基于遥感监测的黄海绿潮漂移路径及分布面积特征分析

本文利用2008～2012年的多源卫星遥感序列图像,动态监测各年绿潮发生的漂移路径、影响海域面积,得到各年绿潮漂移趋势、分布面积和最大分布面积出现时间。根据监测结果,划分出影响绿潮漂移路径的关键区域,并分析了2008、2009和2010年关键区域内各年绿潮漂移方向和面积变化情况。     

黄海绿潮灾害应急遥感监测和预测预警系统

黄海绿潮灾害应急遥感监测和预测预警系统是在绿潮应急遥感监测技术、应急快速漂移预测等技术研究的基础上,基于GIS技术构建了集绿潮遥感信息解译和提取、多源监测数据融合、快速漂移预测和预警产品制作和发布综合业务化平台。在应急遥感监测数据提取方面主要研发了信息提取准自动化技术和多源多时间窗的绿潮监测数据融合技术;在应急预测技术方面主要基于精细化大气和海洋环境动力场,研发了绿潮快速应急漂移预测模型,并通过海上和后报实验提高模拟精度。本系统服务于国家海洋局和政府防灾减灾应急部门,为海上运动、水产养殖、滨海旅游、交通运输、渔业生产等涉海活动和海洋管理提供了科学可靠的技术保障,特别在2008年奥运会帆船/板赛和2012年亚洲沙滩运动会的绿潮监测和预测预警保障工作中发挥了重要的作用,具有巨大的社会、经济和生态效益。     

基于支持向量机的绿潮灾害影响因素的权重分析

根据2012~2013年南黄海海域绿潮浒苔遥感监测分布面积数据及温度、天气状况、风向、风力、浪高5个影响绿潮浒苔扩散的气候因子,建立了相应的支持向量机回归模型.通过模型中各影响因素权重的变化分析绿潮灾害的发展过程,并与传统的单因素分析法进行对比,支持向量机回归更能准确得出各影响因素的权重及权重的变化规律.通过对权重变化规律的分析,给出在绿潮发生过程中漂浮、爆发和消亡阶段的划分依据.     

山东半岛东部沿海绿潮灾害的发生特点

根据2008年至2013年青岛附近及山东半岛东部沿海绿潮灾害现场监测资料,统计分析了绿潮灾害发生特点。结果表明:自2007年以来,山东半岛东部沿海每年夏季均发生绿潮,绿潮灾害的发生时间为5~8月,严重时段出现在6月中旬至7月中旬;绿潮灾害的原因种为浒苔(Enteromorpha prolifera),形成绿潮灾害的浒苔来源于山东半岛南部海域的输送,为外来型绿潮;山东半岛东部中段沿岸,尤其是青岛附近海域为绿潮重灾区。     

曹妃甸甸头海域溢油行为数值模拟研究

采用三角型网格系统结合有限体积法,建立河北省曹妃甸海域的潮流数值模型,潮位、潮流数值模拟结果与实测值符合良好,在近岸水动力场模拟结果基础上,耦合基于油粒子模式的海上溢油漂移扩散数值模型,对曹妃甸南部甸头航道交汇区域的船舶相撞溢油事故进行了数值模拟研究。研究中拟合了该区域风场与潮流涨落的不利效应的叠加,对该海域船舶相撞溢油事故各响应时间节点处油膜运动可能产生的最大漂移距离、扫海面积及运动趋势等进行了分析。     

基于FBM法追踪秦皇岛海域赤潮迁移扩散

在Delft3D-FLOW模型模拟水动力的基础上,基于FBM粒子追踪法建立和验证赤潮迁移扩散模型.模拟了秦皇岛海域潮流和风生流,分析了风生流对赤潮迁移扩散的作用,对比分析了FBM法、拉格朗日法和常规布朗运动法在赤潮迁移扩散模拟中的特性,测试了模型Hurst指数的敏感性并得出其在赤潮模拟中的合理取值范围.主要结论为：①秦皇岛海域的赤潮主要随潮流的涨落而往复移动,一个涨落潮周期内赤潮的净迁移距离较小;②秦皇岛海域夏季潮流较弱,但风对赤潮迁移具有一定影响,易产生东北向风生流,导致赤潮更易往东北方向迁移;③Hurst指数较明显地影响粒子云的扩散范围,Hurst指数取0.80±0.03能比较真实地模拟秦皇岛海域赤潮的迁移扩散;④FBM法可模拟赤潮的non-Fickian扩散现象,使其模拟的粒子云扩散范围和分布形状明显优于拉格朗日法和常规布朗运动法.     

一种融合多波段比值法和随机森林算法的Sentinel-2绿潮信息提取方法

遥感卫星可以高效、大面积地监测海洋绿潮的发生及发展情况,而绿潮的精准识别提取尤为重要,对于维护海洋生态环境安全具有重大意义。本研究提出一种融合多波段比值法和随机森林算法（random forest,RF）的绿潮信息提取方法,基于高分辨率的Sentinel-2遥感影像,以苏北近岸海域为研究区,以绿潮和非绿潮两类地物为识别目标进行精准识别分类,并与最大似然法（maximum likelihood classification,MLC）、RF和支持向量机（support vector machine,SVM）以及融合多波段比值法的MLC和SVM等五种模型进行对比。结果表明：归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）和漂浮藻类指数（floating algae index,FAI）能够有效提高绿潮信息提取的准确性,融合这两种指数的RF模型分类结果 Kappa系数为0.98,总体精度为99.92%,高于其他五种模型。研究结果可为海洋环境生态及生物地球化学循环的相关研究与治理提供理论与技术支撑。     

黄海浒苔绿潮生态效应研究进展

自2007年至今,黄海海域连续14年发生大规模浒苔绿潮,这已成为我国一类常态化的海洋生态灾害。黄海浒苔绿潮暴发规模大,持续时间长,影响范围广,可以产生不良的生态效应。本文分析了大规模绿潮暴发对近海旅游业、水产养殖业、生态系统的影响和作用机制,总结了当前绿潮研究中存在的问题,并对未来进行了展望。     

辽东湾海冰漂移的动力要素分析

利用辽东海JZ20－2海域冰期气象、水文和海冰的实测资料和海冰数值模拟结果，对海冰漂移过程中风和流的拖曳力、海冰内力、科氏力和海面倾斜力要素的基本特征进行了分析；采用海冰热力－动力模式对1999年2月3日6：50至2月5日6：50间辽东湾海冰进行了48h数值模拟，对并JZ20-2海域的海冰动力要素进行了对比分析。发现海冰内力、风和流的拖曳力为同一量级，海面倾斜力和科氏力明显较小，其均值的比例关系依次为14．7：18．8：32．6：1．5：1．0；海冰各动力要素相互影响，共同决定了海冰的漂移速度和运动轨迹。     

东海西湖凹陷区溢油行为数值模拟

研究东中国海中日共同开发区附近海域溢油污染的问题,在模拟水动力场的基础上模拟了海上溢油漂移扩散情况。在表层流场和风场的作用下漂移,而油膜的扩展则通过油粒子的随机走动来实现。本文以东海西湖凹陷原油为溢油油种,通过模拟分析不同季节和不同风况下的溢油事故,对溢油油膜的扫海范围进行了分析。     

浒苔绿潮暴发对南黄海海域溶解有机物的影响

通过2017年南黄海海域多个航次的现场调查数据,对浒苔绿潮暴发过程中溶解有机物的变化特征及影响因素进行了分析.结果表明,南黄海海域溶解有机碳（DOC）分布高值区主要集中分布在南黄海西北部和苏北近岸海域,陆源输入影响显著.利用三维荧光-平行因子分析（EEMs-PARAFAC）鉴别出南黄海海域溶解有机物荧光组分（FDOM）主要有4种：3种类腐殖质组分（C1、C2和C3）和1种类蛋白质组分C4.4种荧光组分平面分布特征相似,都与盐度呈明显的负相关.随着浒苔绿潮的暴发,南黄海海域DOC浓度和FDOM显著增加,溶解有机氮（DON）及溶解有机磷（DOP）则减少.随着浒苔绿潮沉降消亡,DOC浓度有所下降但仍高于浒苔绿潮暴发前,浒苔爆发区FDOM浓度升高,表层水体中C2和C4升高最为显著,分别增加了11.3%和12.6%;DOP、DON以及DON/DOC均逐渐升高.浒苔绿潮的暴发及消亡对南黄海海域溶解有机物的含量及时空分布影响显著.     

浒苔绿潮与南黄海近岸海域水质的关系

浒苔绿潮在黄海海域连续暴发,为研究浒苔绿潮与该海域水质的关系,根据2010年3~6月5个航次对南黄海苏北近岸浒苔绿潮暴发区海域生态环境要素的调查数据,重点研究了该海域温度、盐度、溶解氧、pH值的分布特征及其与浒苔绿潮的关系.结果表明,受陆地径流及苏北沿岸流的影响,调查海区为低盐高营养盐区,为绿潮的暴发提供了一定物质基础.第1航次到第5航次温度由8.8℃升高到21.6℃,第3航次调查海区开始出现漂浮浒苔藻体,此航次温度平均值为14.6℃;盐度平均值为31.6,第3航次到第5航次温度和盐度值均处于浒苔藻体适宜的生长范围之内.调查海区整体上均处于富氧状态,且从第1航次到第5航次溶解氧值逐渐减低.受陆地径流的影响整个调查区域pH值基本都小于8.0.海区适宜的温度、盐度、溶解氧及pH值,为近些年黄海海域浒苔绿潮持续的大规模暴发,提供了一定的环境条件.     

浒苔绿潮与南黄海近岸海域水质的关系

浒苔绿潮在黄海海域连续暴发,为研究浒苔绿潮与该海域水质的关系,根据2010年3~6月5个航次对南黄海苏北近岸浒苔绿潮暴发区海域生态环境要素的调查数据,重点研究了该海域温度、盐度、溶解氧、pH值的分布特征及其与浒苔绿潮的关系.结果表明,受陆地径流及苏北沿岸流的影响,调查海区为低盐高营养盐区,为绿潮的暴发提供了一定物质基础.第1航次到第5航次温度由8.8℃升高到21.6℃,第3航次调查海区开始出现漂浮浒苔藻体,此航次温度平均值为14.6℃;盐度平均值为31.6,第3航次到第5航次温度和盐度值均处于浒苔藻体适宜的生长范围之内.调查海区整体上均处于富氧状态,且从第1航次到第5航次溶解氧值逐渐减低.受陆地径流的影响整个调查区域pH值基本都小于8.0.海区适宜的温度、盐度、溶解氧及pH值,为近些年黄海海域浒苔绿潮持续的大规模暴发,提供了一定的环境条件.     

冀东油田人工岛溢油漂移轨迹研究

本文对冀东油田各人工岛溢油风险进行分析,之后对溢油漂移轨迹进行模拟,最终得出此海域溢油漂移轨迹的整体规律。     

东吾洋关门渔港邻近海域溢油模拟分析

利用MIKE21 HD水动力模块对福建东吾洋附近海域进行潮流数值模拟,通过与实测资料对比,对模型计算的潮位、流速及流向进行验证。验证结果显示,数模结果与实测值吻合较好,该潮流数值模型可以反映当地水动力情况,并作为溢油模块的水动力基础数据。基于欧拉-拉格朗日“油粒子”理论,考虑油膜运动过程中扩散、漂移、风化等过程,建立了东吾洋关门渔港邻近海域二维溢油扩散模型,模拟不同潮时（涨憩、涨急、落憩及落急）发生溢油,考虑不同风况（静风、夏季盛行风及冬季盛行风）,分析不同情况下的溢油油膜漂移路径、漂移路程及扫海面积。结果表明,关门渔港附近溢油漂移扩散主要受潮流和风场影响,其中风场起主导作用。24 h内油膜最大扫海面积及漂移路程均出现在落憩静风时溢油,分别为6.66 km2及17.63 km。除落憩冬季风情况下溢油外,其余各情况溢油均在关门水道附近随潮流来回移动,最终到达东安岛西南侧弥勒湾内。     

大连海域溢油应急预报信息系统及其应用

在国外溢油应争信息系统基础上针对大连海域的特点研究开发了先进实用的“大连海域溢油模拟信息系统”，综合了三维溢油扩散模型、应急反应模型、以及电子海图、地理信息系统（GIS）、数据库等技术。不但能够快速准确地预测模拟并可视化显示海上溢油的漂移扩散、性质变化，还可以同时显示环境敏感区和应急人员设备分布等相关信息。经实际益油案例应用表明，系统的预测模拟结果与现场实验情况完全相符，可用效地提高对海上溢油污染事故的应急决策效率。     

基于DNA条形码技术的舟山海域石莼附生动物的分子生物学鉴定

我国绿潮暴发已持续10余年,对生态环境、旅游业等造成了严重影响。本文于2018年10月在舟山市枸杞岛附近海域采集石莼附生动物,并使用DNA条形码技术对其开展物种鉴定,旨在给绿潮暴发的生态防治提供数据参考。鉴定结果显示:附生动物主要分为麦秆虫亚目以及钩虾亚目,部分样品无法鉴定出具体种类,存在出现新种的可能性。优势种包括Caprella scauroides和Ampithoe lacertosa等,其中Ampithoe lacertosa在中国近海为首次记录。在上述基础之上,我们进一步探讨了各季节钩虾亚目不同物种对于藻类的取食偏好性,阐明了端足类生物在维持生态系统稳定性中发挥的重要作用,为防控绿潮暴发提供了新的思路。     

江苏沿海台风浪数值模拟

构建CCMP再分析风场与Holland经验台风风场的叠加风场作为海浪的驱动风场,建立SWAN自嵌套模型对影响江苏沿海的典型台风"梅花"引起的台风浪过程进行模拟。在得出风场叠加方式的基础上,设计3种订正系数方案及3种权重系数方案共9种风场构建方案,分别对东中国海进行台风浪模拟并结合Jason-1卫星高度计观测的有效波高数据进行比较分析,实验结果显示各方案有效波高的相对误差最大可相差3%。选取最佳方案的模拟结果为嵌套区域提供波谱边界条件,对嵌套区域的模拟结果表明:模拟值与浮标实测资料吻合较好;台风经过江苏沿海期间,近岸海域最大波高可达5~6 m,中北部海域波浪以涌浪为主,而南部海域则以风浪为主。     

2014年黄海绿潮暴发后绿藻显微繁殖体的时空分布特征

基于2014年10至12月对黄海西部海域水体与沉积物样品采集及实验室萌发培养实验,探究了绿潮暴发后该海域绿藻显微繁殖体的时空分布特征。结果表明,调查海域绿藻显微繁殖体呈现明显的时空变化特征,总体上,高值区集中在如东及大丰海域,并向北逐渐降低。2014年10月~11月调查海域绿藻显微繁殖体数量变化不明显,然而,12月份,其数量显著增加,尤其在如东及大丰海域。2014年11月如东和大丰海域水样中绿藻显微繁殖体丰度分别为16 ind/L和34 ind/L,12月绿藻显微繁殖体丰度上升至62 ind/L和72 ind/L。2014年11月如东和大丰海域泥样中绿藻显微繁殖体丰度分别为7 ind/L和10 ind/20g,12月绿藻显微繁殖体丰度上升至18 ind/L和28 ind/20g。并且靠近紫菜养殖海域的R1、R2、D2和D3站位绿藻显微繁殖体数量显著升高,12月份,紫菜养殖筏架上已经出现附生绿藻。因此,我们推断紫菜养殖筏架上的附生绿藻释放生殖细胞,可以使该海域绿藻显微繁殖体能以更多的机会度过冬季恶劣的环境,为下年的绿潮暴发提供了物质条件。     

长江口及毗邻海域水质和生态动力学模型与应用研究

为系统地实施污染控制和生态保护措施,国家环保总局从2005年起组织开展"长江口及毗邻海域碧海行动计划"调查与研究工作.评估行动计划实施效果,开展海域水质和生态动力学模型研究是十分必要的.在长江口及毗邻海域流场、盐度场、温度场和泥沙场模型的基础上建立了二维水质模型,主要模拟指标为高锰酸盐指数、氨氮、无机氮、无机磷,通过2005年夏季和秋季实测水质资料进行了模型的验证和率定,确定了污染物的综合降解参数,利用二维水质模型进行设计水文条件下33个概化排污口控制污染物的水质响应系数场的模拟计算,为海域容量计算和总量分配奠定了基础.建立了长江口及毗邻海域三维生态动力学模型,利用三维生态模型对应用水质模型计算得出的总量控制方案进行了校验模拟.结果表明实施全海区功能达标控制方案后,原赤潮易发区叶绿素浓度值显著降低,叶绿素高浓度区域面积基本消失,中高浓度区域的面积也由现状方案约1万km2减少了90%.