基于水质浮标在线监测的米氏凯伦藻赤潮过程及环境因子变化特征分析

相较于船舶走航监测,海洋水质浮标在线监测的优势在于能够获取目标海域长期、连续监测数据,能更好地反映环境状况的动态变化。为了厘清米氏凯伦藻赤潮的发生、发展动态,本文以2017年6月南麂附近海域米氏凯伦藻赤潮为例,分析海洋水质浮标获取的连续监测数据,探讨米氏凯伦藻赤潮过程叶绿素a和水环境因子动态变化特征及其与气象要素的关系。赤潮期间,水温为22.8~26.0℃、盐度为28.8‰~31.8‰、气温为20.4~27.3℃,该温盐范围均适宜米氏凯伦藻的细胞生长;较高的光照强度能够支持较高的藻类细胞密度。Pearson相关性分析显示,米氏凯伦藻细胞密度与叶绿素a浓度呈显著正相关;溶解氧(DO)及其饱和度(DO%)、pH、水温、气温等环境因子与叶绿素a浓度呈极显著正相关,盐度与叶绿素a浓度呈极显著负相关。向岸风生海流有利于藻种向近岸较高营养区域汇集,为赤潮的爆发创造有利条件。赤潮过程中,叶绿素a浓度、溶解氧饱和度、pH发生了协同变化,据此特征可以开展赤潮短期预警。

渤海西部2次赤潮过程的气象因子对比分析

利用加密自动站资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、海表温度(SST)资料和常规观测资料等气象资料,对2009年5月31日—6月13日和2012年5月18—28日发生在渤海西部海域的2场相似气象因子影响下的典型高影响赤潮过程进行了对比分析。初步结果表明:(1)2场高影响赤潮过程都发生在春末夏初的赤潮高发期,持续时间在10天以上;(2)赤潮爆发前期,伴随有暖湿气流影响形成适度降水,渤海西部的周平均海表温度(SST)升温明显,且SST≥16.2℃,赤潮发生海域为SST的暖脊控制,对赤潮过程的潜势预报有明显的指示意义;(3)850 h Pa以下层次的温度迅速上升,近地层西南暖湿气流的加强和地面6 m/s以下偏南、东南气流在渤海西部海域的汇合,利于渤海西部海洋浮游生物积聚和突发性繁殖,是赤潮形成的重要气象因子特征。

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最高峰值波长要低于赤潮区的峰值波长,约在235nm,Em最高峰值波长要稍高于赤潮区的荧光峰值波长,激发转折波长和荧光转折波长也稍高于赤潮区的值;3)当激发波长小于或等于260nm时,荧光波长大于激发波长的数值占总量的84.78%;大于260nm,荧光波长大于激发波长的数值占总量的15.22%;4)当激发波长为410nm,荧光波长等于激发波长;5)中肋骨条藻密度随特征荧光强度(Ex/Em)比值高度变化满足指数关系。

海洋赤潮过程数值分析研究进展

赤潮发生机制及相关影响因素的作用原理是进行赤潮过程数值模拟的前提和基础.同时,静态的统计学方法逐渐发展为考虑海洋生态系统动力过程的耦合模型方法.通过对目前赤潮数值模拟研究成果的归纳总结及局限性分析可知,现阶段的主流趋势是考虑海洋生态背景环境的水动力—生态耦合赤潮模型研究.随着更先进观测技术的出现及赤潮生态生理机制的深入研究,赤潮过程数值模拟在模型分辨率及模型过程耦合上可以作进一步优化.

最优插值法在东海赤潮高发区赤潮生消过程数值模拟中的应用

将最优插值法与赤潮数值模型相结合,针对时空分辨率不统一的卫星遥感数据及海洋常规调查数据,进行了东海赤潮高发区海表温度场及海表营养盐浓度场的数据同化研究,并在此基础上进行了该海区春季赤潮过程的数值模拟研究。数据同化结果显示,最优插值数据同化方法不仅在一定程度上修正了海表温度场模拟结果的误差,尤其体现在对赤潮藻的生长影响较大的温度区段18—20℃等值线的南移,而且较为明显地优化了研究海域海表营养盐浓度场,使模拟结果更加接近观测值。对比赤潮过程数值模拟结果发现,在未加同化情况下,海区赤潮藻并未形成大规模赤潮,并且消散较快;而在加入同化后,研究海域交替出现了硅藻及甲藻的大范围赤潮,赤潮生消过程与现场调查数据分析结果较为一致。耦合了最优插值数据同化方法的赤潮数值模型,由于具有改进海洋环境背景场的优势,因此可以在赤潮预报预警工作中得到较好应用。

基于现场调查和GOCI卫星遥感下东海原甲藻赤潮生消特征

浙江省南部沿海地区是赤潮频发的显著地区之一。本文通过现场调查以及利用世界首个海色静止卫星COMS(communication, ocean&meteorological satellite)上搭载的GOCI(geostationary ocean color Imager)传感器数据,分析了2016年5月洞头和南麂列岛附近海域东海原甲藻赤潮生消过程。根据现场调查浮游植物绝对优势种东海原甲藻细胞丰度,将现场调查区域爆发的东海原甲藻赤潮过程分为生长阶段(5月9日至5月12日)、维持阶段(5月13日至5月18日)和消散阶段(5月19日和20日) 3个阶段,赤潮维持阶段现场叶绿素a(Chl a)浓度显著高于生长阶段和消亡阶段。通过GOCI卫星反演的Chl a浓度、赤潮指数(red tide index,RI>2.8定义为赤潮爆发面积),显示了赤潮的发展趋势,即从洞头群岛的东北方向逐步向南麂列岛西南方向迁移。另外,从5月12日Chl a日变化图像分析结果来看,东海原甲藻赤潮日变化主要中由潮汐和藻类本身垂直迁移共同决定。因此,根据GOCI数据结合现场调查可以有效地监测东海原甲藻赤潮的短期(日变化)和长期(赤潮的整个过程)变化过程。