生态因子在黄海绿潮生消过程中的作用

白雨; 赵亮; 刘境舟

doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2019.08.009

生态因子在黄海绿潮生消过程中的作用

doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2019.08.009

白雨^1,,
赵亮^1, ,,
刘境舟¹

天津科技大学海洋与环境学院，天津 300457

基金项目: 国家重点研发计划项目（2016YFC1401602）；国家自然科学基金（41876018）。

详细信息

作者简介:
白雨（1996—），男，天津市人，研究方向为海洋生态学。E-mail：baiyu@mail.tust.edu.cn

通讯作者:
赵亮（1975—），教授，从事海洋生态系统动力学研究。E-mail：zhaoliang@ouc.edu.cn

中图分类号: X55
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出版历程
- 收稿日期: 2018-12-28
- 修回日期: 2019-03-13
- 网络出版日期: 2021-04-21
- 刊出日期: 2019-08-25

The role of ecological factors in the progress of the green tide in the Yellow Sea

Bai Yu^1
,,
Zhao Liang^{1
, ,},
Liu Jingzhou¹

College of Marine and Environmental Sciences, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China

摘要

摘要: 2008–2017年南黄海海域连续10 a发生绿潮，影响周边沿海城市养殖、旅游和航运安全等。研究绿潮生消过程及其影响因素对于理解黄海绿潮分布特征，开展绿潮灾害的预防与治理有重要意义。本文主要采用MODIS L1B数据，通过归一化植被指数提取绿潮信息。根据逐年绿潮覆盖面积的变化特征，将绿潮生消过程分为3个阶段：触发阶段、快速发展阶段、消衰阶段，分析了海表温度、降水和光照在绿潮生消过程中的作用。结果表明：在触发阶段，温度达到15°C后，有效降水可以刺激绿潮的触发，在降水后的半个月内可以通过MODIS影像发现绿潮。在快速发展阶段，绿潮所在位置海表面温度为16～21°C，适宜绿潮的快速生长；太阳短波辐射集中在250～280 W/m²范围内；降水量是影响绿潮生长规模的一个重要因素，降水量少时绿潮覆盖面积峰值明显较小，而出现绿潮覆盖面积最大值的2016年降水量也极高。在消衰阶段，海表温度上升至22～26°C，绿潮在卫星影像中消失时，平均海表温度超过26°C，最高温度可达27.48°C，较高的海表面温度是导致绿潮消亡的主要原因之一；太阳短波辐射集中在240～260 W/m²，略低于快速发展阶段光照范围；降水量在该阶段相对充足不再影响绿潮的生长。
- 绿潮 /
- 生消 /
- 海表温度 /
- 光照 /
- 降水量 /
- 南黄海
Abstract: The green tide occurred in the South Yellow Sea for 10 a from 2008 to 2017, affecting aquaculture, tourism and the safety of shipping in surrounding coastal cities. Studying the progress of the green tide and their influencing factors are of vital significance for understanding the distribution characteristics of the green tide in the South Yellow Sea and for preventing and controlling the green tide disaster. MODIS L1B data is used in this paper and normalized difference vegetation index is applied to extract related information of the green tide. According to the variation characteristics of the coverage area of the green tide, the whole progress of the green tide is divided into three stages: trigger stage, fast development stage and depletion stage. And the effects of sea surface temperature, precipitation and short-wave radiation on the variation of the green tide were analyzed. The results show that in the trigger stage, when the temperature is over 15℃, effective precipitation can stimulate the triggering of the green tide. The green tide can be detected by MODIS image within half a month following the effective precipitation. In the fast development stage, the sea surface temperature at the location of the green tide is 16–21℃, which is suitable for the rapid growth of the green tide. The solar short-wave radiation is concentrated in the range of 250～280 W/m², and the precipitation is important for the growth of the green tide during this stage. The peak coverage area of the green tide is low when precipitation is small, while the precipitation is extremely high in 2016 when the peak coverage area is the largest. During the depletion stage, the sea surface temperature rises to 22–26℃. When the green tide disappears, the average sea surface temperature exceeds 26℃, and the highest temperature reaches 27.48℃. The high sea surface temperature is one of the main factors for the demise of the green tide. The solar short-wave radiation is concentrated at 240–260 W/m², which is slightly lower than that in the fast development stage. The precipitation is relatively sufficient in this stage and no longer affects the growth of the green tide.
- green tide /
- outbreak and extinction /
- sea surface temperature /
- short-wave radiation /
- precipitation /
- south Yellow Sea

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图 1 黄海绿潮覆盖面积季节和年际变化

Fig. 1 Seasonal and interannual variations of the green tide coverage in the Yellow Sea

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图 2 绿潮首次出现时间和位置

Fig. 2 The first appearing time and location of the green tide

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图 3 2016年绿潮触发前温度与降水变化

Fig. 3 The variations of temperature and precipitation before the green tide trigger in 2016

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图 4 绿潮快速发展阶段密集分布区域

Fig. 4 The distribution of intensive areas in the rapid development stage of green tide

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图 5 快速发展阶段绿潮覆盖面积与密集区降水量的相关分析

Fig. 5 Correlation of the green tide coverage area and precipitation in intensive areas in the rapid development stage of green tide

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图 6 绿潮消衰阶段研究区域

Fig. 6 The study areas in the green tide depletion stage

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图 7 绿潮发展、消衰阶段与末次观测到绿潮时海表面温度

Fig. 7 The sea surface temperature in the green tide fast development and depletion stages and at the last observation of the green tide

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表 1 2008–2017年温度、降水与绿潮触发关系

Tab. 1 The relationship between temperature, precipitation and the green tide trigger from 2008 to 2017

年份	降水日期	温度达到15℃日期	降水与适宜温度的间隔天数/d	是否为有效降水	绿潮出现日期	首次有效降水与绿潮首发的间隔天数/d
2008	5月4日	5月11日	7	√	5月15日	11
2009	4月20日	5月7日	17	×	5月26日	10
	5月16日		9	√
	5月20日		13	√
2010	4月18日	5月14日	26	×	6月3日	17
	4月19日		25	×
	4月21日		23	×
	5月17日		3	√
	5月22日		8	√
2011	5月11日	5月10日	1	√	5月27日	16
2012	4月21日	5月7日	16	×	5月6日	12
	4月24日	5月7日	13	√	5月6日	12
2013	5月9日	5月12日	3	√	5月21日	12
2014	4月26日	5月11日	15	√	5月12日	16
	5月11日	5月11日	0	√	5月12日	16
2015	5月2日	5月11日	9	√	5月14日	12
2016	4月16日	5月8日	22	×	5月11日	14
	4月20日		18	×
	4月27日		11	√
	5月2日		6	√
	5月10日		2	√
2017	5月4日	5月7日	3	√	5月13日	9
	5月8日		1	√
	5月12日		5	√

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表 2 2008–2017年绿潮快速增加阶段绿潮密集区域内海表面温度、太阳短波辐射、降水统计表

Tab. 2 Sea surface temperature, solar short-wave radiation, and precipitation in the intensive areas in the fast development stage of green tide from 2008 to 2017

快速发展阶段时间	海表面温度/℃	太阳短波辐射/W·m^–2	降水量/mm
2008 5月20日至6月25日	17.38	258.89	131.81
2009 5月31日至7月2日	20.39	276.84	41.11
2010 6月5日至7月6日	20.66	275.34	49.03
2011 5月28日至6月13日	17.52	276.40	14.15
2012 5月3日至6月12日	16.75	282.09	7.86
2013 5月21日至6月20日	17.42	259.60	103.72
2014 5月15日至6月18日	17.75	266.58	101.49
2015 5月16日至6月12日	17.51	272.49	37.81
2016 5月17日至6月25日	18.72	252.12	131.70
2017 5月19日至6月9日	18.30	284.89	20.22

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表 3 2008–2017年绿潮消衰阶段研究区域内海表面温度、太阳短波辐射、降水统计

Tab. 3 Sea surface temperature, solar shortwave radiation, and precipitation within the study areas in the green tide depletion stage from 2008 to 2017

衰退时间	海表面温度/℃	太阳短波辐射/W·m^–2	降水量/mm
2008年7月6日至8月9日	24.29	235.68	131.10
2009年7月2日至8月13日	24.56	239.41	181.66
2010年7月6日至8月8日	25.46	254.23	94.77
2011年7月4日至8月4日	23.38	211.44	268.90
2012年6月20日至8月6日	23.75	249.93	201.95
2013年7月5日至8月8日	25.08	241.53	104.59
2014年7月3日至8月15日	24.66	244.85	85.06
2015年7月1日至8月14日	24.79	241.47	142.87
2016年7月2日至7月29日	24.72	246.71	84.22
2017年6月9日至7月11日	22.50	262.97	93.56

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