Greenness Index from Phenocams Performs Well in Linking Climatic Factors and Monitoring Grass Phenology in a Temperate Prairie Ecosystem

Near-surface remote sensing (e.g., digital cameras) has played an important role in capturing plant phenological metrics at either a focal or landscape scale. Exploring the relationship of the digital image-based greenness index (e.g., Gcc, green chromatic coordinate) with that derived from satellites is critical for land surface process research. Moreover, our understanding of how well Gcc time series associate with environmental variables at field stations in North American prairies remains limited. This paper investigated the response of grass Gcc to daily environmental factors in 2018, such as soil moisture (temperature), air temperature, and solar radiation. Thereafter, using a derivative-based phenology extraction method, we evaluated the correspondence between key phenological events (mainly including start, end and length of growing season, and date with maximum greenness value) derived from Gcc, MODIS and VIIRS NDVI (EVI) for the period 2015-2018. The results showed that daily Gcc was in good agreement with ground-level environmental variables. Additionally, multivariate regression analysis identified that the grass growth in the study area was mainly affected by soil temperature and solar radiation, but not by air temperature. High frequency Gcc time series can respond immediately to precipitation events. In the same year, the phenological metrics retrieved from digital cameras and multiple satellites are similar, with spring phenology having a larger relative difference. There are distinct divergences between changing rates in the greenup and senescence stages. Gcc also shows a close relationship with growing degree days (GDD) derived from air temperature. This study evaluated the performance of a digital camera for monitoring vegetation phenological metrics and related climatic factors. This research will enable multiscale modeling of plant phenology and grassland resource management of temperate prairie ecosystems.     

70年来中国化学海洋学研究的主要进展

我国的海洋化学工作者通过70年来,特别是近30年来的化学海洋学研究,实现了我国与世界先进水平进入同步发展的快车道,其显著的特点是:(1)化学海洋学研究从元素地球化学分布系统转向了以揭示深层次海洋生物地球化学过程为核心的研究;(2)化学海洋学研究实现了多领域、多视点的综合交叉研究;(3)更加关注了人为影响与自然变化共同作用下的海洋生态环境变化研究,对近海和海岸带而言,更加注重从海陆统筹一体化角度探析化学物质的分布迁移特征。本文从生源要素的海洋生物地球化学过程、微/痕量元素与同位素的海洋化学研究、生物过程作用下的化学海洋学过程等角度,重点总结归纳和分析了30年来我国海洋化学研究的重要进展和发展状况,以期对化学海洋学的进一步研究提供借鉴和启迪。     

北部湾典型海岛生态系统服务价值空间异质性对比研究

基于北部湾海域典型海岛高分1号数据,借助于CART决策树方法,获取了广西北部湾两个典型海岛的景观格局数据,并采用生态系统服务价值计量模型、空间自相关模型及地统计学中的变异函数模型对其生态系统服务价值进行了空间异质性分析。结果表明:团和岛单位面积生态系统服务价值是七星岛的1.08倍,但其变异系数低于七星岛;七星岛由于其地质背景为泥沙岛,景观格局受到人类活动以及自然环境的强烈干扰,趋向于复杂化和破碎化;而团和岛由于所处的外部环境以及自身的地质特征,景观格局呈现出整体斑块化分布状态;团和岛的景观格局主要受到结构性因素的控制,而七星岛则以随机性因素控制为主,选用变程和Moran’s指数来表征其复杂化和破碎化,来决定其优先开发时序,可对前者进行适当开发,而对后者适当进行生态保护;对受到结构性因素影响的岛屿在进行开发时,时序的识别选用变程和Moran’s指数来表征,若变程和Moran’s指数越小,说明海岛整体的景观分布格局趋向于复杂化和破碎化,反之生态系统较好,可进行优先开发。同时本文构建了北部湾海岛生态系统异质性评估与自然资源管理框架,并提出了海岛管理的建议与对策。     

基于HYCOM再分析数据研究琉球海流的形成与起源

The origin of the Ryukyu Current(RC) and the formation of its subsurface velocity core were investigated using a 23-year(1993–2015) global Hybrid Coordinate Ocean Model(HYCOM) dataset. The volume transport of the RC comes from the Kuroshio eastward branch(KEB) east of Taiwan and part of the North Pacific Subtropical Gyre(pNPSG). From the surface to 2 000 m depth, the KEB(p-NPSG) transport contributes 41.5%(58.5%) to the mean total RC transport. The KEB originally forms the subsurface velocity core of the RC east of Taiwan due to blockage of the subsurface Kuroshio by the Ilan Ridge(sill depth: 700 m). Above 700 m, the Kuroshio can enter the East China Sea(ECS) over the Ilan Ridge, meanwhile, the blocked Kuroshio below 700 m turns to the right and flows along the Ryukyu Islands. With the RC flowing northeastward, the p-NPSG contribution strengthens the subsurface maximum structure of the RC owing to the blockage of the Ryukyu Ridge. In the surface layer, the pNPSG cannot form a stable northeastward current due to frequent disturbance by mesoscale eddies and water exchange through the gaps(with net volume transport into ECS) between the Ryukyu Islands.     

南沙群岛珊瑚礁砾洲地貌特征

通过对南沙群岛永暑礁、西门礁和安达礁3个砾洲的现场调查,基于理论最低潮面和平均海面分别计算了砾洲的可能分布范围和平均出露范围,获得了砾洲的地形地貌特征。3个砾洲均为向西北凸出的弧形,呈北东-南西向展布。永暑礁和西门礁砾洲周边地势较高,中部相对低洼,分布有多条砾脊,边缘向海侧主砾脊高度最大,内部多条较低的次砾脊相交于主砾脊并汇聚于砾洲东部;安达礁砾洲则中部凸起地势较高,周边较低,无多重砾脊分布。推断砾洲的发育由最初珊瑚枝块堆积于中部形成凸起,逐渐向北东和南西两侧以砾脊形式扩展,最终形成砾洲由内向外的洼地-砾脊-砾滩的地貌分带模式。砾洲的地形地貌特征表明,南沙群岛砾洲的发育主要受北东-南西向水动力条件季节性交替的控制,反映了南海海区盛行季风的影响。南沙群岛珊瑚礁砾洲的地貌特征为深入研究南海珊瑚礁灰沙岛地貌发育演化及动力机制提供了基础数据。     

长江三角洲蓝图重绘的基础科学问题:进展与未来研究

在全球气候变化和人类活动影响加剧的背景下,作为河口海岸重要子系统的三角洲正在发生快速变化。长江三角洲地处长江入东海交汇处,是中国最重要的经济核心区之一,对邻近区域乃至整个长江经济带经济社会发展都起着重要作用。由于全球变暖、海面上升和强烈人类活动引发了三角洲系统状态转换,因此以往基于恒定系统状态而获得的有关长江三角洲的认识已不能满足未来需求,迫切需要对未来海面变化、极端事件、流域与河口工程影响下的三角洲物质循环条件、物理过程、地貌冲淤演化、源-汇格局调整等科学问题进行深入研究。在三角洲系统行为、未来演化趋势的预测能力建设中,应重视从海面到海底的综合立体观测系统的发展,以获取关键数据;基于三角洲系统的时、空演化特征,建立三角洲本征态和衍生态的谱系理论。未来需针对系统状态转换而调整原先的经济社会发展模式,以便保护自然资源、重建生态系统,更好地支撑长江经济带发展,重绘长江三角洲发展蓝图。     

基于多源卫星遥感数据的安达曼海及其邻近海域内波分布特征分析

安达曼海是内波频繁发生的海区之一,对其内波的研究是当今海洋研究的热点。本文利用2013—2016年间覆盖整个安达曼海的3 000多幅Terra/Aqua MODIS、GF-1、Landsat-8、Sentinel-1 等卫星遥感图像,从中提取和解译了内波波列线和波向信息,得到安达曼海海洋内波的时间分布特征,并绘制了内波空间分布图。结果表明,安达曼海及其邻近海域内波主要出现在4个区域:苏门答腊岛以北海域、安达曼海中部海域、安达曼海北部海域以及尼科巴群岛以西海域,尺度较大的内波主要分布在苏门答腊岛以北海域和安达曼海中部海域。在时间分布上,2013—2016年间安达曼海内波的年发生次数相近;在热季、雨季及冬季遥感都能观测到内波的发生;2-4月遥感观测到的内波最多,其次为8、9月,7月遥感观测到的内波较少,这可能是由于雨季光学影像受云影响,安达曼海海域晴空影像过少造成,还需要借助更多的遥感影像进一步证明。在波向上,安达曼海多数内波向岸传播,在苏门答腊岛北部、安达曼海中部海域,内波向东或向东南传播;在安达曼群岛东部,内波向东传播,传播一定距离后与海底地形交互作用,一部分继续向前传播,一部分产生反射,向西南方向传播至安达曼群岛;在尼科巴群岛以西海域,内波由尼科巴群岛向孟加拉湾传播。     

基于浮标资料的中国东部海域最大波高特征分析

利用原国家海洋局2010—2015年的浮标资料,计算渤、黄、东海有效波高和最大波高的线性关系,并通过1992—2011年共20 a的数值模拟有效波高资料计算中国东部海域各月的2.5 m、4 m、6 m以上最大波高频率和最大波高月极值分布。结果发现:中国东部海域由北至南,最大波高与有效波高的比值逐渐增大;最大波高频率和最大波高月极值空间分布均由渤海、黄海至东海逐渐增大,最大波高频率的极值12月最大,4或5月最小,最大波高月极值9月最大,4月最小。其时空分布表明:受不同天气系统影响,夏秋季台风较多,容易出现极值较大的最大波高;秋冬季冷空气较强,虽然最大波高极值相对较小,但大浪持续时间长、频率大、影响范围广。     

机构改革背景下的广东省海洋灾害应急管理

为进一步提升广东省海洋灾害应急管理水平和全社会抵御海洋灾害的综合防范能力,文章在广东省机构改革的背景下,概述广东省海洋灾害应急管理"一案三制"体系,查找存在的问题,并提出对策建议。研究结果表明:广东省海洋灾害应急管理已初步建立应急预案以及体制、机制和法制体系,尤其是2018年机构改革后成立广东省应急管理厅,有力促进全灾种、全流程和全方位的应急管理,其中海洋灾害应急管理体制由应急管理领导议事机构、应急管理综合调度机构、海洋灾害专业管理机构和海洋灾害辅助管理机构4个部分组成;在防灾减灾救灾体制机制改革和机构改革的新形势下,广东省海洋灾害应急管理仍存在不足,亟须完善地方性法规等制度、优化管理体制机制、加强技术支撑和成果转化以及提高社会和市场参与度。     

广东雷州珍稀海洋生物国家级自然保护区 海水环境质量状况分析与评价

2018年9月和12月,两次调查了广东雷州珍稀海洋生物国家级自然保护区海域海水的环境质量。结果表明,该保护区平均综合水质指数为0.38,一类海水平均达标率为93.59%,海水中铅、磷酸盐、锌的含量达标率偏低,分别为53.85%、73.1%、96.15%。12月保护区海水中的无机氮、磷酸盐、溶解氧、叶绿素a含量明显高于9月,保护区实验区和缓冲区站位的水质优于核心区站位的水质。该保护区海域综合水质定性评价结果为优。靠近康港附近站位的营养盐相对偏高,磷酸盐的平均达标率仅为73.1%,因此,需加强对康港附近海域养殖情况的监控,尽量减少养殖废水对保护区海域的排放,保持保护区海水清洁,以利于对保护区内珍稀海洋生物及其栖息地的保护。