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近10 a黃海滸苔綠潮時空分布特征分析

2022-01-18 09:32何恩業季軒梁黃洪輝王丹郭茂華高姍楊靜
海洋預報 2021年6期
關鍵詞:歷年黃海海域

何恩業,季軒梁,黃洪輝,王丹,郭茂華,高姍,楊靜

(1.國家海洋環境預報中心自然資源部海洋災害預報技術重點實驗室,北京100081;2.中國水產科學研究院南海水產研究所,廣東廣州510300;3.廣東省漁業生態環境重點實驗室,廣東廣州510300;4.農業農村部南海漁業資源開發利用重點實驗室,廣東廣州510300;5.國家衛星海洋應用中心,北京100081;6.自然資源部空間海洋遙感與應用研究重點實驗室,北京100081)

1 引言

近13 a來,我國黃海中南部海域每年都會發生大規模滸苔綠潮災害,給江蘇和山東沿海地區的水產養殖、海運交通、水上活動和生態環境造成重大影響[1-2]。當前國內外眾多學者針對黃海滸苔開展了多角度的研究與分析,主要集中在3類:一是基于黃海滸苔藻類的生物學特性以及物理和化學等環境條件對滸苔暴發機制進行內外因研究與分析[3-11];二是利用衛星遙感監測、現場定量觀測、分子生物學和遺傳學以及數值模擬方法等對黃海漂浮滸苔進行溯源研究[12-16];三是滸苔的早期預警與發展趨勢研究,即利用衛星遙感、無人機以及現場船舶等手段對滸苔規模、分布區域和密集度等進行觀測,基于海洋大氣環流條件以及理化要素指標變動狀況對滸苔漂移路徑和發展趨勢進行預測預警[17-24]。

黃海滸苔每年的生長消亡過程較為類似,但是歷年暴發時間、災害時長、發展規模、漂移路徑和影響岸段均有所差異[25],分析黃海滸苔時空分布狀況和發展變化趨勢對控制和治理滸苔災害具有重要意義[26]。部分學者對此開展了相關研究工作[27-32],但多針對于個別年份的分析,又因數據的不連續性,鮮有學者從長時間序列角度研究分析黃海滸苔時空分布及演變規律。本文利用2010—2019年黃海滸苔成災期間的業務化衛星遙感連續監測資料,對黃海滸苔暴發期間生長消亡過程的年際變化、季節變化、暴發源地、歷年漂移路徑特征、發展規模及影響區域進行長時間尺度和多角度的分析和對比,以期為黃海滸苔的監測預警和應急治理提供理論依據與科學參考。

2 數據來源

黃海滸苔綠潮資料來源于2010—2019年《國家衛星海洋應用中心綠潮遙感監測通報》中發布的基于HY-1B/1C、Aqua/Terra和GF系列等多源衛星數據對黃東海海域進行的業務化綠潮遙感影像反演結果,監測通報為1次/d,衛星遙感解譯區域范圍為119°~125°E,32°~38°N,信息包含黃海綠潮監測的時間、覆蓋面積、分布面積和影響區域等,部分衛星遙感監測相關參數見表1。本文基于衛星遙感數據對近10 a黃海滸苔災害的時空分布特征和演變規律進行分析研判。

表1 黃海滸苔綠潮衛星遙感監測相關參數

3 黃海滸苔生長和消亡的時間變化過程特征分析

為了便于統計和分析,本文參考相關文獻對部分術語做了規定[25,32-33]:滸苔暴發時間指歷年衛星遙感首次發現黃海滸苔的時間;滸苔盛期指歷年黃海滸苔覆蓋面積首次超過100 km2—最后一次超過100 km2的時間跨度(單位:d);滸苔峰值指滸苔最大覆蓋面積;滸苔消亡(結束)指歷年衛星遙感最后一次發現黃海滸苔的時間;滸苔消衰期指從滸苔盛期結束起至消亡(結束)時間。

本文利用近10 a基于多源衛星數據反演的黃海滸苔相關信息,統計了歷年滸苔暴發時間、峰值時間、結束時間、災害持續時長、盛期開始時間、盛期結束時間和盛期持續時長等相關信息(見表2),發現黃海滸苔成災期間主要經歷“暴發→發展→盛期→消衰→結束”幾個階段,滸苔生長和消亡過程所引起的綠潮規模變化在每年均表現為單峰規律[33]。

表2 2010—2019年衛星遙感監測的黃海滸苔災害發生情況

3.1 黃海滸苔年際變化特征

3.1.1 滸苔暴發時間

近10 a統計顯示,黃海滸苔災害一般在5月中旬—下旬暴發,衛星首次發現滸苔綠潮的覆蓋面積均值為14.6 km2。2017年滸苔暴發時間最早,衛星于5月10日首次在鹽城附近海域(121.39°~122.11°E,34.35°~34.50°N)監測到斑塊狀滸苔分布,覆蓋面積和分布面積分別為1 km2和740 km2。2013和2014年滸苔暴發也偏早,分別為5月11日和5月13日。2018年滸苔暴發時間最晚,衛星于5月31日首次在連云港附近海域(120.45°~121.2°E,34.5°~34.9°N)監測到斑塊狀滸苔分布,覆蓋面積和分布面積分別為8.9 km2和1 930 km2,6月1日衛星又在鹽城東南部海域(121.1°~122.1°E,32.75°~33.7°N)監測到新的滸苔斑塊分布,當日總覆蓋面積達137 km2。對比顯示,6月1日滸苔面積突然增大并不是5月31日滸苔斑塊的快速增殖擴張所致,而是在其他海域有新滸苔斑塊生成。此外,2011年滸苔暴發時間也偏晚,為5月27日。白雨等[8]研究發現當水溫達到適宜滸苔微觀繁殖體萌發的15℃后,前后半月內的有效降水向海水中輸入大量營養鹽,其中綠潮生長所需的痕量元素如Fe等對觸發黃海綠潮起到關鍵性作用。朱明等[10]指出,蘇北沙洲區沿岸徑流眾多,淡水攜帶大量氮磷等營養鹽間歇性入海,導致海水富營養化并伴隨著鹽度的周期性波動,而低鹽利于滸苔對氮源的高效吸收和快速生長。每年水溫和有效降水的差異造成了黃海滸苔暴發時間的不同,以2017年為例,江蘇鹽城海域水溫于5月7日達到15℃,在5月4日和8日均出現大氣降水,滸苔在5月10日暴發[8,25]。張清春等[12]調查發現綠藻微觀繁殖體在蘇北淺灘區廣泛分布,并附著在紫菜養殖筏架上萌發成長,每年4月底—5月紫菜機械式收割,造成養殖筏架梗繩附生滸苔綠藻大量入海[15]。歷年養殖設備回收進程的差異會對滸苔暴發規模產生影響,2018年養殖設備回收較晚,推測是導致當年滸苔暴發時間偏晚的重要因素之一。此外,江蘇鹽城近海6月份平均海溫為19~22℃,正處于滸苔最佳生長的溫度區間,蘇北淺灘廣泛分布的綠藻微觀繁殖體及附著在紫菜養殖筏架和梗繩上的綠藻快速、持續且大量生長,導致2018年滸苔進入盛期用時也較短。

3.1.2 滸苔盛期

黃海滸苔暴發后,適宜的氣溫、海溫和營養鹽條件[31,34]造成滸苔快速連續增長,覆蓋面積不斷擴大,10~20 d后黃海滸苔覆蓋面積超過100 km2,進入盛期(見表2和圖1)。統計顯示,歷年滸苔災害盛期平均持續時長為48 d,其中,2017年黃海滸苔最早進入盛期,為5月21日,2011年最晚進入盛期,為6月12日;2012年黃海滸苔最早結束盛期,為6月22日,2018年最晚結束盛期,為8月2日;2014年和2018年滸苔盛期持續時間均在60 d以上,2012年滸苔盛期持續時間最短,僅為31 d。郭麗娜等[17]研究發現,在連續的雨霧天氣過后,相對濕度驟降、日照時數增加且海表溫度在18~25℃時,滸苔會進入面積最大的旺盛階段。辛蕾等[33]認為溫度和鹽度對綠潮生命周期變化具有重要影響,其中,溫度是影響綠潮生理狀態的重要因素之一,水溫在20~25℃時綠潮覆蓋面積處于較高水平,水溫超過25℃且鹽度下降時,綠潮覆蓋面積呈現下降趨勢。通過對2014—2017年統計分析發現,水溫保持在20~25℃時段最長的為2014年,最短的為2017年。何世鈞等[19]在綠潮災害預測主導因子的研究中發現,溫度對綠潮藻生存影響所占權重最高,其值變化直接影響綠潮覆蓋面積的變動狀況。

圖1 近10 a黃海滸苔每旬最大覆蓋面積變化情況

3.1.3 滸苔峰值

歷年黃海滸苔最大覆蓋面積集中出現在6月中旬—7月上旬,最大覆蓋面積均值為942 km2,其中,2011年、2013年、2014年和2016年均超過了1 000 km2(見表2和圖2a)。近10 a中,2013年黃海滸苔覆蓋面積最早達到峰值,為6月12日,面積為1 120 km2,2011年、2012年和2017年滸苔峰值也均出現在6月中旬;2016年、2018年和2019年滸苔峰值出現在6月下旬;2014年最晚達到峰值,為7月8日,面積達2 330 km2,這也是近10 a出現的最大覆蓋面積,2010年和2015年滸苔峰值也出現7月上旬;2017年最大覆蓋面積達到近10 a最小,為367 km2。2010—2019年,黃海滸苔覆蓋面積呈現先增加后減小的趨勢,2014年滸苔覆蓋面積規模達到頂峰,隨后波動下降。

從黃海滸苔分布面積角度分析,歷年滸苔的最大分布面積和覆蓋面積并未出現同步性。滸苔覆蓋面積最小為2017年,其分布面積峰值達34 600 km2,已經超過2014年滸苔分布面積的峰值29 714 km2;2019年滸苔分布面積更是達到53 294 km2,為近10 a第二高值,但其最大覆蓋面積僅為468 km2,低于近10 a均值(近500 km2),僅高于2017年。統計顯示,前5 a滸苔最大覆蓋面積和分布面積均值分別為1 174 km2和22 135 km2,后5 a兩值分別為710 km2和41 606 km2,雖然近5 a黃海滸苔覆蓋面積有所下降,但是滸苔影響海區范圍并沒有出現下降趨勢,反而呈現整體擴大趨勢。楊靜等[28]研究發現黃海綠潮分布范圍與全球氣候變化之間存在一定的相關性,在厄爾尼諾(El Ni?o)事件的影響下,綠潮的分布范圍呈增大趨勢,而在Ni?o3.4指數變化不明顯的情況下,綠潮的年最大分布面積變化也不顯著(見圖2)。在厄爾尼諾年,中國近海大氣異常能夠給局地帶來更多降水,徑流量上升,引起近海海域富營養化,同時黃海夏季海溫異常偏低的概率也較大;而在拉尼娜(La Nina)年則具有相反的特征[35],滸苔在營養鹽濃度較高且溫度適宜時表現出較高的相對生長率[5]。2010年和2011年的拉尼娜現象造成黃海滸苔分布范圍持續減??;2012年和2013年為正常年,滸苔最大分布面積變化不大;2014年起Ni?o3.4指數開始升高,2014年冬季—2016年春季形成了強厄爾尼諾事件,黃海滸苔分布面積也在此期間呈現出連年增加的趨勢;2016年夏季Ni?o3.4指數開始轉負,滸苔分布面積也開始下降,2017年冬季—2018年初的弱拉尼娜現象致使2018年滸苔分布面積達到近5 a最低值;2018年冬季—2019年春季轉為厄爾尼諾現象,因此,2019年滸苔分布范圍又開始擴大。全球氣候變化會影響黃海區域的氣象和環流狀況,造成水體營養鹽和溫鹽水平發生變動,而滸苔對環境條件變化響應較為敏感[3-7],其發展規模也會產生年際差異。除此之外,相關研究發現人類養殖活動方式[12]、綠藻微觀繁殖體的時空動態變化[15]以及滸苔藻自身的生態學特性[36]也會對滸苔規模產生一定的影響,這些因素的影響機制和程度仍有待深入研究。

圖2 2010—2019年黃海滸苔年際變化特征

3.1.4 滸苔消衰

受海溫持續升高影響,滸苔死亡率超過了生長率[5-6,17,33]。7月中下旬黃海滸苔盛期結束,之后進入約半個月至一個月的消衰期,近10 a黃海滸苔消衰期平均為24 d。衛星遙感顯示,7月下旬—8月中旬黃海海域衛星基本監測不到成片滸苔分布。2016年滸苔消亡過程速率最快,從7月23日盛期結束—7月28日滸苔完全消亡只用了5 d,其次為2018年,滸苔消衰期為8 d。2019年滸苔消衰期用時最長,從7月20日滸苔盛期結束—9月9日滸苔消亡長達50 d,2010年和2012年滸苔消衰期也都達到了37 d。

統計顯示,近10 a黃海滸苔災害持續時間平均為84 d,其中,2017年黃海滸苔消亡時間最早,持續時間也最短,為65 d,衛星最后一次發現滸苔的時間為7月13日,覆蓋面積為3 km2;2019年是滸苔災害消亡時間最晚的一年,也是近10 a來持續時間最長的一年,滸苔持續時間達121 d,相比平均時長多出37 d,衛星最后一次發現滸苔的時間為9月9日,覆蓋面積為0.5 km2。

滸苔的衰亡速率和持續時長與海溫的變化和滸苔的分布區域有關[3-11],當海表溫度上升到25℃以上時,滸苔面積減小并逐漸消亡[17,33]。營養鹽和光照也是滸苔藻類生消的重要限制因子[3,6],黃海中南部海域營養鹽分布并不均勻[34],不同海域海水透明度的不同造成滸苔所承受的光照強度不同,因此,分布在不同區域的滸苔藻類的衰亡速率也會產生差異[8]。2017年7月上旬水溫超過了25℃,滸苔消亡較早,2016年黃海中南部海域水溫在7月下旬超過25℃后升幅較快,月底時高達28℃左右,因此當年滸苔消亡較快[33]。2019年水溫在7月下旬超過25℃后無明顯持續升高趨勢,直至8月底水溫基本維持在26℃附近(見圖3),加上當年滸苔分布范圍較廣,多樣化的海域條件也減緩了2019年滸苔整體消亡的速率[11,35]。

圖3 2019年5—8月黃海滸苔分布區域水溫變化情況(數據來源:美國國家環境預報中心)

3.2 黃海滸苔暴發期內季節變化特征

滸苔衛星遙感監測受云層遮擋影響較大,如果采用日均值進行統計會導致數據失真。本文在分析黃海滸苔成災期間季節變化特征方面,選用旬度時間內少云或者無云日的滸苔最大覆蓋面積和最大分布面積來表示本旬的綠潮規模。

從近10 a滸苔平均覆蓋面積的旬變化角度分析,大規模出現滸苔的時間段主要集中在5月下旬—7月中旬,期間平均覆蓋面積超過400 km2(見圖4)。具體來說,滸苔在暴發初期(5月中旬)規模較小,平均覆蓋面積平均只有25 km2左右,5月下旬快速增長至近200 km2,10 d時間大約增長了7~8倍,日均增長率達22.6%。5月下旬—6月上旬滸苔規模較為平穩,6月上旬—中旬滸苔平均覆蓋面積由270 km2快速增長至570 km2,日均增長率約7.8%。6月中旬—7月上旬,滸苔規模維持最高水平,平均覆蓋面積約為580 km2,持續時間近1 M。此后,滸苔平均覆蓋面積迅速減少,7月上旬—中旬平均覆蓋面積減少約300 km2,日均衰減率約為7.4%,7月中旬—下旬平均覆蓋面積從255 km2減小至69 km2,日均衰減率約為12.3%。8月上旬滸苔平均覆蓋面積已下降至50 km2以內,8月中旬滸苔基本消亡殆盡。

圖4 黃海滸苔近10 a各旬平均覆蓋面積和平均分布面積變化

綜合而言,黃海滸苔暴發在季節變化尺度上呈現出典型的單峰規律,5月中旬暴發,隨后快速連續增長,6月下旬前后達到頂峰,隨后進入快速消衰期。在滸苔生長和消亡過程中,其平均覆蓋面積增減變動速率并不均勻,具有跳變現象,這對黃海滸苔相關治理和研究具有重要的科學參考價值。

4 黃海滸苔空間分布變化特征分析

4.1 歷年黃海滸苔首次發現海域

近10 a衛星遙感監測結果顯示,歷年滸苔暴發初期呈現條帶狀或者斑塊狀分布形態(見圖5),均位于江蘇沿岸以東海域。滸苔暴發初期主要集中分布在兩個區域:一個是蘇北淺灘海域,包含A區和C區。離岸較近的鹽城東北部海域A區(120.4°~121.4°E,33.6°~34.9°N)為歷年滸苔災害首發最多的區域,2011年、2012年、2014年、2015年和2018年衛星遙感首次在此區域發現滸苔,且多以條帶狀分布為主,這與當地的流向基本一致[8]。其次是蘇北淺灘輻射沙洲海域C區,2016年衛星首次在該海域發現條帶狀分布的滸苔,衛星遙感顯示,2016年5月17日出現在C區的滸苔綠潮,5月25日漂移至A區,因此推測A區部分滸苔為C區滸苔在衛星遙感可見前漂移而至。另一個是江蘇外海海域,包含B區和D區。在鹽城東南部外海B區(122.4°~124.2°E,33.0°~33.8°N),2010年、2017年和2019年衛星首次在該區域遙感發現滸苔,以斑塊狀為主。2013年衛星首次在離岸約300 km,中心點為(123.6°E,34.6°N)的海域D區發現條帶狀滸苔,這是近10 a離岸距離最遠的滸苔首發區域。衛星遙感對比發現,江蘇外海海域首先發現的滸苔綠潮,一般維持時間較短,消失較快,并不能漂移至A區。郭偉等[25]分析認為B區和D區出現的綠潮與A區與C區不同,可能是由更南的起源地漂移而來,5月中上旬江蘇外海海溫低于滸苔最適生長溫度(15°~25℃),不適合滸苔生長,故很快消失。

圖5 2010—2019年衛星遙感監測首次發現黃海滸苔分布區域

研究發現,蘇北淺灘是我國重要的紫菜養殖基地,養殖筏架附生綠藻是黃海漂浮滸苔的主要來源,其入海量大小決定了黃海大型綠潮初始浮游生物量,并進一步影響綠潮規模[12-13]。淺灘全年存在較高豐度的滸苔微觀繁殖體,當地海域充足的營養鹽供給、春季快速升高的水溫和光照條件等,為滸苔微觀繁殖體萌發生長提供了有利條件[15]。Shen等[14]從分子生物學DNA序列測定中發現青島沿海、江蘇沿海和黃海的綠潮主要種類相同,起源相同。衛星遙感反演回溯顯示,黃海滸苔綠潮起源地主要集中在蘇北淺灘33°N附近海區[24,26,30]。數值模擬綠潮溯源結果顯示,黃海漂浮滸苔最初出現在蘇北淺灘附近海域,并在風和流的作用下向北漂移[21-23,37-38]。上述大量黃海綠潮溯源研究表明,蘇北淺灘是黃海滸苔暴發的主要源地。

4.2 歷年黃海滸苔峰值時的分布形態特征

歷年黃海滸苔發展到最大覆蓋面積時,其分布區域主要集中在34°N以北、123°E以西的海域,滸苔主體受山東半島沿岸流影響呈現西南—東北走向分布,此時大多數年份已出現少量前沿滸苔影響山東半島沿岸現象,但是滸苔主體尚未開始大規模登灘(見圖6)。由于歷年大氣、海洋環流、水溫和營養鹽存在差異[8,28,34],黃海滸苔峰值時的分布區域、狀態和密集度(覆蓋面積與分布面積的比值,下同)也表現出明顯的年際差異[35]。

圖6 2010—2019年衛星遙感滸苔最大覆蓋面積分布情況

2010年和2018年滸苔主體呈南北向帶狀分布在120°~122°E之間,南北跨度達3個緯度,最南端到達33.5°N附近(見圖6a);2011年、2012年和2014年滸苔主體沿山東半島呈斜帶狀分布,滸苔主要集中在離岸約150 km以內的海域,外海未有成片滸苔分布跡象(見圖6b);2013年滸苔主體呈斑狀分布在121.2°E以西的黃海海域,在近10 a中分布區域最為偏西(見圖6c);2015—2017年和2019年滸苔分布范圍較寬廣,東西跨度和南北跨度均達到約3個緯度的距離(見圖6d)。從覆蓋密集度分析,2011年、2013年和2014年滸苔密集度均超過5%,明顯高于近10 a均值的3.5%,覆蓋面積也偏大;2015年、2017年和2019年滸苔密集度偏低,均低于2%,覆蓋面積也偏小。從歷年動態演變來看,近10 a黃海滸苔影響規模呈現波動增大趨勢,分布范圍由近海向外海擴展,影響岸段由山東半島中西部區域向東部沿線延伸,為滸苔打撈治理增加了難度和成本。

4.3 黃海滸苔歷年漂移路徑分析

黃海滸苔在生物學特征和遺傳特征方面都與定生滸苔存在顯著差異。黃海滸苔屬于漂浮生態型[36],在江蘇近海暴發后,受東南季風和北向表層海流的驅動向北漂移發展,最終影響山東半島南部沿線城市[37]。由于每年滸苔發生海域的理化條件和環流形勢不盡相同[38-39],導致滸苔歷年規模、漂移速度、登陸區域和致災程度等方面存在明顯差異(見圖7)。近10 a統計顯示,滸苔的漂移路徑和發展規模對未來影響岸段以及災害程度起決定性作用[39],此外,即使漂移路徑相似的年份滸苔災害表現情況也并不完全一致。2010—2019年,黃海滸苔主體運動軌跡主要有4種,分別是北向漂移發展型、前期北向后期東北向型、前期西北向后期東北向型和東北向漂移發展型。

圖7 2010—2019年黃海滸苔漂移發展分布區域變化情況

4.3.1 北向漂移發展型

這種漂移路徑的主要特征是滸苔在江蘇近岸海域暴發后以偏北方向漂移發展,青島岸線是滸苔災害影響的首要區域,滸苔盛期結束時其主體主要分布在青島沿海。2011年、2012年、2015年和2018年都屬于此種漂移軌跡:2011年滸苔在5月底暴發后向北漂移發展,6月中旬分布范圍達到極大值,7月中旬滸苔大規模登陸青島,日照受災較輕,煙臺和威?;疚词軡G苔登灘影響;2012年滸苔漂移路徑以北略偏東方向為主,6月中旬滸苔主體抵近山東半島沿岸海域后開始向東西兩向迅速擴展,衛星監測發現6月19日滸苔分布最西端在連云港海域,最東邊位于威海榮成海域,7月上旬滸苔規模大幅減少,逐漸在青島近海消亡;2015年和2018年滸苔主體均在6月下旬進入山東近海后向東西兩向擴展,2015年滸苔對青島—威海乳山影響較大,滸苔盛期結束時主體主要分布在青島和煙臺近海,2018年滸苔盛期結束時主體分布在日照和青島沿海,相比2015年位置偏西。

4.3.2 前期北向后期東北向型

這種漂移路徑的主要特征是滸苔災害主要影響山東半島以南的中東部岸段,威海和煙臺受災程度更為嚴重,對山東半島西部岸段影響較輕,滸苔盛期結束時其主體主要分布在青島—威海一帶的近海海域。2013年、2016年和2019年屬于該種漂移路徑,這3 a的滸苔災害均爆發于5月中旬,大幅聚集生長后向北略偏西方向漂移發展,6月中下旬抵近山東半島后開始轉向東北向漂移,期間不斷登陸青島、煙臺和威海;區別在于2013年和2016年滸苔首先在青島登陸,其次在煙臺和威海登陸,而2019年滸苔首先于6月中旬登陸煙臺和威海,之后在6月下旬登陸青島,這與其他年份存在明顯差異。

4.3.3 前期西北向后期東北向型

這種漂移路徑的主要特征是滸苔主體前期為西北向漂移并發展擴大,到達35°N附近海域后開始轉向,沿山東半島岸線向東北方向漂移。該漂移路徑致使滸苔在山東半島南岸由西向東依次登陸,滸苔盛期結束時主體分布在青島—煙臺海陽一帶海域。2010年和2017年屬于此種漂移軌跡:2010年5月滸苔暴發后開始向西北方向漂移并發展擴大,6月下旬初滸苔區域最西端挺進海州灣,在35°N附近滸苔漂移方向轉向東北并沿山東半島岸線漂移,6月下旬滸苔登陸山東日照,7月上旬滸苔影響范圍達到最大值,并在青島登陸,煙臺海陽也受到少量滸苔登灘影響,整個過程滸苔主體最東端未超過122.5°E;2017年也呈現出同樣的漂移軌跡變化特征,區別在于2017年滸苔暴發位置在江蘇遠海,離岸更遠,西北漂移速度更快,登陸山東半島時間早,災害過程結束也較早,6月上旬末就在日照搶灘登陸,6月下旬盛期便結束。

4.3.4 東北向漂移發展型

近10 a中只有2014年屬于該型滸苔漂移路徑。滸苔暴發后在江蘇鹽城東北部海域聚集,5月下旬開始向東北向外海漂移,且擴展速度較快,推測與外海風速較大有利于滸苔分布區域擴散有一定關系[18],6月下旬少量滸苔開始登陸青島—威海沿岸,7月上旬滸苔達到最大規模,7月中旬末期滸苔盛期結束時主要集中在青島東端至威海沿線海域,煙臺和威海受災較重。

此外,從近10 a黃海滸苔漂移發展趨勢角度分析,黃海滸苔影響范圍有增大的趨勢,2010—2013年主要影響122°E以西的江蘇近岸和山東近海,2014年起滸苔影響范圍向外海擴展,登陸范圍越來越大,至2019年32.5°N以北、123°E以西的黃海海域基本全部受到滸苔輻射面的影響,這種變化的根源還需進一步研究。

5 結論

本文基于2010—2019年多源衛星數據對黃海海域進行的業務化綠潮遙感影像資料,系統梳理了近10 a滸苔暴發時間、峰值時間、結束時間、災害持續時長、盛期開始時間、盛期結束時間和盛期持續時長等相關信息,對黃海滸苔綠潮生長消亡的年際和季節變化特征進行了分析。此外,針對黃海滸苔的暴發源地、漂移路徑和滸苔峰值時的分布形態、分布區域和發展規模等特征也進行了詳細分析和對比。結果表明:

(1)黃海滸苔成災期內主要經歷“暴發→發展→盛期→消衰→結束”幾個階段,暴發時間集中在5月中旬—下旬,經過10~20 d的聚集發展進入盛期,6月中旬—7月上旬達到峰值,7月中下旬盛期結束后進入約半個月至一個月的消衰期,整個災害過程平均持續約84 d,其中,盛期持續的平均時長為48 d。不同年份滸苔生長消亡過程有所差異,2017年黃海滸苔災害暴發時間最早,為5月10日;2018年暴發時間最晚,為5月31日。2019年黃海滸苔災害結束時間最晚,為9月9日,持續時間最長,達到121 d;2017年結束時間最早,為7月13日,持續時間最短,僅為65 d。

(2)黃海滸苔災害期間覆蓋面積在季節變化方面呈現典型的單峰規律,覆蓋面積的增減變動速率并不均勻,具有跳變現象。5月中旬—下旬日均最大增長率可達22.6%,6月上旬—中旬日均最大增長率約7.8%;7月上旬—中旬日均衰減率約為7.4%,7月中旬—下旬日均衰減率可達12.3%;其他時間段滸苔規模變動較為平穩,在6月中旬—7月上旬,滸苔覆蓋面積維持最高水平,持續時間近1 M。

(3)2010—2019年衛星遙感首次發現滸苔的區域均位于江蘇以東海域,滸苔成災前期主要集中分布在離岸較近的鹽城東北部海域A區(120.4°~121.4°E,33.6°~34.9°N),以及鹽城東南部外海B區(122.4°~124.2°E,33.0°~33.8°N),漂浮滸苔以條帶狀或斑塊狀分布為主,覆蓋面積約1~39 km2不等。

(4)滸苔在黃海南部暴發后,開始向北漂移發展,最終影響山東半島南部沿岸城市。近10 a,黃海滸苔主體運動軌跡主要有北向漂移發展型、前期北向后期東北向型、前期西北向后期東北向型和東北向漂移發展型。此外,即使在漂移路徑相似的年份,滸苔災害在漂移速度、發展規模、災害時長和影響岸段等方面的表現情況也并不完全一致,滸苔的漂移路徑和發展規模對未來影響岸段及災害程度起決定性作用。

(5)近10 a統計分析表明,2010—2013年黃海滸苔覆蓋面積呈現波動增加的趨勢,2014年達到歷史極大值2 330 km2,2014—2019年呈現波動減小趨勢,但滸苔影響規模(分布面積)反而表現為波動增大趨勢,其與覆蓋面積變動并未出現同步性。黃海滸苔分布范圍由近海向外海擴展,影響岸段由山東半島中西部區域向東部岸線延伸,其變化根源還需進一步研究。

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