2024年 第46卷 第9期
2024, 46(9): 1-13.
doi: 10.12284/hyxb2024082
摘要:
海南岛海岸以岬湾海滩为主，是我国重要的滨海旅游目的地，也是裂流引起滨海溺水事故的高发地。为研究海南岛岬湾海滩裂流的分布特征，从海南环岛54个岬湾海滩近20年的卫星影像中解译裂流的发生情况，统计裂流的分布特征，并与现场调查结果对比。结果表明：在区域分布上，海南岛东岸和南岸岬湾的裂流发生率明显大于西岸和北岸；在位置分布上，岬湾中部的海滩裂流数量高于两侧；在几何特征上，裂流的平均长度与平均宽度、平均间距均呈正相关，但裂流的平均宽度、平均数量与裂流间距均无显著相关性。波浪环境对裂流密度影响明显，表现为裂流密度随平均有效波高、平均波周期、平均入射波功率和平均入射波能的增加均减小。岬湾尺度对裂流发生数量影响明显，表现为岬湾宽度、岬湾凹入度和岬角长度与平均裂流数量均呈正相关，但岸线曲率与平均裂流数量无显著相关性。卫星影像解译裂流发生情况与现场调查结果和裂流风险评价模型的结果基本一致，相关结论可为海南岛海滩安全管理和裂流预警工作提供参考。
海南岛海岸以岬湾海滩为主，是我国重要的滨海旅游目的地，也是裂流引起滨海溺水事故的高发地。为研究海南岛岬湾海滩裂流的分布特征，从海南环岛54个岬湾海滩近20年的卫星影像中解译裂流的发生情况，统计裂流的分布特征，并与现场调查结果对比。结果表明：在区域分布上，海南岛东岸和南岸岬湾的裂流发生率明显大于西岸和北岸；在位置分布上，岬湾中部的海滩裂流数量高于两侧；在几何特征上，裂流的平均长度与平均宽度、平均间距均呈正相关，但裂流的平均宽度、平均数量与裂流间距均无显著相关性。波浪环境对裂流密度影响明显，表现为裂流密度随平均有效波高、平均波周期、平均入射波功率和平均入射波能的增加均减小。岬湾尺度对裂流发生数量影响明显，表现为岬湾宽度、岬湾凹入度和岬角长度与平均裂流数量均呈正相关，但岸线曲率与平均裂流数量无显著相关性。卫星影像解译裂流发生情况与现场调查结果和裂流风险评价模型的结果基本一致，相关结论可为海南岛海滩安全管理和裂流预警工作提供参考。
2024, 46(9): 14-28.
doi: 10.12284/hyxb2024076
摘要:
为了解渤海湾营养环境的长周期变化特征及关键影响因素，于2018年4月和6月在渤海湾湾口外侧海域（BH47）及渤海湾湾口（BH15）采集沉积物柱状样，对沉积物柱状样中总有机碳（TOC）、总氮（TN）、磷（P）、生物硅（BSi）的含量以及碳、氮稳定同位素组成（δ13C、δ15N）进行了分析，并结合气候和周围人类活动变化讨论以上参数的变化诱因。研究结果显示，两柱状样中TN含量自1980s起随时间呈现增加的变化趋势，与水体溶解无机氮（DIN）的长周期变化一致。污水排放、化肥施用和海水养殖是渤海湾氮的主要来源，其中农业化肥氮输入自2007年起有所下降，海水养殖和生活污水入海排放呈现持续上升的趋势。无机磷（IP）是沉积物中磷的主要存在形式，湾内的BH15柱中IP含量自1990s中期起呈现下降的趋势，湾口的BH47柱中IP含量呈现1970s后先减少，1990s起缓慢增加的变化趋势，两者均体现出明显的陆源输入特征。TOC/TN比值、δ13C值以及δ13C二端元混合模型对有机质来源的指示结果表明，渤海湾口及临近海域沉积物有机质受陆源输入和海洋自生共同影响，总体以海源有机质为主，自1990s起海源有机质贡献有所下降。与湾口的BH47柱相比，BH15柱更靠近近岸地区，受陆源输入的影响更显著，TN含量和陆源有机质贡献相对更高。本研究表明，为实现渤海湾水环境的有效治理，在对农业化肥的使用进行管制的同时，今后还需重点加强对海水养殖和生活污水入海排放的管控。
为了解渤海湾营养环境的长周期变化特征及关键影响因素，于2018年4月和6月在渤海湾湾口外侧海域（BH47）及渤海湾湾口（BH15）采集沉积物柱状样，对沉积物柱状样中总有机碳（TOC）、总氮（TN）、磷（P）、生物硅（BSi）的含量以及碳、氮稳定同位素组成（δ13C、δ15N）进行了分析，并结合气候和周围人类活动变化讨论以上参数的变化诱因。研究结果显示，两柱状样中TN含量自1980s起随时间呈现增加的变化趋势，与水体溶解无机氮（DIN）的长周期变化一致。污水排放、化肥施用和海水养殖是渤海湾氮的主要来源，其中农业化肥氮输入自2007年起有所下降，海水养殖和生活污水入海排放呈现持续上升的趋势。无机磷（IP）是沉积物中磷的主要存在形式，湾内的BH15柱中IP含量自1990s中期起呈现下降的趋势，湾口的BH47柱中IP含量呈现1970s后先减少，1990s起缓慢增加的变化趋势，两者均体现出明显的陆源输入特征。TOC/TN比值、δ13C值以及δ13C二端元混合模型对有机质来源的指示结果表明，渤海湾口及临近海域沉积物有机质受陆源输入和海洋自生共同影响，总体以海源有机质为主，自1990s起海源有机质贡献有所下降。与湾口的BH47柱相比，BH15柱更靠近近岸地区，受陆源输入的影响更显著，TN含量和陆源有机质贡献相对更高。本研究表明，为实现渤海湾水环境的有效治理，在对农业化肥的使用进行管制的同时，今后还需重点加强对海水养殖和生活污水入海排放的管控。
2024, 46(9): 14-26.
doi: 10.12284/hyxb2024116
摘要:
通过莱州湾4个站点沉积物柱样固相和孔隙水化学分析，揭示了Mn、Fe、S的成岩循环及其对陆源输入和人为扰动的响应。结果表明，水体富营养化未导致沉积物中有机碳富集，陆源低活性有机碳输入以及自然过程和人为扰动导致的沉积物强烈再悬浮致使沉积物有机碳含量和活性低，不利于硫酸盐还原，沉积物中总还原无机硫含量低（0.28～88 μmol/g）。孔隙水Mn2+主要来源于无定形或弱晶型锰氧化物的还原溶解，而MnCO3沉淀则是深部（>10 cm）孔隙水Mn2+消耗的主要机制。有机碳低活性以及沉积物强烈再悬浮有利于铁异化还原，该路径对有机碳厌氧矿化的平均贡献约为51%。在受黄河输入影响显著的站点（S6），动态的沉积环境促进了锰氧化还原，但抑制了铁和硫酸盐还原。莱州湾沉积物孔隙水Mn2+和Fe2+扩散通量位于其他受河流输入影响海域的低值端，这可归因于有机碳的低活性。
通过莱州湾4个站点沉积物柱样固相和孔隙水化学分析，揭示了Mn、Fe、S的成岩循环及其对陆源输入和人为扰动的响应。结果表明，水体富营养化未导致沉积物中有机碳富集，陆源低活性有机碳输入以及自然过程和人为扰动导致的沉积物强烈再悬浮致使沉积物有机碳含量和活性低，不利于硫酸盐还原，沉积物中总还原无机硫含量低（0.28～88 μmol/g）。孔隙水Mn2+主要来源于无定形或弱晶型锰氧化物的还原溶解，而MnCO3沉淀则是深部（>10 cm）孔隙水Mn2+消耗的主要机制。有机碳低活性以及沉积物强烈再悬浮有利于铁异化还原，该路径对有机碳厌氧矿化的平均贡献约为51%。在受黄河输入影响显著的站点（S6），动态的沉积环境促进了锰氧化还原，但抑制了铁和硫酸盐还原。莱州湾沉积物孔隙水Mn2+和Fe2+扩散通量位于其他受河流输入影响海域的低值端，这可归因于有机碳的低活性。
2024, 46(9): 29-37.
doi: 10.12284/hyxb2024112
摘要:
在全球变暖的背景下，北极出现了冻土退化、夏季海冰减少、陆地径流输入增加和沿岸侵蚀加剧等一系列变化。随着全球变暖，封存于冻土中的有机碳（Organic Carbon，OC）正在向海加速迁移和释放，这将影响北冰洋的碳循环的格局，但目前鲜有证据能直接证实这一推论。本文通过分析楚科奇海两根百年尺度沉积岩芯的木质素和碳同位素，讨论了其所埋藏的有机质的来源和剖面变化情况。结果显示楚科奇海柱状沉积物中的有机碳来源于陆生C3植物的草本组织和海洋源生产的混合贡献；沉积物中木质素的绝对含量Σ8呈现上升趋势，证明随着全球变暖，更多的陆源物质被输运到楚科奇海。本研究表明人类活动引起的全球变暖确实增加了冻土有机碳向海的迁移，陆源输入增强导致的木质素含量增加是百年尺度下全球变暖导致冻土融化增强的直接证据。
在全球变暖的背景下，北极出现了冻土退化、夏季海冰减少、陆地径流输入增加和沿岸侵蚀加剧等一系列变化。随着全球变暖，封存于冻土中的有机碳（Organic Carbon，OC）正在向海加速迁移和释放，这将影响北冰洋的碳循环的格局，但目前鲜有证据能直接证实这一推论。本文通过分析楚科奇海两根百年尺度沉积岩芯的木质素和碳同位素，讨论了其所埋藏的有机质的来源和剖面变化情况。结果显示楚科奇海柱状沉积物中的有机碳来源于陆生C3植物的草本组织和海洋源生产的混合贡献；沉积物中木质素的绝对含量Σ8呈现上升趋势，证明随着全球变暖，更多的陆源物质被输运到楚科奇海。本研究表明人类活动引起的全球变暖确实增加了冻土有机碳向海的迁移，陆源输入增强导致的木质素含量增加是百年尺度下全球变暖导致冻土融化增强的直接证据。
2024, 46(9): 38-51.
doi: 10.12284/hyxb2024090
摘要:
海洋中的膦酸酯（C-P键有机磷）是可供浮游植物利用的一种潜在磷源。甲藻自身无法直接利用膦酸酯，但是其共生细菌可将膦酸酯降解为磷酸盐，从而促进藻细胞的生长。然而，目前尚未有针对特定菌株的相关研究。本研究在2-氨基乙基膦酸（2-AEP）作为唯一磷源条件下对东海原甲藻进行培养，对其中的共生细菌进行分离纯化，初步得到5种细菌。基因组测序结果表明，其中一株尹氏菌属细菌Yoonia sp. PD-AEP-1中存在两种C-P裂解酶途径。通过藻菌共培养实验对菌株功能进行验证，结果显示，将藻细胞处理至磷饥饿状态之后，同时加入2-AEP与PD-AEP-1悬液，与只加2-AEP或只加细菌悬液的条件相比，藻细胞生长速率和体系内磷酸盐浓度显著升高，同时碱性磷酸酶活性及非光化学淬灭值则明显降低，表明PD-AEP-1具备将2-AEP降解为磷酸盐的能力，进而缓解了东海原甲藻细胞的磷限制状态，有效促进了藻细胞的生长。该研究表明，东海原甲藻共生细菌在降解膦酸酯从而为藻细胞提供磷源方面扮演着一定角色，这一过程很可能有助于东海原甲藻赤潮的暴发，凸显了海洋生态系统中藻−菌相互作用的重要性。
海洋中的膦酸酯（C-P键有机磷）是可供浮游植物利用的一种潜在磷源。甲藻自身无法直接利用膦酸酯，但是其共生细菌可将膦酸酯降解为磷酸盐，从而促进藻细胞的生长。然而，目前尚未有针对特定菌株的相关研究。本研究在2-氨基乙基膦酸（2-AEP）作为唯一磷源条件下对东海原甲藻进行培养，对其中的共生细菌进行分离纯化，初步得到5种细菌。基因组测序结果表明，其中一株尹氏菌属细菌Yoonia sp. PD-AEP-1中存在两种C-P裂解酶途径。通过藻菌共培养实验对菌株功能进行验证，结果显示，将藻细胞处理至磷饥饿状态之后，同时加入2-AEP与PD-AEP-1悬液，与只加2-AEP或只加细菌悬液的条件相比，藻细胞生长速率和体系内磷酸盐浓度显著升高，同时碱性磷酸酶活性及非光化学淬灭值则明显降低，表明PD-AEP-1具备将2-AEP降解为磷酸盐的能力，进而缓解了东海原甲藻细胞的磷限制状态，有效促进了藻细胞的生长。该研究表明，东海原甲藻共生细菌在降解膦酸酯从而为藻细胞提供磷源方面扮演着一定角色，这一过程很可能有助于东海原甲藻赤潮的暴发，凸显了海洋生态系统中藻−菌相互作用的重要性。
2024, 46(9): 52-63.
doi: 10.12284/hyxb2024110
摘要:
为探究河北省祥云湾人工鱼礁区浮游植物群落结构特征的时空变化规律，明确人工鱼礁区建设对浮游植物的养护效果及其与环境因子的关系，于2021年5月、8月、11月和2022年1月对祥云湾人工鱼礁区及对照区海域开展了网采浮游植物和关键环境因子季度调查。结果表明，4个季度共发现浮游植物3门39属70种，其中硅藻种类数最多（78.6%）；浮游植物丰度呈现显著季节变化，夏、秋季丰度最高，2处人工鱼礁区浮游植物的年平均丰度为313.5 × 104 cells/m3，是对照区浮游植物丰度的1.4倍；除春季外，人工鱼礁区浮游植物的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均高于对照区，且礁区春−夏和夏−秋季节礁区优势种更替率低于对照区，表明人工鱼礁区群落结构相比对照区更稳定；人工鱼礁区浮游植物主要类群的生物增量指数为0.9～3.6，特别是硅藻类群的生物增量指数平均达到1.8；Pearson相关性分析显示，浮游植物丰度主要受TP、TN、NH4-N、NO3-N和DIP的影响，且各季节之间存在显著差异。研究表明，人工鱼礁建设对浮游植物具有良好的养护效果，且养护效果主要与营养盐的时空变化密切相关。
为探究河北省祥云湾人工鱼礁区浮游植物群落结构特征的时空变化规律，明确人工鱼礁区建设对浮游植物的养护效果及其与环境因子的关系，于2021年5月、8月、11月和2022年1月对祥云湾人工鱼礁区及对照区海域开展了网采浮游植物和关键环境因子季度调查。结果表明，4个季度共发现浮游植物3门39属70种，其中硅藻种类数最多（78.6%）；浮游植物丰度呈现显著季节变化，夏、秋季丰度最高，2处人工鱼礁区浮游植物的年平均丰度为313.5 × 104 cells/m3，是对照区浮游植物丰度的1.4倍；除春季外，人工鱼礁区浮游植物的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均高于对照区，且礁区春−夏和夏−秋季节礁区优势种更替率低于对照区，表明人工鱼礁区群落结构相比对照区更稳定；人工鱼礁区浮游植物主要类群的生物增量指数为0.9～3.6，特别是硅藻类群的生物增量指数平均达到1.8；Pearson相关性分析显示，浮游植物丰度主要受TP、TN、NH4-N、NO3-N和DIP的影响，且各季节之间存在显著差异。研究表明，人工鱼礁建设对浮游植物具有良好的养护效果，且养护效果主要与营养盐的时空变化密切相关。
2024, 46(9): 64-72.
doi: 10.12284/hyxb2024092
摘要:
猛水蚤是分布广泛的小型底栖桡足类，在珊瑚礁区的礁石表生藻席中尤为丰富，由于其生境特殊性，目前对发育过程、培养条件的研究较少。本研究于2023年夏季在海南三亚鹿回头珊瑚礁区采集礁石表生藻席，从中分离出一种猛水蚤，经形态学鉴定其属于罗格尼猛水蚤属（Robertgurneya sp.）。在实验室内对其基本发育过程进行观察和记录，并研究了不同饵料培养方式（单种藻和混合藻）对其发育过程的影响。结果显示，罗格尼猛水蚤的成体体长为0.5～0.7 mm，生命周期为61～68 d。单次怀卵量、产卵次数、繁殖周期和生命周期在不同饵料培养下没有显著差异，但在混合藻培养下，罗格尼猛水蚤在胚胎发育期的平均卵径、孵化率、幼体存活率、无节幼虫Ⅵ期的最大体长明显高于单种藻培养组（p < 0.05），且其胚胎发育阶段和桡足幼体期的累计发育时间明显较短（p < 0.05）。研究结果表明，该猛水蚤具有较短的生命周期和较强的繁殖能力，鉴于藻席中存在丰富的底栖微藻和有机碎屑，栖息其中的猛水蚤可能能够为珊瑚礁小型鱼类等捕食者提供巨大的潜在食物资源，因此在珊瑚礁生态系统的物质循环和能量流通中发挥着重要的作用。
猛水蚤是分布广泛的小型底栖桡足类，在珊瑚礁区的礁石表生藻席中尤为丰富，由于其生境特殊性，目前对发育过程、培养条件的研究较少。本研究于2023年夏季在海南三亚鹿回头珊瑚礁区采集礁石表生藻席，从中分离出一种猛水蚤，经形态学鉴定其属于罗格尼猛水蚤属（Robertgurneya sp.）。在实验室内对其基本发育过程进行观察和记录，并研究了不同饵料培养方式（单种藻和混合藻）对其发育过程的影响。结果显示，罗格尼猛水蚤的成体体长为0.5～0.7 mm，生命周期为61～68 d。单次怀卵量、产卵次数、繁殖周期和生命周期在不同饵料培养下没有显著差异，但在混合藻培养下，罗格尼猛水蚤在胚胎发育期的平均卵径、孵化率、幼体存活率、无节幼虫Ⅵ期的最大体长明显高于单种藻培养组（p < 0.05），且其胚胎发育阶段和桡足幼体期的累计发育时间明显较短（p < 0.05）。研究结果表明，该猛水蚤具有较短的生命周期和较强的繁殖能力，鉴于藻席中存在丰富的底栖微藻和有机碎屑，栖息其中的猛水蚤可能能够为珊瑚礁小型鱼类等捕食者提供巨大的潜在食物资源，因此在珊瑚礁生态系统的物质循环和能量流通中发挥着重要的作用。
2024, 46(9): 73-87.
doi: 10.12284/hyxb2024094
摘要:
为了解广西涠洲岛海域浮游动物群落结构与环境因子的关系，探究海岛附近海域浮游动物群落季节变化规律，于2022年1月（冬）、4月（春）、8月（夏）、11月（秋）对广西涠洲岛海域的浮游动物进行采样，分析浮游动物种类组成、丰度、生物量和优势种在4个季节间的变化特征及其主要环境影响因素。全年4个季节共鉴定出浮游动物224种（类），包括浮游幼虫25种（类），隶属于18个类群，以桡足类最多（78种），水螅水母类次之（35种）。浮游动物种类数量呈现出春>秋>冬>夏的季节变化特征，种类组成上呈现春>冬>秋>夏的季节变化特征，优势类群在季节上存在桡足类−赤潮生物和胶质性生物−毛颚类−桡足类的更替现象，浮游动物群落结构季节变化特征明显。浮游动物的年平均丰度和生物量分别为（246.50 ± 158.75）ind./m3和（126.08 ± 192.27）mg/m3，春季的丰度和生物量均最高（712.80 ± 630.28）ind./m3和（367.79 ± 264.33）mg/m3，冬季的丰度最低（62.29 ±29.56）ind./m3，夏季的生物量最低（35.48 ± 19.88）mg/m3，丰度和生物量均存在明显的季节变化。RDA结果显示水温、盐度、营养盐和叶绿素a是影响广西涠洲岛海域浮游动物群落结构季节变化的主要环境因素，海洋季风引起水团发生季节性变化驱动着浮游动物优势种的演替。研究海域浮游动物的重要类群桡足类丰度季节变化特征与布氏鲸在涠洲岛海域的迁徙规律吻合，表明渔业基础饵料生物影响着布氏鲸的迁徙活动。此外，春季原生动物和胶质性生物大量增殖生长引起桡足类优势度下降的现象对涠洲岛海域产生的生态影响值得关注与探究。
为了解广西涠洲岛海域浮游动物群落结构与环境因子的关系，探究海岛附近海域浮游动物群落季节变化规律，于2022年1月（冬）、4月（春）、8月（夏）、11月（秋）对广西涠洲岛海域的浮游动物进行采样，分析浮游动物种类组成、丰度、生物量和优势种在4个季节间的变化特征及其主要环境影响因素。全年4个季节共鉴定出浮游动物224种（类），包括浮游幼虫25种（类），隶属于18个类群，以桡足类最多（78种），水螅水母类次之（35种）。浮游动物种类数量呈现出春>秋>冬>夏的季节变化特征，种类组成上呈现春>冬>秋>夏的季节变化特征，优势类群在季节上存在桡足类−赤潮生物和胶质性生物−毛颚类−桡足类的更替现象，浮游动物群落结构季节变化特征明显。浮游动物的年平均丰度和生物量分别为（246.50 ± 158.75）ind./m3和（126.08 ± 192.27）mg/m3，春季的丰度和生物量均最高（712.80 ± 630.28）ind./m3和（367.79 ± 264.33）mg/m3，冬季的丰度最低（62.29 ±29.56）ind./m3，夏季的生物量最低（35.48 ± 19.88）mg/m3，丰度和生物量均存在明显的季节变化。RDA结果显示水温、盐度、营养盐和叶绿素a是影响广西涠洲岛海域浮游动物群落结构季节变化的主要环境因素，海洋季风引起水团发生季节性变化驱动着浮游动物优势种的演替。研究海域浮游动物的重要类群桡足类丰度季节变化特征与布氏鲸在涠洲岛海域的迁徙规律吻合，表明渔业基础饵料生物影响着布氏鲸的迁徙活动。此外，春季原生动物和胶质性生物大量增殖生长引起桡足类优势度下降的现象对涠洲岛海域产生的生态影响值得关注与探究。
2024, 46(9): 101-108.
doi: 10.12284/hyxb2024100
摘要:
为探讨气候变化对长鳍金枪鱼渔获量的影响，利用中西太平洋渔业委员会统计的1960−2021年太平洋长鳍金枪鱼年度渔获量和对应的厄尔尼诺指标（Niño1+2、Niño3、Niño4以及Niño3.4）、南方涛动指数（SOI）、北大西洋涛动（NAO）、太平洋年代际涛动（PDO）、北太平洋指数（NPI）以及全球海气温度异常指标（dT）等月度数据，采用BP神经网络和变量敏感性分析法探讨了低频气候因子与长鳍金枪鱼渔获量的关系；构建了结构为6-8-1的最优BP神经网络模型，对长鳍金枪鱼渔获量进行了预测。结果表明，Niño1+2、SOI、NAO、PDO、NPI、dT为影响长鳍金枪鱼渔获量相对独立的气候因子，其对应的最佳滞后阶数依次为8年、2年、9年、0年、9年、3年。Niño1+2、SOI、NAO为影响长鳍金枪鱼渔获量的关键气候因子。长鳍金枪鱼渔获量预测值和实际值差值与实际值的比值自1971年后基本维持在15%以内，预测值与实际值变化趋势基本一致，模型拟合效果良好。
为探讨气候变化对长鳍金枪鱼渔获量的影响，利用中西太平洋渔业委员会统计的1960−2021年太平洋长鳍金枪鱼年度渔获量和对应的厄尔尼诺指标（Niño1+2、Niño3、Niño4以及Niño3.4）、南方涛动指数（SOI）、北大西洋涛动（NAO）、太平洋年代际涛动（PDO）、北太平洋指数（NPI）以及全球海气温度异常指标（dT）等月度数据，采用BP神经网络和变量敏感性分析法探讨了低频气候因子与长鳍金枪鱼渔获量的关系；构建了结构为6-8-1的最优BP神经网络模型，对长鳍金枪鱼渔获量进行了预测。结果表明，Niño1+2、SOI、NAO、PDO、NPI、dT为影响长鳍金枪鱼渔获量相对独立的气候因子，其对应的最佳滞后阶数依次为8年、2年、9年、0年、9年、3年。Niño1+2、SOI、NAO为影响长鳍金枪鱼渔获量的关键气候因子。长鳍金枪鱼渔获量预测值和实际值差值与实际值的比值自1971年后基本维持在15%以内，预测值与实际值变化趋势基本一致，模型拟合效果良好。
2024, 46(9): 109-119.
doi: 10.12284/hyxb2024106
摘要:
溢油是海洋生态环境监测的重点对象。合成孔径雷达、光学遥感与热红外遥感等卫星技术开展海洋溢油监测的机理已得到阐明，发挥多源遥感的技术特点和应用优势，实现海洋溢油的精准监测与量化评估，为海洋环境保护提供重要的技术支撑。2021年4月27日巴拿马籍“义海”轮与利比亚籍“交响乐”油轮在青岛外海发生碰撞，导致约9400 t船载货油泄漏入海。本文利用多源卫星遥感数据，监测并分析了该事故海域的溢油污染覆盖状况及其乳化溢油分布特征。基于溢油多源遥感响应机理与响应特征，优化了多源卫星遥感数据的处理流程，实现了溢油覆盖区域的识别与多种溢油污染类型的分类。结果表明：2021年5月1日至5月22日，“交响乐”轮溢油污染事件累积溢油像元覆盖面积为2368.7 km2，其中乳化溢油像元覆盖面积为1019.3 km2，乳化油面积占比达43.0%，单日最大溢油像元面积达734 km2；多源遥感监测结果可以互为验证，光学遥感更具备识别不同溢油污染的能力，其中乳化溢油代表了污染危害的关键所在，从而提高了海洋溢油污染的监测评估精度，为溢油污染事件的危害评估与精细化监测提供可靠的技术与方法参考。
溢油是海洋生态环境监测的重点对象。合成孔径雷达、光学遥感与热红外遥感等卫星技术开展海洋溢油监测的机理已得到阐明，发挥多源遥感的技术特点和应用优势，实现海洋溢油的精准监测与量化评估，为海洋环境保护提供重要的技术支撑。2021年4月27日巴拿马籍“义海”轮与利比亚籍“交响乐”油轮在青岛外海发生碰撞，导致约
2024, 46(9): 120-130.
doi: 10.12284/hyxb2024096
摘要:
造礁珊瑚识别对于珊瑚礁生态系统的保护与监测具有重要意义。深度学习作为图像识别的前沿技术，在珊瑚识别领域逐渐得到应用。然而，其识别性能仍然面临挑战。其中，数据集中类别间样本数量不平衡和数据多样性欠缺是两个主要问题。前者使得深度学习模型在特征提取过程中更偏向于样本数较多的类，对少数类（尤其是濒危珊瑚）的学习能力不足进而影响其识别准确度。后者因为数据缺乏多样性使得模型无法充分学习各种珊瑚特征，进而限制了特征提取的能力。鉴于此，本文提出了一种融合类别数量自适应深度数据增强和迁移学习的造礁珊瑚类型识别方法。针对第一个问题，本文利用识别结果评价指标F1-score定义的数据生成量化公式对原始深度数据增强方法DeepSMOTE进行改进，提出了类别数量自适应的深度数据增强方法DeepSMOTE-F1。该方法根据每类珊瑚的识别结果自适应地增强其样本数量，确保模型充分学习各类珊瑚特征。针对第二个问题，利用迁移学习强化了模型的提取能力。实验结果表明，在RSMAS、EILAT和EILAT2这3个代表性珊瑚识别数据集上，相较于原始DeepSMOTE，本文提出的DeepSMOTE-F1识别准确率分别提升了2.88%、0.39%和1.54%；与现有的珊瑚智能识别方法相比，准确率分别提升了0.76%、1.40%和1.30%。
造礁珊瑚识别对于珊瑚礁生态系统的保护与监测具有重要意义。深度学习作为图像识别的前沿技术，在珊瑚识别领域逐渐得到应用。然而，其识别性能仍然面临挑战。其中，数据集中类别间样本数量不平衡和数据多样性欠缺是两个主要问题。前者使得深度学习模型在特征提取过程中更偏向于样本数较多的类，对少数类（尤其是濒危珊瑚）的学习能力不足进而影响其识别准确度。后者因为数据缺乏多样性使得模型无法充分学习各种珊瑚特征，进而限制了特征提取的能力。鉴于此，本文提出了一种融合类别数量自适应深度数据增强和迁移学习的造礁珊瑚类型识别方法。针对第一个问题，本文利用识别结果评价指标F1-score定义的数据生成量化公式对原始深度数据增强方法DeepSMOTE进行改进，提出了类别数量自适应的深度数据增强方法DeepSMOTE-F1。该方法根据每类珊瑚的识别结果自适应地增强其样本数量，确保模型充分学习各类珊瑚特征。针对第二个问题，利用迁移学习强化了模型的提取能力。实验结果表明，在RSMAS、EILAT和EILAT2这3个代表性珊瑚识别数据集上，相较于原始DeepSMOTE，本文提出的DeepSMOTE-F1识别准确率分别提升了2.88%、0.39%和1.54%；与现有的珊瑚智能识别方法相比，准确率分别提升了0.76%、1.40%和1.30%。
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