体由浒苔(Ulva prolifera)的单一群体构成。基于其特殊的基因型、表型,及其占据的独特生态位与生活方式,将其命名为"漂浮生态型"(floating ecotype)。浒苔漂浮生态型的发现,为黄海绿潮关键生态学过程的量化表征提供了重要抓手。基于SCAR特异分子标记的示踪研究表明,在绿潮早期浒苔入海阶段,苏北浅滩紫菜筏架发挥了重要作用;在海上暴发漂移阶段,漂浮生态型在漂浮藻中具有极高的优势度。上述发现提示,黄海绿潮存在重要的生物学成因,应加强针对漂浮生态型适应性特征及其遗传基础的比较研究。鉴于漂浮生态型在山东半岛南岸已零星定殖,提出应关注由于种源北侵和紫菜栽培产业北移带来的潜在风险。上述科学认识对于深刻理解黄海绿潮的成因与发生机制、建立可行的灾害防控措施、科学预测黄海绿潮的演变趋势具有重要意义。     

黄海浒苔绿潮防灾减灾现状与早期防控展望

截至2019年,浒苔绿潮连续12年大规模暴发,对近海生态系统、沿岸环境与社会经济造成严重影响,已经成为黄海最严重的生态环境问题。本文总结了黄海浒苔绿潮防灾减灾现状与成效,分析了存在的问题,然后基于对该绿潮起源与成因的认识,将其早期分为3个关键过程,即浒苔微观繁殖体在养殖设施上的着生与生长过程,定生浒苔脱离附着基形成漂浮浒苔过程,浅滩漂浮浒苔进入深水区形成大面积绿潮过程。最后分别从加强新材料与技术研发防控绿藻着生、强化养殖设施回收管理严控定生绿藻落滩、浅滩汇聚通道拦截打捞等3种途径提出了早期防控措施建议,以期为黄海浒苔绿潮的源头防控提供科学依据。     

基于遥感数据与数值模式的浒苔漂移输运预报：以江苏近海为例

浒苔暴发是影响全球近岸海域最为严重的海洋灾害之一,引起了社会各方的重视。该研究基于大气-波浪-海洋集合模式,根据卫星遥感数据提取浒苔位置,采用拉格朗日漂流模式对浒苔进行追踪并预报其漂移路径。与卫星观测结果对比表明,该集合模式能够较好地预报浒苔的位置、分布及其漂移路径。此外,该研究还讨论了Stokes漂流对于模式预报的影响,结果表明考虑Stokes漂流可以修正浒苔漂移路径,有效提高预报的准确性。     

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。     

基于GOCI的2017年南黄海浒苔演变遥感分析

本文应用GOCI高时间分辨率遥感影像,提取浒苔敏感波段并构建合适的评价指标,对NDVI、IGAG、KOSC绿潮主流算法探测能力进行比较,结合目视解译和阈值分割法,对2017年南黄海浒苔信息进行提取并进行演变特征分析。结果表明：NDVI算法的探测能力和稳定性显著优于其他两种,GOCI影像7、8近红外波段的选择对浒苔提取结果存在一定影响,最优为7、5波段组合;2017年浒苔总体经历了“出现-发展-暴发-衰退-消亡”五个阶段,持续时间约为68d,影像中浒苔最早出现在5月13日的盐城外海海域,最后出现在7月12日,最大覆盖面积出现在6月4日,为2363.12km²,在风、流场共同作用下,先向北移动,后在6月下旬沿山东半岛南侧转向东北,前锋位置最终停滞于青岛-烟台-威海一线并逐渐消亡。其发展规律与运移路径与往年相似,但持续时间与暴发时期最大覆盖面积显著少于往年,GOCI影像高时间分辨率的优势使浒苔灾害的逐小时动态监测成为可能。     

浒苔第5年“现身”黄海

近日,黄海浒苔绿潮在日照至青岛沿海登陆,部分海水浴场岸边被装扮上绿色＂裙边＂,这是浒苔绿潮连续第5年到访山东沿海。     

黄海浒苔绿潮及其溯源研究进展

2007-2012年,黄海连续6a暴发了大规模绿潮。分析了过去5a国内外对黄海绿潮以及绿潮形成种浒苔的研究进展,并总结了对黄海绿潮浒苔溯源的主要观点。结合国内外对绿潮浒苔生物学研究结果,深入分析了大规模黄海绿潮暴发的关键要素(绿潮形成种、近海海水富营养化和其它海洋环境因子)以及生物生态学机制,根据已知的结果推演黄海绿潮全年发生发展过程。据此,认为黄海绿潮大暴发与江苏省近岸海域海水富营养化密切相关,辐射沙洲的浒苔微观繁殖体(孢子、配子及其不同发育程度的显微个体)在绿潮暴发过程中扮演重要角色。     

2008年黄海浒苔绿潮爆发区营养盐浓度化及分布特征

根据2008年7月22-26日和8月5-14日2个航次对黄海浒苔绿潮爆发区的调查数据,研究了调查海域营养盐的浓度变化和分布特征.结果表明,第2航次NH4-N的平均浓度为0.34 μmol/L,低于第J航次,第2航次NO3-N、PO4-P和SiO3-Si的平均浓度分别为4.63 μmol/L、0.39 μmol/L和6....     

渤、黄、东海内潮的数值模拟

在全球的海洋中,中国东海和临近海域是最显著的内潮生成地之一。本文采用NODC(Levitus) World Ocean Atlas 1998提供的季平均温、盐资料,计算海水的密度,并计算垂向密度梯度的最大值点,得到一个较符合海水实际的密度分层。使用三维非线性数值模型(将海洋分为2层)研究了潮汐(M2,S2,K1,O1分潮)作用下渤黄东海的内潮,揭示了整个海区内潮起伏的空间分布,结果发现大振幅的波动均发生在台湾东北(冲绳海槽)海域和中国近海地形突变之处,其中前者更显著。对于各分潮模拟得到的表面潮与TOPEX/Poseidon高度计资料基本一致。研究结果表明上层海水的深度和厚度的梯度对内潮有一定的影响;冬季分布区域比夏季小,强度比夏季大。     

黄海潮生陆架锋的数值模拟研究

采用海洋三维热结构及环流模式,模拟了黄海在Ｍ２潮流混合作用下,夏季温度的分布和变化特征。从数值研究的角度,对黄海陆架水域的海洋锋现象,诸如苏北浅滩外、山东半岛东端、大连、木浦水域的锋面以及锋面沿岸一侧的表层冷水区的成因及分布进行了探讨,模拟结果再现了黄海陆架锋的潮生性质。     

黄海太平洋磷虾的幼体分布及发育途径

通过镜检分析网采样品和现场培养实验相结合的方法, 研究了2006年4月份黄海太平洋磷虾的幼体分布、早期幼体发育和幼体发育途径。结果表明, 4月份是南黄海太平洋磷虾繁殖发育的高峰期, 幼体在种群组成结构中占绝对优势, 占种群总数量的90.85%, 其中原状幼体和状幼体占种群比例分别是51.9%和26.9%。相关性分析结果表明, 太平洋磷虾不同幼体发育期丰度存在显著的正相关关系; 卵丰度分布跟叶绿素a浓度有显著的正相关关系; 原状幼体和状幼体丰度分布跟叶绿素a浓度、海水温度等环境因子没有显著相关关系。在南黄海, 太平洋磷虾的幼体发育主要遵循以下途径: 卵→无节幼体→后期无节幼体→原状幼体→状幼体F1(0′7, 1′7)→状幼体F2(1′4″7, 3′1″7)→状幼体F3(5″7)→状幼体F4(5″5)→状幼体F5(5″3)→状幼体F6(5″1)。太平洋磷虾在15℃下的幼体发育速度明显快于4℃。15℃下幼体发育到C1期只需5.6天, 而4℃下则需要16.1天。     

秋季黄海中华哲水蚤(Calanus sinicus)脂肪酸组成及其指示作用

采用气相色谱法对秋季黄海颗粒悬浮物和中华哲水蚤的脂肪酸组成及其指示作用进行了研究。结果表明,黄海表层海水中硅藻所占比例要大于甲藻。硅藻在黄海南部浮游植物中所占比重高于黄海北部,甲藻在黄海南北部的差别不大。从脂肪酸组成来看,中华哲水蚤雌体、雄体和桡足幼体都摄食硅藻和甲藻,雌体和雄体摄食的硅藻远多于甲藻,而桡足幼体摄食的甲藻则比雌体和雄体多。雄体和桡足幼体植食性的程度高于雌体,而雌体则可能由于繁殖活动的需要,还摄食了原生动物等其它一些营养丰富的食物。对冷水团内外中华哲水蚤脂肪酸组成研究发现,桡足幼体比雌体积累了更多的脂肪酸以满足度夏过程中的能量需求和后期繁殖的需要。     

南黄海辐射沙洲成因的潮流数值模拟解释

用接近计算海域自然陆架坡度的均匀倾斜海底，对南黄海辐射沙洲区的潮流椭圆和潮流场进行数值模拟的结果表明：辐射状潮流场不依赖于海底地形而存在，相反，可能是产生和塑造辐射沙洲的主要动力。并用潮流和潮余流的计算结果，对沙洲区海底沉积物的运移、分布，海底沙洲北大南小的不对称性以及海底沙洲的动态作了解释     

2011 年春、夏季黄、东海叶绿素a和初级生产力的时空变化特征

依据2011年春、夏两季黄、东海调查资料,分析了叶绿素a和初级生产力的空间分布和季节变化特征,并分析了主要影响因素。南黄海、东海北部春季叶绿素a平均含量为74.83mg/m2,夏季为23.84mg/m2,春季明显高于夏季。春季大部分海域叶绿素a含量垂直分布均匀,夏季则出现较为明显的分层现象,在次表层出现最大值。初级生产力水平春季为993.9mgC/(m2.d),夏季为1274mgC/(m2.d),与1984—1985年相比有所升高。春季高值区出现在黄海中部及长江口附近海域;夏季高值区主要分布在山东半岛南岸近海海域、长江口外的黄、东海交界海域以及浙江省沿岸海域。春季整个调查海区叶绿素a浓度与磷酸盐浓度呈显著负相关,与氮磷比呈显著的正相关性,表明黄、东海春季磷酸盐可能成为浮游植物生长的一个限制因子。     

南黄海梭形纽鳃樽昼夜垂直移动的初步研究

本文对2006年12月、2007年5月和6月在南黄海两个连续站S1-4和S3-3采集的梭形纽鳃樽的昼夜垂直移动进行了研究。结果表明, 在不同季节不同海域该种昼夜垂直移动行为略有差异。在S1-4站位, 12月份梭形纽鳃樽复体从未到达底层(50—70m), 在0—50m的水层中表现出不规则的昼夜垂直移动。从中午(12:00)到傍晚(18:00)主要分布在表层, 之后移动到较深的水层(10—30m), 而单体由于数量较少而未进行昼夜垂直移动分析; 5、6月份, 该种单体和复体都出现了明显的反向昼夜垂直移动, 即白天迁移到表层, 夜间向底层迁移, 5月份尤为明显。在S3-3站位, 12月份和5月份梭形纽鳃樽的单体和复体几乎在整个水层都有分布。12月份梭形纽鳃樽复体在夜间有向下移动的趋势, 在06:00时到达最底层, 白天主要分布在20m以上的水层中。5月份梭形纽鳃樽单体和复体昼夜垂直移动不明显, 但主要分布在10—20m的水层中。     

2014年春末黄海中华哲水蚤(Calanus sinicus)的呼吸率与油脂积累

春末是黄海冷水团中华哲水蚤(Calanus sinicus)度夏种群形成的关键时期。在此期间,中华哲水蚤C5期桡足类幼体(简称C5期)的油脂积累程度关系到种群能否顺利度夏。本文从呼吸率、油囊体积以及种群组成等角度,对春末黄海冷水团内外以及冷水团区表、底层的中华哲水蚤进行比较研究。结果表明,2014年5月底黄海冷水团初步形成,此时冷水团区中华哲水蚤C4和C5期幼体丰度占总体的62%—93%,种群处于度夏前的准备阶段。冷水团区C5期的平均呼吸率是近岸C5期的68%,同时冷水团底层C5期的油囊体积百分数是近岸种群的2.4倍。由此推测,冷水团区次表层较厚的温跃层(19—25m,0.3—0.5°C/m)以及冷水团的低温环境有利于C5期幼体降低呼吸消耗,进而增加油脂的积累。此外,冷水团区表、底层C5期的呼吸率相近,但底层C5期油囊体积百分数为表层的1.9—4.2倍,积累大量油脂的C5期偏向在冷水团底部活动。