长江口中华鲟保护区海洋环境监测浮标站点的优化设计

长江口是众多洄游性鱼类重要的栖息场所,其复杂的环境条件影响着该水域水生生物的生长和繁殖过程。海洋环境监测浮标能够对诸多环境要素进行长期、连续、实时和大范围的监测,是现代海洋环境自动观测系统中的重要组成部分。为在长江口中华鲟自然保护区及其邻近水域组建合理有效的浮标监测网络,本研究基于海上实测调查数据,使用普通克里金法模拟了多种环境要素的空间分布,在此基础上比较了分层随机采样设计中不同分层方案和站点数量变化对监测效果的影响,结果显示:(1)盐度要素在层数为3的分层随机采样方法中采样精度更高,水温、溶解氧和化学需氧量要素在层数为2的采样设计中采样效果更好;(2)站点数越多,相对误差越集中并趋向于0,并当站点数多于30时,采样估测准确性逐渐趋于稳定;(3)各季节中,秋季盐度要素中层数为2的采样准确性更高;与其他3季以及总体相对误差结果相比,冬季化学需氧量要素的采样效果比其他3个季节要差。在今后长江口中华鲟自然保护区水域组建环境监测浮标网络时,建议采用3层的分层随机采样作为盐度监测的分层标准,且站点数量要大于50个;使用2层的分层随机采样作为其他多种水文环境要素监测的分层标准,且站点数量要大于30个。

不同采样设计对长江口海洋环境监测效果影响的评价

长江口作为我国生物多样性最丰富的河口,海洋环境变化对水生生物种群的分布和数量波动都会有重要影响。但在目前该水域的综合监测调查中,多数监测项目缺少采样优化设计的过程。为评价不同采样设计对长江口海洋环境监测结果的影响,本研究使用普通克里金法(ordinary Kriging,OK)对不同海洋环境要素的空间分布进行插值,在此基础上比较定点采样(stationary sampling,SS)、简单随机采样(simple random sampling,SRS)和分层随机采样(stratified random sampling,StRS)3种调查站点设计对长江口中华鲟自然保护区及周边水域的水温、盐度、溶解氧及化学需氧量(COD)等要素的采样效果,结果显示:(1)各环境要素插值结果与实际调查值相近,普通克里金插值能够较好地模拟研究区域的海洋环境状况;(2)3种采样设计的平均采样效果(design effect,DE)为分层随机采样>定点采样>简单随机采样;(3)分层随机采样对水温、盐度和溶解氧的采样效果最好,而对COD的采样效果差别较小。由于长江口水域盐度要素存在明显的空间分布差异,因此,建议在今后的监测设计中,优先采用分层随机采样的方法,以同时满足多数要素的监测需要。