叶绿素α预报赤潮原理探索

首次提出并探索了采用单一参数叶绿素a进行赤潮短期预报的原理和技术.该原理主要以叶绿素α大于某一基准值时连续2d是否呈指数增长来判定未来1～3 d内是否会发生赤潮.对于任何海区,都仅基于叶绿素α基准值和增长速率下限两个常数即可进行预报操作.     

基于GOCI的渤海海域赤潮监测研究

自2000年以来,渤海海域每年都有赤潮发生,这往往使渤海沿海水域深受其害。世界首个地球同步海洋水色成像仪GOCI在监测渤海海域赤潮的分布和短期运动上具有明显的优势。利用GOCI遥感数据,建立了一个改进型赤潮指数(red tide index)的赤潮反演模型,并且证明了在浑浊水域中描述赤潮的有效性。2014年5月15日、26日和28日的每天8幅RI图像均呈现出赤潮面积先增大后减小的变化,并且使用RI阈值3.8,4和4.2,虽然赤潮面积有所改变,但1 d内相对的变化趋势仍基本保持一致。5月15日、26日和28日赤潮区域叶绿素a浓度均在11:30达到最大值,1 d内赤潮区域叶绿素a浓度的不断变化是引起赤潮的藻类垂直迁移导致的结果,从而导致赤潮1 d内发生明显的变化。因此,GOCI可以有效地进行渤海赤潮的短期和长期运动监测。     

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。     

基于空间自相关分析方法的渤海湾赤潮遥感叶绿素浓度研究

引入地学统计学中的空间数据分析方法,利用探索性分析、全局空间自相关和局部空间自相关分析对渤海湾赤潮爆发前后的遥感叶绿素浓度数据进行了研究。结果表明,渤海湾叶绿素浓度在相邻空间位置上具有高度的正空间自相关性;赤潮前渤海湾叶绿素浓度整体较低,但局部地区的叶绿素浓度表现出较大的上升随后几天又出现下降的异常现象;叶绿素浓度的全局空间自相关指数Moran's I值在赤潮爆发前变化幅度不大,在赤潮期间表现出一些不规则的异常变化;局部Moran's I的高-高型聚集在赤潮前主要分布在渤海湾南半部,赤潮期间出现分散并逐步转移到离岸区域,赤潮后期聚集在近岸区域。分析了其中的一些变化特征及异常情况,这些异常现象有可能是赤潮发生的预兆性信号,可为赤潮预报与应急提供一种新的尝试性模式。     

2005～2007年厦门岛周边海域水体叶绿素含量的时空变化特征

利用2005～2006年每年5、8、11月份和2007年5、8、10月份厦门周边海域27个测站共9个航次现场跟踪监测资料,研究了该海域水体叶绿素含量的时空变化特征.结果表明：监测期间厦门岛周边海域表层水叶绿素a含量在0.28～28.55μg/dm^3之间,平均值为3.47μg/dm^3,平均占总叶绿素含量的70.4%;底层海水的相应值分别为0.29～18.69、3.36μg/dm^3和71.8%.表层海水叶绿素b含量在0.00～6.95μg/dm^3之间,平均值为0.78μg/dm^3;底层水的相应值分别为0.00～4.15、0.72μg/dm^3.表层水叶绿素c含量在0.00～8.13μg/dm^3之间,平均值为0.93μg/dm^3;底层水的相应值分别为0.00～5.51、0.83μg/dm^3.表、底层水叶绿素a含量的年际变化趋势相似,高峰值都出现在2006年,低谷值都出现在2005年,总体上呈逐年上升趋势.各年中叶绿素a含量的季节变化与某季节是否出现赤潮有明显的关系.在正常年份中,表、底层水叶绿素a含量季节变化曲线的峰、谷值较多出现在8月和11月;但出现赤潮时,则发生赤潮的当月（如2006年5月）一般都成为当年叶绿素a含量的峰值所在月.监测期间调查海域水体叶绿素a含量的平面分布较复杂,在正常情况下,尽管其各季的平面变化梯度差异明显,但仍大致呈西北沿岸水体的较高,向东南逐渐递减的分布态势,其高值区常出现在宝珠屿以西和九龙江口附近海域.但在发生赤潮时,其叶绿素a含量的平面变化增大,赤潮区水体的叶绿素a含量为高值中心.如2006年5月调查海域水体叶绿素a含量的平面变化大,出现赤潮的东南部海域的最高,九龙江口海域的次之,未观测到赤潮的同安湾和厦门西港大部海域水体的叶绿素a含量最低.     

赤潮高发期间厦门海域叶绿素值预报方程建立及应用于灾害性赤潮预报模式的研究

利用厦门海域2005—2008年海洋水质自动连续监测仪器的多年全天24 h连续监测所获取的海水各项因子的有关数据,对其进行24 h滑动平均处理后,再进一步筛选整理形成统计所需样本,采用逐步回归统计方法建立28 h预报方程,试图能对和赤潮产生有紧密关系的叶绿素含量变化做出短期预报,并尝试将预报结果应用于灾害性赤潮预报业务。     

环境要素与连云港海域赤潮发生关系研究

根据2004—2013年连云港海域赤潮事件记录和赤潮监控区监测数据,采用相关性分析等数理统计方法,对连云港海域赤潮特征及其与环境要素的关联性进行研究。结果表明,5—10月为连云港海域赤潮频发时段,每次过程持续大多在3—7天之间;赤潮发生前三日叶绿素a、溶解氧、海温、化学需氧量和p H等要素与赤潮发生表征指标浮游植物总量相关性显著;在赤潮发生发展消亡过程中,海温、叶绿素a、溶解氧和p H均呈现出先上升后下降的趋势,化学需氧量则表现为相反变化态势;赤潮发生前期和发展维持阶段,以东到东南向风为主,风速较小,赤潮消亡前夕,常伴随偏西大风过程。     

基于近岸海域自动监测浮标的水华发生过程分析

利用位于广西廉州湾的自动监测浮标从2010年开始监控到的水华监测数据,分析水华发生前后溶解氧、pH、叶绿素等数据变化,结合气象、浮游植物密度数据,探讨不同赤潮藻增殖过程环境因子的变化规律,为赤潮机理及预警预报研究提供科学参考。廉州湾水华的叶绿素自动监测数据高值范围为24.5~77.0μg/L,浮游植物优势种为硅藻,浮游植物密度接近赤潮爆发的阈值。自动监测浮标能捕捉并监控到水华发生全过程,其长时间高频率的观测资料可有效应用于水华及赤潮的预警预报。不同藻种水华的自动监测数据变化具有差异性,在进行水华预警时应综合考虑叶绿素、溶解氧以及pH的变化。气象因素是水华诱发的因素,降雨过后,气温突升,风速小于等于三级时,可结合自动监测网络监测数据,发布水华预警。     

利用围隔实验研究赤潮过程中藻细胞荧光能力

2002年5月和2003年5月在东海赤潮现场进行了添加营养盐诱发赤潮的船基围隔实验。通过测定赤潮藻活体荧光和DCMU增强荧光研究赤潮生消过程中藻细胞荧光能力的变化,揭示在赤潮形成阶段的藻细胞增长期细胞荧光能力较强,反之,在赤潮消亡过程中随着生物量和叶绿素a下降,细胞荧光能力也随之下降。不同围隔中生物量和叶绿素a有较大差别,而细胞荧光能力差别不大。这说明细胞荧光能力的大小与生物量无关,而是取决于藻细胞的生理状况。各围隔中加入DCMU后的增强荧光与正常荧光之间的差值(Fd-F)在赤潮发展过程中均增大,在赤潮消亡过程中均减小。根据它的大小和细胞荧光能力可初步判定赤潮是处于发展过程还是消亡过程。     

赤潮预报研究概况

一旦发生赤潮,不但严重地影响水产养殖业,而且由于人们吃了被有毒赤潮生物毒化了鱼和贝类,会引起中毒,甚至死亡。因此,研究赤潮预报方法在理论或实践上都有重要意义。预报赤潮发生一般有2种方法。一种是在几个月前,至少在一个月前,就能预测到是否会发生赤潮的长期预报;另一种是在几个星期前,至少在一个星期前,就能预测到发生赤潮的时间、场所和规模等的短期预报。     

利用水文、气象要素因子的变化趋势预测南海区赤潮的发生

有些文献指出:“赤潮发生起因因种而异,但大体上气候气象条件诸如温度、风力、风向,季风转换、气压等;海况、潮汐、流等以及海水的理化特征,如盐度、营养元素等,这些皆会成为某种赤潮爆发的因子或诱导因素[1]”。根据赤潮监控区监测资料分析:在南海赤潮多发区,海水富营养化条件已经具备,因此气象、水文要素条件就成为赤潮爆发的重要启动因子,而天气环流的维持与变化决定了气象、水文要素因子的稳定与变化,再根据赤潮生物培养试验,从初期繁殖到后期的爆发性繁殖,直至达到赤潮生物密度,这一过程一般都需要4~5d的时间。针对这一现象,通过对近10a的赤潮发生个例进行统计分析,统计其生成前期的天气环流形势和水文气象要素,分析出赤潮生成前期的环流模式和筛选出诱发赤潮爆发的重要因子,并依此来作为预报赤潮生成的方法,依照此方法对2003年的赤潮进行预报,其效果是另人满意的。     

利用水文气象要素因子的变化趋势预测南海区赤潮的发生

有关文献指出:“赤潮发生起因因种而异……,但大体上气候气象条件诸如温度、风力、风向,季风转换、气-压等;海况、潮汐、流等以及海水的理化特征,如盐度、营养元素等,这些皆会成为某种赤潮爆发的因子或诱导因素”。根据赤潮监控区监测资料分析: 在南海赤潮多发区,海水富营养化条件已经具备,因此气象、水文要素条件就成为赤潮爆发的重要启动因子,而大气环流的维持与变化决定了气象、水文要素因子的稳定与变化,然而根据赤潮生物培养试验,从初期繁殖到后期的爆发性繁殖,直至达到赤潮生物密度,这一过程一般都需要4-5d的时间。针对这一现象,通过对近10a的赤潮发生个例进行统计分析,统计其生成前期的大气环流形势和水文气象要素,分析出赤潮生成前期的环流模式和筛选出诱发赤潮爆发的重要因子,并以此来作为预报赤潮生成的方法。依照此方法对2003年的赤潮进行预报,其效果是令人满意的。     

利用化学因子预测赤潮的可行性探讨

本文从化学的角度对赤潮预报进行了可行性探讨 ,分析了部分化学参量作为赤潮预报依据的机理 ,综述了赤潮化学预报的研究现状 ,并对今后的赤潮预报研究进行了探讨.     

赤潮的高光谱监测及预警方法

有害赤潮发生频度有逐年增加的趋势, 建设赤潮的早期监测和预警系统是一个难点。文章研究表明, 珠江口赤潮前后, 叶绿素a浓度和细胞密度变化范围分别为0.9—31.1mg•m-3 和1.28×104 —1.76×106cell•L-1, 优势藻为聚生角毛藻; 高光谱辐射计获取的光漫射衰减系数、遥感反射率和荧光强度可反演叶绿素a浓度和细胞密度, 其中反演叶绿素a浓度的平均相对均方根差(RRMS)为30.6%、33.8%和77.4%, 而反演细胞密度的平均RRMS为83.6%、83.9%和136.4%。因高光谱辐射计可以获取每小时或者更短时间尺度的数据, 因此, 装备了高光谱辐射计的光学浮标可用于赤潮监测与预警系统。     

镉对共培养赤潮微藻的急性毒性效应研究——基于流式细胞术的研究探讨

在实验条件下,利用流式细胞术探讨了重金属镉对赤潮异弯藻和微小原甲藻的种群增长和种间竞争的影响,实验结果如下:(1)共培养的条件下,Cd2+胁迫前后2种微藻的细胞体积和细胞内容物复杂程度没有一致的变化规律,但叶绿素a含量和存活率均呈下降趋势;(3)叶绿素a荧光值和存活率可以考虑作为Cd2+胁迫增强的微藻生物标志物系统的指标。     

珠江口海域条纹环沟藻赤潮的生消过程和环境特征

2002年6月4—9日珠江口海域发生了较大规模的条纹环沟藻Gyrodiniuminstriatum赤潮,面积约150—200km2。赤潮高峰期平均盐度为4.98,细胞密度最高达2.5×106cells·L-1,占浮游植物总数量的60%—77%,持续时间为2d,其后逐渐消失,优势种被中肋骨条藻Skeletonemacostatum所取代。对该次赤潮的生消过程和环境因子变化的监测分析表明,赤潮盛期表层水体各形态氮的含量较高,是本次赤潮发生的主要诱因之一。赤潮盛期叶绿素a最大值为136.78mg·m-3,高出正常海区数十倍。DO和pH均出现异常高值现象。从6月9日起出现强降雨天气,是导致本次赤潮逐步消亡的原因。     

国家海洋局三所在厦门海洋赤潮预警预报研究方面取得重要进展

由国家海洋局第三海洋研究所许昆灿研究员主持的“赤潮快速评价与厦门海洋赤潮预警预报模式研究” ,经过二年多的努力 ,取得了如下重要进展。该研究根据赤潮预警的要求 ,从众多赤潮响应因子中 ,研究出一种可客观反映赤潮生物量的赤潮评价模式。该模式的显著特点在于运用系统论观点、统计学原理和海洋生态学理论 ,使评价简便、快速 ,且有望实现现场评价 ,因而可为赤潮预警预报提供强有力的技术支撑。该模式的研究成功尚可大大提高赤潮监测效率。该研究根据对赤潮发生机制的深刻认识和对自 1 986年以来厦门海域赤潮监测资料和有关历史资料的系…     

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C/S架构的业务化赤潮漂移扩散预报

以风场、三维海流场数值预报结果作为输入强迫,建立了赤潮漂移扩散数值预报模型,并开发了相应的软件模块。模块基于C/S(客户端/服务器端)架构,通过数值模拟技术以及GIS、WebServices等信息技术,实现"提交预报请求—数值模式计算—预报结果可视化—预报产品生成"自动化赤潮漂移与扩散预报工作流程。该预报模块具备数据预处理、人机交互参数输入、数值模式计算、预报结果可视化和预报产品制作功能。以长江口附近海域历史赤潮为例进行后报试验,预测了赤潮藻团在风与流场共同作用下的漂移路径变化,结果与实际监测情况一致。该模块的业务化应用能进一步完善现有的赤潮预报系统,将成为赤潮防灾减灾的有力工具。     

1999年7月胶州湾东部赤潮生消过程生态环境要素分析

根据 1 999年 7月 2 3 - 2 4日胶州湾东部赤潮发生海区的观测资料 ,结合同年 6 ,7,8月3个航次的数据 ,分析了赤潮前后水体浮游植物群落、叶绿素 a和营养盐等要素的变化特征。结果显示 ,本次赤潮为短角弯角藻 (Eucampia Zoodiacus)赤潮 ,总生物密度高达 1 .6× 1 0 10个 /m L。赤潮发生时 ,叶绿素 a浓度范围为 2 8.8～ 3 6 .0 mg/m3 ;温度、盐度变化不大 ,DO,p H值升高 ,营养盐浓度处于较低水平 ,其中 P降幅最大 ,N/P值则急剧上升 ,峰值为 2 4 7,P被认为是本次赤潮的限制因子 ;NO2 - N/NO3 - N的值变化很大 ,高于正常值。赤潮消退 ,各要素恢复正常