当期目录
2024年 第46卷 第10期
2024,
46(10):
1-15. doi: 10.12284/hyxb2024093
摘要:
气候变化背景下，区域质量海平面变化速率不一。其中，陆地向海水输送的淡水在负荷自吸效应与极移反馈共同作用下形成质量海平面的时空异质性变化，即海平面指纹，是质量海平面中的重要组成部分。本文利用三套陆地水储量异常数据，采用考虑负荷自吸效应与极移反馈的海平面方程，模拟3种情景下的海平面指纹，分别为：（1）吻合实际冰川物质平衡的情景；（2）吻合近期气候变化速率的情景；（3）仅考虑气候自然变率的情景。基于模拟结果，分析多情景下海平面指纹的演化特征，并评估其对观测质量海平面异常的贡献。研究表明：格陵兰岛、阿拉斯加、高加索及中东地区、南安第斯山脉和南极洲等地区的冰川消融主导海平面指纹的趋势项。吻合实际冰川物质平衡的情景能更好地再现观测质量海平面异常趋势项的全球分布格局，表现为与GRACE/GRACE-FO结果的空间相似系数为0.31、与测高卫星结果的空间相似系数为0.71。非冰川区域陆地水储量异常则更好地再现观测质量海平面异常的振幅项，表现为仅考虑气候自然变率情景下的海平面指纹与GRACE/GRACE-FO结果的空间相似系数为0.67、与测高卫星结果的空间相似系数为0.84。低纬海域质量海平面异常主要贡献源是海平面指纹。
气候变化背景下，区域质量海平面变化速率不一。其中，陆地向海水输送的淡水在负荷自吸效应与极移反馈共同作用下形成质量海平面的时空异质性变化，即海平面指纹，是质量海平面中的重要组成部分。本文利用三套陆地水储量异常数据，采用考虑负荷自吸效应与极移反馈的海平面方程，模拟3种情景下的海平面指纹，分别为：（1）吻合实际冰川物质平衡的情景；（2）吻合近期气候变化速率的情景；（3）仅考虑气候自然变率的情景。基于模拟结果，分析多情景下海平面指纹的演化特征，并评估其对观测质量海平面异常的贡献。研究表明：格陵兰岛、阿拉斯加、高加索及中东地区、南安第斯山脉和南极洲等地区的冰川消融主导海平面指纹的趋势项。吻合实际冰川物质平衡的情景能更好地再现观测质量海平面异常趋势项的全球分布格局，表现为与GRACE/GRACE-FO结果的空间相似系数为0.31、与测高卫星结果的空间相似系数为0.71。非冰川区域陆地水储量异常则更好地再现观测质量海平面异常的振幅项，表现为仅考虑气候自然变率情景下的海平面指纹与GRACE/GRACE-FO结果的空间相似系数为0.67、与测高卫星结果的空间相似系数为0.84。低纬海域质量海平面异常主要贡献源是海平面指纹。
2024,
46(10):
16-24. doi: 10.12284/hyxb2024095
摘要:
基于南海海域层结特征、有限深度理论方程等，应用潜标实测与WOA2023气候态温度、盐度数据，重构不同振幅孤立子内波条件下的二维声速场，再结合BELLHOP射线声学模型仿真计算不同声速环境下的声传播损失、声线路径，声线到达结构等。仿真结果表明：孤立子内波会改变声线传播轨迹，当声线由海面向海底方向或由海底反转向海面方向经过孤立子内波中心时，会导致声线轨迹水平方向上分别向靠近声源和远离声源方向偏移，且孤立子内波振幅越大，声线轨迹偏移距离越大；孤立子内波也会改变声线到达结构，在特定接收点处存在孤立子内波条件时的声信号会更快传播到接收点。
基于南海海域层结特征、有限深度理论方程等，应用潜标实测与WOA2023气候态温度、盐度数据，重构不同振幅孤立子内波条件下的二维声速场，再结合BELLHOP射线声学模型仿真计算不同声速环境下的声传播损失、声线路径，声线到达结构等。仿真结果表明：孤立子内波会改变声线传播轨迹，当声线由海面向海底方向或由海底反转向海面方向经过孤立子内波中心时，会导致声线轨迹水平方向上分别向靠近声源和远离声源方向偏移，且孤立子内波振幅越大，声线轨迹偏移距离越大；孤立子内波也会改变声线到达结构，在特定接收点处存在孤立子内波条件时的声信号会更快传播到接收点。
2024,
46(10):
25-36. doi: 10.12284/hyxb2024105
摘要:
伴随涡旋演变运动的内部水体结构的实时变化，一直是深入研究中尺度涡生态效应的重要影响因素之一。本文以黑潮−亲潮交汇区的3个涡旋为例，基于卫星高度计与Argo剖面资料，利用梯度依赖最优插值方法进行了涡旋实时内部结构的构建试验，并通过与卫星观测、现场调查，以及数值模拟等数据的对比验证，系统评估了该方法在构建涡旋实时结构的可靠性和有效性。结果表明，基于构建结果计算的3个涡旋表层地转流的速度量级与卫星观测的速度量级相一致；基于构建结果计算的地转流与ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP）实测数据相比，发现涡心位置与ADCP观测的速度转向位置一致；构建结果等密度线的起伏形状和振幅均与对应的XCTD（Expendable Conductivity-Temperature-Depth, XCTD）现场观测相吻合；此外，数值模式数据与构建得到的涡心和涡旋平均半径基本一致。故，梯度依赖最优插值方法是一种很有希望表示涡演化过程中实时内部特征的技术。
伴随涡旋演变运动的内部水体结构的实时变化，一直是深入研究中尺度涡生态效应的重要影响因素之一。本文以黑潮−亲潮交汇区的3个涡旋为例，基于卫星高度计与Argo剖面资料，利用梯度依赖最优插值方法进行了涡旋实时内部结构的构建试验，并通过与卫星观测、现场调查，以及数值模拟等数据的对比验证，系统评估了该方法在构建涡旋实时结构的可靠性和有效性。结果表明，基于构建结果计算的3个涡旋表层地转流的速度量级与卫星观测的速度量级相一致；基于构建结果计算的地转流与ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP）实测数据相比，发现涡心位置与ADCP观测的速度转向位置一致；构建结果等密度线的起伏形状和振幅均与对应的XCTD（Expendable Conductivity-Temperature-Depth, XCTD）现场观测相吻合；此外，数值模式数据与构建得到的涡心和涡旋平均半径基本一致。故，梯度依赖最优插值方法是一种很有希望表示涡演化过程中实时内部特征的技术。
2024,
46(10):
37-49. doi: 10.12284/hyxb2024101
摘要:
热带东南印度洋和南海北部均在地形和背景环流特征方面具有相似性，且均存在较为活跃的中尺度涡运动。本文基于卫星高度计观测，对这两个海域中尺度涡的统计特征、季节和年际变化进行了对比分析。结果表明，生成于热带东南印度洋和南海的中尺度涡数量均随其生命周期增长近似指数衰减，平均以0.2 m/s的速度向西或西南移动，但前者的平均半径更大，后者的平均振幅更强。在季节变化方面，涡动能均在北半球春季最小，在秋季最大，但热带东南印度洋涡旋生成数在夏−秋季最多，而南海北部在冬−春季最多。在年际变化方面，热带东南印度洋和南海北部涡旋活动均受到厄尔尼诺−南方涛动（ENSO）的影响，在厄尔尼诺年涡动能更强，而拉尼娜年涡动能更弱，但ENSO影响这两个海域中尺度涡的机制略有不同，前者主要通过调制印尼贯穿流，从而抑制或增强该海域斜压不稳定能量实现，而后者主要通过改变南海局地风场，从而产生风应力旋度异常实现。此外，热带东南印度洋中尺度涡还受到印度洋偶极子的影响，而南海北部中尺度涡则与印度洋偶极子之间相关较弱。
热带东南印度洋和南海北部均在地形和背景环流特征方面具有相似性，且均存在较为活跃的中尺度涡运动。本文基于卫星高度计观测，对这两个海域中尺度涡的统计特征、季节和年际变化进行了对比分析。结果表明，生成于热带东南印度洋和南海的中尺度涡数量均随其生命周期增长近似指数衰减，平均以0.2 m/s的速度向西或西南移动，但前者的平均半径更大，后者的平均振幅更强。在季节变化方面，涡动能均在北半球春季最小，在秋季最大，但热带东南印度洋涡旋生成数在夏−秋季最多，而南海北部在冬−春季最多。在年际变化方面，热带东南印度洋和南海北部涡旋活动均受到厄尔尼诺−南方涛动（ENSO）的影响，在厄尔尼诺年涡动能更强，而拉尼娜年涡动能更弱，但ENSO影响这两个海域中尺度涡的机制略有不同，前者主要通过调制印尼贯穿流，从而抑制或增强该海域斜压不稳定能量实现，而后者主要通过改变南海局地风场，从而产生风应力旋度异常实现。此外，热带东南印度洋中尺度涡还受到印度洋偶极子的影响，而南海北部中尺度涡则与印度洋偶极子之间相关较弱。
2024,
46(10):
50-64. doi: 10.12284/hyxb2024099
摘要:
受全球变暖的影响，近年来北冰洋大量多年冰被季节冰取代。本文基于冰龄、密集度和冰速卫星遥感数据，对波弗特海北断面（NB断面）、W150°断面、楚科奇海东断面（EC断面）和北极中部断面（CA断面）几个北冰洋代表断面的多年冰通量进行估算，结合大气再分析数据研究影响各断面1984-2021年冰通量变化的主要因素，并对多年冰输运中断发生的时间和原因进行了分析。结果显示，波弗特高压（BH）减弱对应着NB断面多年冰输运减弱和穿极漂流区（CA断面）的多年冰输运增强。在大气环流北极偶极子（DA）模态负位相时期，反气旋风场减弱，使东西伯利亚的南风减弱，导致EC断面的多年冰面积通量减小，经向风减弱使CA断面通量减小。但在2004年之后，波弗特环流区断面（NB和W150°断面）海冰通量和CA断面海冰通量与DA指数的相关性均减少。这主要是由于多年冰范围的不断内缩，使得断面多年冰通量呈现减小趋势，甚至出现中断现象，这使得多年冰面积通量周期发生改变。同时，冰速年际变化也可导致波弗特环流多年冰输运的中断。本研究发现这种情况通常发生在BH指数和DA指数负位相时期，但并不是所有BH指数和DA指数低于负标准差的月份都对应着发生多年冰输运中断的时间，当中断发生时，与普通BH负位相情形相比，风场距平的中心点更靠近北极点，与普通DA负位相情形相比，海平面气压正、负距平空间分布更加对称。
受全球变暖的影响，近年来北冰洋大量多年冰被季节冰取代。本文基于冰龄、密集度和冰速卫星遥感数据，对波弗特海北断面（NB断面）、W150°断面、楚科奇海东断面（EC断面）和北极中部断面（CA断面）几个北冰洋代表断面的多年冰通量进行估算，结合大气再分析数据研究影响各断面1984-2021年冰通量变化的主要因素，并对多年冰输运中断发生的时间和原因进行了分析。结果显示，波弗特高压（BH）减弱对应着NB断面多年冰输运减弱和穿极漂流区（CA断面）的多年冰输运增强。在大气环流北极偶极子（DA）模态负位相时期，反气旋风场减弱，使东西伯利亚的南风减弱，导致EC断面的多年冰面积通量减小，经向风减弱使CA断面通量减小。但在2004年之后，波弗特环流区断面（NB和W150°断面）海冰通量和CA断面海冰通量与DA指数的相关性均减少。这主要是由于多年冰范围的不断内缩，使得断面多年冰通量呈现减小趋势，甚至出现中断现象，这使得多年冰面积通量周期发生改变。同时，冰速年际变化也可导致波弗特环流多年冰输运的中断。本研究发现这种情况通常发生在BH指数和DA指数负位相时期，但并不是所有BH指数和DA指数低于负标准差的月份都对应着发生多年冰输运中断的时间，当中断发生时，与普通BH负位相情形相比，风场距平的中心点更靠近北极点，与普通DA负位相情形相比，海平面气压正、负距平空间分布更加对称。
2024,
46(10):
65-75. doi: 10.12284/hyxb2024103
摘要:
孔隙结构是影响海冰力学性质的重要细观物理特征。为探究融化海冰的细观结构，在渤海盛冰期采集平整冰，并置于低温恒温环境（−1.0℃）内恒温48 h，进行CT扫描观测。确定气体−冰体−卤水的CT值阈值为−310 HU和−30 HU，对冰样CT图像进行三值化分割，识别气体和卤水孔隙，分析孔隙的二维形态特征；在此基础上进行冰样孔隙的三维重构，分析孔隙的三维形态特征。观测发现沿冰厚方向，冰样扫描断面气体面积分数为5.00%～35.93%，卤水分布不连续，面积分数最大为0.06%。气体和卤水孔隙平行冰面方向的截面形状近似圆形，圆度大于0.60。扫描断面内气体孔隙等效圆直径为1.1～3.2 mm，卤水孔隙等效圆直径为0.2～2.0 mm，且发现孔隙等效圆直径与面积分数呈正相关，与圆度呈负相关。三维结构上，根据孔隙球度（Rsph）将气体孔隙分为4种典型形态：冠状孔隙（Rsph ≤ 0.25）、不规则孔隙（0.25 < Rsph ≤ 0.45）、条状孔隙（0.45 < Rsph ≤ 0.60）和球形孔隙（0.60 < Rsph ≤ 1.00）。其中，冠状孔隙单体体积最大[平均体积（11522.8 ± 5610.2 mm3）]且数量最少，球形孔隙尺寸最小（平均直径2.0 ± 1.1 mm）且数量最多。卤水孔隙分为卤水通道（0.45 < Rsph ≤ 0.60）和卤水胞（0.60 < Rsph ≤ 1.00）。卤水通道平均长度17.1 ± 12.1 mm，卤水胞平均直径1.5 ± 0.9 mm；卤水通道数量较少，但体积占比与卤水胞相当。
孔隙结构是影响海冰力学性质的重要细观物理特征。为探究融化海冰的细观结构，在渤海盛冰期采集平整冰，并置于低温恒温环境（−1.0℃）内恒温48 h，进行CT扫描观测。确定气体−冰体−卤水的CT值阈值为−310 HU和−30 HU，对冰样CT图像进行三值化分割，识别气体和卤水孔隙，分析孔隙的二维形态特征；在此基础上进行冰样孔隙的三维重构，分析孔隙的三维形态特征。观测发现沿冰厚方向，冰样扫描断面气体面积分数为5.00%～35.93%，卤水分布不连续，面积分数最大为0.06%。气体和卤水孔隙平行冰面方向的截面形状近似圆形，圆度大于0.60。扫描断面内气体孔隙等效圆直径为1.1～3.2 mm，卤水孔隙等效圆直径为0.2～2.0 mm，且发现孔隙等效圆直径与面积分数呈正相关，与圆度呈负相关。三维结构上，根据孔隙球度（Rsph）将气体孔隙分为4种典型形态：冠状孔隙（Rsph ≤ 0.25）、不规则孔隙（0.25 < Rsph ≤ 0.45）、条状孔隙（0.45 < Rsph ≤ 0.60）和球形孔隙（0.60 < Rsph ≤ 1.00）。其中，冠状孔隙单体体积最大[平均体积（
2024,
46(10):
76-87. doi: 10.12284/hyxb2024121
摘要:
最近10余年长江口北支入口处发育了新江心沙沙体，该沙体日渐淤涨，有堵塞北支入口的趋势。认识新江心沙发育后北支的水沙动力特征，有助于进一步辨识河道演化趋势。基于2023年1月和8月洪枯季大潮期间，沿北支河道多站位的同步水沙观测数据，分析表明：(1)洪季水动力强于枯季，北支水动力强于南北支分汊口，枯季下段水动力强于中上段，洪季反之。(2)新江心沙附近处悬沙浓度低，北支河道内中断悬沙浓度高，洪季悬沙浓度显著大于枯季。(3)北支输沙率大于新江心沙附近，新江心沙与周边水域的泥沙交换强度较小。(4)在人类活动影响下，束窄和淤浅的北支河道加剧了新江心沙的淤涨发育，高浊度的北支及涨潮优势为新江心沙的发育提供丰富的物源，北支涌潮上溯及南北支分汊口涨潮流相位差为新江心沙淤积提供了动力条件。这些认识可以解释新江心沙淤涨的泥沙来源和动力机制，可为北支河道治理提供科学依据。
最近10余年长江口北支入口处发育了新江心沙沙体，该沙体日渐淤涨，有堵塞北支入口的趋势。认识新江心沙发育后北支的水沙动力特征，有助于进一步辨识河道演化趋势。基于2023年1月和8月洪枯季大潮期间，沿北支河道多站位的同步水沙观测数据，分析表明：(1)洪季水动力强于枯季，北支水动力强于南北支分汊口，枯季下段水动力强于中上段，洪季反之。(2)新江心沙附近处悬沙浓度低，北支河道内中断悬沙浓度高，洪季悬沙浓度显著大于枯季。(3)北支输沙率大于新江心沙附近，新江心沙与周边水域的泥沙交换强度较小。(4)在人类活动影响下，束窄和淤浅的北支河道加剧了新江心沙的淤涨发育，高浊度的北支及涨潮优势为新江心沙的发育提供丰富的物源，北支涌潮上溯及南北支分汊口涨潮流相位差为新江心沙淤积提供了动力条件。这些认识可以解释新江心沙淤涨的泥沙来源和动力机制，可为北支河道治理提供科学依据。
2024,
46(10):
88-97. doi: 10.12284/hyxb2024109
摘要:
本文给出一个利用参数化公式快速计算稳态周期水波波面升高的方法。利用ABR三角级数近似表达稳态周期水波的波面升高，并通过自由表面边界条件数值计算得到ABR级数中的非线性参数数值。采用ABR级数的优点在于其形式简单、仅包含一个待定参数，便于研究该参数与波浪要素之间的参数化关系式，进而快速计算波面升高。针对不同波浪理论（Stokes波理论和椭圆余弦波理论）适用范围情况，将数值计算结果与Stokes波理论解析解、椭圆余弦波理论解析解以及傅里叶方法给出的数值精确解进行对比，讨论了新数值方法计算结果的适用性。此外，给出了利用波陡（深水情况）或厄塞尔数（非深水情况）计算ABR级数中非线性参数的拟合表达式，以便于通过当地波浪要素快速预报波面升高。最后，给出利用波面升高计算时均波浪非线性相关输沙率的方法，以便于实际工程应用。
本文给出一个利用参数化公式快速计算稳态周期水波波面升高的方法。利用ABR三角级数近似表达稳态周期水波的波面升高，并通过自由表面边界条件数值计算得到ABR级数中的非线性参数数值。采用ABR级数的优点在于其形式简单、仅包含一个待定参数，便于研究该参数与波浪要素之间的参数化关系式，进而快速计算波面升高。针对不同波浪理论（Stokes波理论和椭圆余弦波理论）适用范围情况，将数值计算结果与Stokes波理论解析解、椭圆余弦波理论解析解以及傅里叶方法给出的数值精确解进行对比，讨论了新数值方法计算结果的适用性。此外，给出了利用波陡（深水情况）或厄塞尔数（非深水情况）计算ABR级数中非线性参数的拟合表达式，以便于通过当地波浪要素快速预报波面升高。最后，给出利用波面升高计算时均波浪非线性相关输沙率的方法，以便于实际工程应用。
2024,
46(10):
98-107. doi: 10.12284/hyxb2024089
摘要:
随着海平面上升和风暴增强等气候变化的影响，快速准确地预报台风浪波高对于海岸保护和海洋灾害预防显得格外重要。本文首先基于TCWiSE模型生成大量的虚拟台风，利用SWAN数值模式计算台风期间测站处的有效波高，并构建台风浪样本数据库；然后对BO-LSTM神经网络模型的输入因素和超参数进行评估和选取，结合样本数据库对其进行训练和测试。结果表明：所构建的虚拟台风与历史台风具有很好的相似性，可以为台风浪波高智能预报模型的搭建提供充足的数据基础；所搭建的BO-LSTM模型可以快速实现单一站点处的台风浪波高智能预报，并具有媲美SWAN的预报精度，其在长时间预报场景中的预报精度显著优于RF模型和BPNN模型；将预报的未来台风数据添加到BO-LSTM模型的输入中，进一步提高了模型的预报精度和预报未来时长，其预报未来24 h的Bias、RMSE和R2分别为−0.102 m、0.494 m和0.855。研究成果为极端天气下台风浪的智能预报提供一种可行的实现途径。
随着海平面上升和风暴增强等气候变化的影响，快速准确地预报台风浪波高对于海岸保护和海洋灾害预防显得格外重要。本文首先基于TCWiSE模型生成大量的虚拟台风，利用SWAN数值模式计算台风期间测站处的有效波高，并构建台风浪样本数据库；然后对BO-LSTM神经网络模型的输入因素和超参数进行评估和选取，结合样本数据库对其进行训练和测试。结果表明：所构建的虚拟台风与历史台风具有很好的相似性，可以为台风浪波高智能预报模型的搭建提供充足的数据基础；所搭建的BO-LSTM模型可以快速实现单一站点处的台风浪波高智能预报，并具有媲美SWAN的预报精度，其在长时间预报场景中的预报精度显著优于RF模型和BPNN模型；将预报的未来台风数据添加到BO-LSTM模型的输入中，进一步提高了模型的预报精度和预报未来时长，其预报未来24 h的Bias、RMSE和R2分别为−0.102 m、0.494 m和0.855。研究成果为极端天气下台风浪的智能预报提供一种可行的实现途径。
2024,
46(10):
108-119. doi: 10.12284/hyxb2024097
摘要:
冬季海冰会极大影响辽东湾地区近岸工程建筑、石油平台、船舶航行等安全生产活动。星载合成孔径雷达不受天气影响且分辨率高，可用于辽东湾海冰灾害监测。本文在深度学习模型UNet++的基础上引入卷积注意力模块（CBAM），并使用交叉损失函数来优化模型，建立辽东湾Sentinel-1 SAR图像高精度海冰检测模型（AUNet++），并与PSPNet、Deeplabv3+、DAU-Net等多种深度学习方法进行对比。实验结果表明AUNet++海冰检测方法在OA、AA、MIoU、Kappa系数4种指标上分别达到了97.56%、97.53%、95.19%、95.07%，结果优于其他深度学习方法。该方法可以在高风速的干扰下对海冰边缘、光滑冰面完成精确海冰信息提取，能够为辽东湾地区的大范围、高精度海冰检测工作提供技术支撑。
冬季海冰会极大影响辽东湾地区近岸工程建筑、石油平台、船舶航行等安全生产活动。星载合成孔径雷达不受天气影响且分辨率高，可用于辽东湾海冰灾害监测。本文在深度学习模型UNet++的基础上引入卷积注意力模块（CBAM），并使用交叉损失函数来优化模型，建立辽东湾Sentinel-1 SAR图像高精度海冰检测模型（AUNet++），并与PSPNet、Deeplabv3+、DAU-Net等多种深度学习方法进行对比。实验结果表明AUNet++海冰检测方法在OA、AA、MIoU、Kappa系数4种指标上分别达到了97.56%、97.53%、95.19%、95.07%，结果优于其他深度学习方法。该方法可以在高风速的干扰下对海冰边缘、光滑冰面完成精确海冰信息提取，能够为辽东湾地区的大范围、高精度海冰检测工作提供技术支撑。
2024,
46(10):
120-129. doi: 10.12284/hyxb2024104
摘要:
洋区浮游植物水华是指浮游植物快速繁殖致使水体生物量升高的年际周期性现象，对海洋生物化学循环起着重要作用。然而，目前对全球海洋浮游植物水华时空变化特征及其对环境的响应机制仍需深入探究。本文基于2003−2022年MODIS-Aqua（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）的叶绿素a浓度产品，提取了全球海洋浮游植物水华指数（水华持续时间比和水华强度），分析了其时空变化特征、趋势和环境因子间的相关性。结果表明：全球海洋水华指数及其趋势变化的分布具有显著的季节差异和纬向差异，北半球高纬度海域的水华主要出现在4−10月，中低纬度海域的水华主要出现在11月至翌年3月，而南半球高纬度海域的水华往往开始于11月并持续至翌年3月，中低纬度海域的水华则主要出现在5−9月；水华持续时间比和水华强度主要在北太平洋中低纬海域存在下降趋势，在南半球中高纬海域存在上升趋势；水华指数的分布和趋势都受到环境因子的调控，其中海表面温度和光合有效辐射在高纬度海域对水华有促进作用，在中低纬海域对水华起抑制作用，而海表面风速在高纬度海域对水华起抑制作用，在中低纬度海域对水华起促进作用。
洋区浮游植物水华是指浮游植物快速繁殖致使水体生物量升高的年际周期性现象，对海洋生物化学循环起着重要作用。然而，目前对全球海洋浮游植物水华时空变化特征及其对环境的响应机制仍需深入探究。本文基于2003−2022年MODIS-Aqua（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）的叶绿素a浓度产品，提取了全球海洋浮游植物水华指数（水华持续时间比和水华强度），分析了其时空变化特征、趋势和环境因子间的相关性。结果表明：全球海洋水华指数及其趋势变化的分布具有显著的季节差异和纬向差异，北半球高纬度海域的水华主要出现在4−10月，中低纬度海域的水华主要出现在11月至翌年3月，而南半球高纬度海域的水华往往开始于11月并持续至翌年3月，中低纬度海域的水华则主要出现在5−9月；水华持续时间比和水华强度主要在北太平洋中低纬海域存在下降趋势，在南半球中高纬海域存在上升趋势；水华指数的分布和趋势都受到环境因子的调控，其中海表面温度和光合有效辐射在高纬度海域对水华有促进作用，在中低纬海域对水华起抑制作用，而海表面风速在高纬度海域对水华起抑制作用，在中低纬度海域对水华起促进作用。
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