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近10 a黄海浒苔绿潮时空分布特征分析

2022-01-18何恩业季轩梁黄洪辉王丹郭茂华高姗杨静

海洋预报 2021年6期
关键词:历年黄海海域

何恩业,季轩梁,黄洪辉,王丹,郭茂华,高姗,杨静

(1.国家海洋环境预报中心自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室,北京100081;2.中国水产科学研究院南海水产研究所,广东广州510300;3.广东省渔业生态环境重点实验室,广东广州510300;4.农业农村部南海渔业资源开发利用重点实验室,广东广州510300;5.国家卫星海洋应用中心,北京100081;6.自然资源部空间海洋遥感与应用研究重点实验室,北京100081)

1 引言

近13 a来,我国黄海中南部海域每年都会发生大规模浒苔绿潮灾害,给江苏和山东沿海地区的水产养殖、海运交通、水上活动和生态环境造成重大影响[1-2]。当前国内外众多学者针对黄海浒苔开展了多角度的研究与分析,主要集中在3类:一是基于黄海浒苔藻类的生物学特性以及物理和化学等环境条件对浒苔暴发机制进行内外因研究与分析[3-11];二是利用卫星遥感监测、现场定量观测、分子生物学和遗传学以及数值模拟方法等对黄海漂浮浒苔进行溯源研究[12-16];三是浒苔的早期预警与发展趋势研究,即利用卫星遥感、无人机以及现场船舶等手段对浒苔规模、分布区域和密集度等进行观测,基于海洋大气环流条件以及理化要素指标变动状况对浒苔漂移路径和发展趋势进行预测预警[17-24]。

黄海浒苔每年的生长消亡过程较为类似,但是历年暴发时间、灾害时长、发展规模、漂移路径和影响岸段均有所差异[25],分析黄海浒苔时空分布状况和发展变化趋势对控制和治理浒苔灾害具有重要意义[26]。部分学者对此开展了相关研究工作[27-32],但多针对于个别年份的分析,又因数据的不连续性,鲜有学者从长时间序列角度研究分析黄海浒苔时空分布及演变规律。本文利用2010—2019年黄海浒苔成灾期间的业务化卫星遥感连续监测资料,对黄海浒苔暴发期间生长消亡过程的年际变化、季节变化、暴发源地、历年漂移路径特征、发展规模及影响区域进行长时间尺度和多角度的分析和对比,以期为黄海浒苔的监测预警和应急治理提供理论依据与科学参考。

2 数据来源

黄海浒苔绿潮资料来源于2010—2019年《国家卫星海洋应用中心绿潮遥感监测通报》中发布的基于HY-1B/1C、Aqua/Terra和GF系列等多源卫星数据对黄东海海域进行的业务化绿潮遥感影像反演结果,监测通报为1次/d,卫星遥感解译区域范围为119°~125°E,32°~38°N,信息包含黄海绿潮监测的时间、覆盖面积、分布面积和影响区域等,部分卫星遥感监测相关参数见表1。本文基于卫星遥感数据对近10 a黄海浒苔灾害的时空分布特征和演变规律进行分析研判。

表1 黄海浒苔绿潮卫星遥感监测相关参数

3 黄海浒苔生长和消亡的时间变化过程特征分析

为了便于统计和分析,本文参考相关文献对部分术语做了规定[25,32-33]:浒苔暴发时间指历年卫星遥感首次发现黄海浒苔的时间;浒苔盛期指历年黄海浒苔覆盖面积首次超过100 km2—最后一次超过100 km2的时间跨度(单位:d);浒苔峰值指浒苔最大覆盖面积;浒苔消亡(结束)指历年卫星遥感最后一次发现黄海浒苔的时间;浒苔消衰期指从浒苔盛期结束起至消亡(结束)时间。

本文利用近10 a基于多源卫星数据反演的黄海浒苔相关信息,统计了历年浒苔暴发时间、峰值时间、结束时间、灾害持续时长、盛期开始时间、盛期结束时间和盛期持续时长等相关信息(见表2),发现黄海浒苔成灾期间主要经历“暴发→发展→盛期→消衰→结束”几个阶段,浒苔生长和消亡过程所引起的绿潮规模变化在每年均表现为单峰规律[33]。

表2 2010—2019年卫星遥感监测的黄海浒苔灾害发生情况

3.1 黄海浒苔年际变化特征

3.1.1 浒苔暴发时间

近10 a统计显示,黄海浒苔灾害一般在5月中旬—下旬暴发,卫星首次发现浒苔绿潮的覆盖面积均值为14.6 km2。2017年浒苔暴发时间最早,卫星于5月10日首次在盐城附近海域(121.39°~122.11°E,34.35°~34.50°N)监测到斑块状浒苔分布,覆盖面积和分布面积分别为1 km2和740 km2。2013和2014年浒苔暴发也偏早,分别为5月11日和5月13日。2018年浒苔暴发时间最晚,卫星于5月31日首次在连云港附近海域(120.45°~121.2°E,34.5°~34.9°N)监测到斑块状浒苔分布,覆盖面积和分布面积分别为8.9 km2和1 930 km2,6月1日卫星又在盐城东南部海域(121.1°~122.1°E,32.75°~33.7°N)监测到新的浒苔斑块分布,当日总覆盖面积达137 km2。对比显示,6月1日浒苔面积突然增大并不是5月31日浒苔斑块的快速增殖扩张所致,而是在其他海域有新浒苔斑块生成。此外,2011年浒苔暴发时间也偏晚,为5月27日。白雨等[8]研究发现当水温达到适宜浒苔微观繁殖体萌发的15℃后,前后半月内的有效降水向海水中输入大量营养盐,其中绿潮生长所需的痕量元素如Fe等对触发黄海绿潮起到关键性作用。朱明等[10]指出,苏北沙洲区沿岸径流众多,淡水携带大量氮磷等营养盐间歇性入海,导致海水富营养化并伴随着盐度的周期性波动,而低盐利于浒苔对氮源的高效吸收和快速生长。每年水温和有效降水的差异造成了黄海浒苔暴发时间的不同,以2017年为例,江苏盐城海域水温于5月7日达到15℃,在5月4日和8日均出现大气降水,浒苔在5月10日暴发[8,25]。张清春等[12]调查发现绿藻微观繁殖体在苏北浅滩区广泛分布,并附着在紫菜养殖筏架上萌发成长,每年4月底—5月紫菜机械式收割,造成养殖筏架梗绳附生浒苔绿藻大量入海[15]。历年养殖设备回收进程的差异会对浒苔暴发规模产生影响,2018年养殖设备回收较晚,推测是导致当年浒苔暴发时间偏晚的重要因素之一。此外,江苏盐城近海6月份平均海温为19~22℃,正处于浒苔最佳生长的温度区间,苏北浅滩广泛分布的绿藻微观繁殖体及附着在紫菜养殖筏架和梗绳上的绿藻快速、持续且大量生长,导致2018年浒苔进入盛期用时也较短。

3.1.2 浒苔盛期

黄海浒苔暴发后,适宜的气温、海温和营养盐条件[31,34]造成浒苔快速连续增长,覆盖面积不断扩大,10~20 d后黄海浒苔覆盖面积超过100 km2,进入盛期(见表2和图1)。统计显示,历年浒苔灾害盛期平均持续时长为48 d,其中,2017年黄海浒苔最早进入盛期,为5月21日,2011年最晚进入盛期,为6月12日;2012年黄海浒苔最早结束盛期,为6月22日,2018年最晚结束盛期,为8月2日;2014年和2018年浒苔盛期持续时间均在60 d以上,2012年浒苔盛期持续时间最短,仅为31 d。郭丽娜等[17]研究发现,在连续的雨雾天气过后,相对湿度骤降、日照时数增加且海表温度在18~25℃时,浒苔会进入面积最大的旺盛阶段。辛蕾等[33]认为温度和盐度对绿潮生命周期变化具有重要影响,其中,温度是影响绿潮生理状态的重要因素之一,水温在20~25℃时绿潮覆盖面积处于较高水平,水温超过25℃且盐度下降时,绿潮覆盖面积呈现下降趋势。通过对2014—2017年统计分析发现,水温保持在20~25℃时段最长的为2014年,最短的为2017年。何世钧等[19]在绿潮灾害预测主导因子的研究中发现,温度对绿潮藻生存影响所占权重最高,其值变化直接影响绿潮覆盖面积的变动状况。

图1 近10 a黄海浒苔每旬最大覆盖面积变化情况

3.1.3 浒苔峰值

历年黄海浒苔最大覆盖面积集中出现在6月中旬—7月上旬,最大覆盖面积均值为942 km2,其中,2011年、2013年、2014年和2016年均超过了1 000 km2(见表2和图2a)。近10 a中,2013年黄海浒苔覆盖面积最早达到峰值,为6月12日,面积为1 120 km2,2011年、2012年和2017年浒苔峰值也均出现在6月中旬;2016年、2018年和2019年浒苔峰值出现在6月下旬;2014年最晚达到峰值,为7月8日,面积达2 330 km2,这也是近10 a出现的最大覆盖面积,2010年和2015年浒苔峰值也出现7月上旬;2017年最大覆盖面积达到近10 a最小,为367 km2。2010—2019年,黄海浒苔覆盖面积呈现先增加后减小的趋势,2014年浒苔覆盖面积规模达到顶峰,随后波动下降。

从黄海浒苔分布面积角度分析,历年浒苔的最大分布面积和覆盖面积并未出现同步性。浒苔覆盖面积最小为2017年,其分布面积峰值达34 600 km2,已经超过2014年浒苔分布面积的峰值29 714 km2;2019年浒苔分布面积更是达到53 294 km2,为近10 a第二高值,但其最大覆盖面积仅为468 km2,低于近10 a均值(近500 km2),仅高于2017年。统计显示,前5 a浒苔最大覆盖面积和分布面积均值分别为1 174 km2和22 135 km2,后5 a两值分别为710 km2和41 606 km2,虽然近5 a黄海浒苔覆盖面积有所下降,但是浒苔影响海区范围并没有出现下降趋势,反而呈现整体扩大趋势。杨静等[28]研究发现黄海绿潮分布范围与全球气候变化之间存在一定的相关性,在厄尔尼诺(El Niño)事件的影响下,绿潮的分布范围呈增大趋势,而在Niño3.4指数变化不明显的情况下,绿潮的年最大分布面积变化也不显著(见图2)。在厄尔尼诺年,中国近海大气异常能够给局地带来更多降水,径流量上升,引起近海海域富营养化,同时黄海夏季海温异常偏低的概率也较大;而在拉尼娜(La Nina)年则具有相反的特征[35],浒苔在营养盐浓度较高且温度适宜时表现出较高的相对生长率[5]。2010年和2011年的拉尼娜现象造成黄海浒苔分布范围持续减小;2012年和2013年为正常年,浒苔最大分布面积变化不大;2014年起Niño3.4指数开始升高,2014年冬季—2016年春季形成了强厄尔尼诺事件,黄海浒苔分布面积也在此期间呈现出连年增加的趋势;2016年夏季Niño3.4指数开始转负,浒苔分布面积也开始下降,2017年冬季—2018年初的弱拉尼娜现象致使2018年浒苔分布面积达到近5 a最低值;2018年冬季—2019年春季转为厄尔尼诺现象,因此,2019年浒苔分布范围又开始扩大。全球气候变化会影响黄海区域的气象和环流状况,造成水体营养盐和温盐水平发生变动,而浒苔对环境条件变化响应较为敏感[3-7],其发展规模也会产生年际差异。除此之外,相关研究发现人类养殖活动方式[12]、绿藻微观繁殖体的时空动态变化[15]以及浒苔藻自身的生态学特性[36]也会对浒苔规模产生一定的影响,这些因素的影响机制和程度仍有待深入研究。

图2 2010—2019年黄海浒苔年际变化特征

3.1.4 浒苔消衰

受海温持续升高影响,浒苔死亡率超过了生长率[5-6,17,33]。7月中下旬黄海浒苔盛期结束,之后进入约半个月至一个月的消衰期,近10 a黄海浒苔消衰期平均为24 d。卫星遥感显示,7月下旬—8月中旬黄海海域卫星基本监测不到成片浒苔分布。2016年浒苔消亡过程速率最快,从7月23日盛期结束—7月28日浒苔完全消亡只用了5 d,其次为2018年,浒苔消衰期为8 d。2019年浒苔消衰期用时最长,从7月20日浒苔盛期结束—9月9日浒苔消亡长达50 d,2010年和2012年浒苔消衰期也都达到了37 d。

统计显示,近10 a黄海浒苔灾害持续时间平均为84 d,其中,2017年黄海浒苔消亡时间最早,持续时间也最短,为65 d,卫星最后一次发现浒苔的时间为7月13日,覆盖面积为3 km2;2019年是浒苔灾害消亡时间最晚的一年,也是近10 a来持续时间最长的一年,浒苔持续时间达121 d,相比平均时长多出37 d,卫星最后一次发现浒苔的时间为9月9日,覆盖面积为0.5 km2。

浒苔的衰亡速率和持续时长与海温的变化和浒苔的分布区域有关[3-11],当海表温度上升到25℃以上时,浒苔面积减小并逐渐消亡[17,33]。营养盐和光照也是浒苔藻类生消的重要限制因子[3,6],黄海中南部海域营养盐分布并不均匀[34],不同海域海水透明度的不同造成浒苔所承受的光照强度不同,因此,分布在不同区域的浒苔藻类的衰亡速率也会产生差异[8]。2017年7月上旬水温超过了25℃,浒苔消亡较早,2016年黄海中南部海域水温在7月下旬超过25℃后升幅较快,月底时高达28℃左右,因此当年浒苔消亡较快[33]。2019年水温在7月下旬超过25℃后无明显持续升高趋势,直至8月底水温基本维持在26℃附近(见图3),加上当年浒苔分布范围较广,多样化的海域条件也减缓了2019年浒苔整体消亡的速率[11,35]。

图3 2019年5—8月黄海浒苔分布区域水温变化情况(数据来源:美国国家环境预报中心)

3.2 黄海浒苔暴发期内季节变化特征

浒苔卫星遥感监测受云层遮挡影响较大,如果采用日均值进行统计会导致数据失真。本文在分析黄海浒苔成灾期间季节变化特征方面,选用旬度时间内少云或者无云日的浒苔最大覆盖面积和最大分布面积来表示本旬的绿潮规模。

从近10 a浒苔平均覆盖面积的旬变化角度分析,大规模出现浒苔的时间段主要集中在5月下旬—7月中旬,期间平均覆盖面积超过400 km2(见图4)。具体来说,浒苔在暴发初期(5月中旬)规模较小,平均覆盖面积平均只有25 km2左右,5月下旬快速增长至近200 km2,10 d时间大约增长了7~8倍,日均增长率达22.6%。5月下旬—6月上旬浒苔规模较为平稳,6月上旬—中旬浒苔平均覆盖面积由270 km2快速增长至570 km2,日均增长率约7.8%。6月中旬—7月上旬,浒苔规模维持最高水平,平均覆盖面积约为580 km2,持续时间近1 M。此后,浒苔平均覆盖面积迅速减少,7月上旬—中旬平均覆盖面积减少约300 km2,日均衰减率约为7.4%,7月中旬—下旬平均覆盖面积从255 km2减小至69 km2,日均衰减率约为12.3%。8月上旬浒苔平均覆盖面积已下降至50 km2以内,8月中旬浒苔基本消亡殆尽。

图4 黄海浒苔近10 a各旬平均覆盖面积和平均分布面积变化

综合而言,黄海浒苔暴发在季节变化尺度上呈现出典型的单峰规律,5月中旬暴发,随后快速连续增长,6月下旬前后达到顶峰,随后进入快速消衰期。在浒苔生长和消亡过程中,其平均覆盖面积增减变动速率并不均匀,具有跳变现象,这对黄海浒苔相关治理和研究具有重要的科学参考价值。

4 黄海浒苔空间分布变化特征分析

4.1 历年黄海浒苔首次发现海域

近10 a卫星遥感监测结果显示,历年浒苔暴发初期呈现条带状或者斑块状分布形态(见图5),均位于江苏沿岸以东海域。浒苔暴发初期主要集中分布在两个区域:一个是苏北浅滩海域,包含A区和C区。离岸较近的盐城东北部海域A区(120.4°~121.4°E,33.6°~34.9°N)为历年浒苔灾害首发最多的区域,2011年、2012年、2014年、2015年和2018年卫星遥感首次在此区域发现浒苔,且多以条带状分布为主,这与当地的流向基本一致[8]。其次是苏北浅滩辐射沙洲海域C区,2016年卫星首次在该海域发现条带状分布的浒苔,卫星遥感显示,2016年5月17日出现在C区的浒苔绿潮,5月25日漂移至A区,因此推测A区部分浒苔为C区浒苔在卫星遥感可见前漂移而至。另一个是江苏外海海域,包含B区和D区。在盐城东南部外海B区(122.4°~124.2°E,33.0°~33.8°N),2010年、2017年和2019年卫星首次在该区域遥感发现浒苔,以斑块状为主。2013年卫星首次在离岸约300 km,中心点为(123.6°E,34.6°N)的海域D区发现条带状浒苔,这是近10 a离岸距离最远的浒苔首发区域。卫星遥感对比发现,江苏外海海域首先发现的浒苔绿潮,一般维持时间较短,消失较快,并不能漂移至A区。郭伟等[25]分析认为B区和D区出现的绿潮与A区与C区不同,可能是由更南的起源地漂移而来,5月中上旬江苏外海海温低于浒苔最适生长温度(15°~25℃),不适合浒苔生长,故很快消失。

图5 2010—2019年卫星遥感监测首次发现黄海浒苔分布区域

研究发现,苏北浅滩是我国重要的紫菜养殖基地,养殖筏架附生绿藻是黄海漂浮浒苔的主要来源,其入海量大小决定了黄海大型绿潮初始浮游生物量,并进一步影响绿潮规模[12-13]。浅滩全年存在较高丰度的浒苔微观繁殖体,当地海域充足的营养盐供给、春季快速升高的水温和光照条件等,为浒苔微观繁殖体萌发生长提供了有利条件[15]。Shen等[14]从分子生物学DNA序列测定中发现青岛沿海、江苏沿海和黄海的绿潮主要种类相同,起源相同。卫星遥感反演回溯显示,黄海浒苔绿潮起源地主要集中在苏北浅滩33°N附近海区[24,26,30]。数值模拟绿潮溯源结果显示,黄海漂浮浒苔最初出现在苏北浅滩附近海域,并在风和流的作用下向北漂移[21-23,37-38]。上述大量黄海绿潮溯源研究表明,苏北浅滩是黄海浒苔暴发的主要源地。

4.2 历年黄海浒苔峰值时的分布形态特征

历年黄海浒苔发展到最大覆盖面积时,其分布区域主要集中在34°N以北、123°E以西的海域,浒苔主体受山东半岛沿岸流影响呈现西南—东北走向分布,此时大多数年份已出现少量前沿浒苔影响山东半岛沿岸现象,但是浒苔主体尚未开始大规模登滩(见图6)。由于历年大气、海洋环流、水温和营养盐存在差异[8,28,34],黄海浒苔峰值时的分布区域、状态和密集度(覆盖面积与分布面积的比值,下同)也表现出明显的年际差异[35]。

图6 2010—2019年卫星遥感浒苔最大覆盖面积分布情况

2010年和2018年浒苔主体呈南北向带状分布在120°~122°E之间,南北跨度达3个纬度,最南端到达33.5°N附近(见图6a);2011年、2012年和2014年浒苔主体沿山东半岛呈斜带状分布,浒苔主要集中在离岸约150 km以内的海域,外海未有成片浒苔分布迹象(见图6b);2013年浒苔主体呈斑状分布在121.2°E以西的黄海海域,在近10 a中分布区域最为偏西(见图6c);2015—2017年和2019年浒苔分布范围较宽广,东西跨度和南北跨度均达到约3个纬度的距离(见图6d)。从覆盖密集度分析,2011年、2013年和2014年浒苔密集度均超过5%,明显高于近10 a均值的3.5%,覆盖面积也偏大;2015年、2017年和2019年浒苔密集度偏低,均低于2%,覆盖面积也偏小。从历年动态演变来看,近10 a黄海浒苔影响规模呈现波动增大趋势,分布范围由近海向外海扩展,影响岸段由山东半岛中西部区域向东部沿线延伸,为浒苔打捞治理增加了难度和成本。

4.3 黄海浒苔历年漂移路径分析

黄海浒苔在生物学特征和遗传特征方面都与定生浒苔存在显著差异。黄海浒苔属于漂浮生态型[36],在江苏近海暴发后,受东南季风和北向表层海流的驱动向北漂移发展,最终影响山东半岛南部沿线城市[37]。由于每年浒苔发生海域的理化条件和环流形势不尽相同[38-39],导致浒苔历年规模、漂移速度、登陆区域和致灾程度等方面存在明显差异(见图7)。近10 a统计显示,浒苔的漂移路径和发展规模对未来影响岸段以及灾害程度起决定性作用[39],此外,即使漂移路径相似的年份浒苔灾害表现情况也并不完全一致。2010—2019年,黄海浒苔主体运动轨迹主要有4种,分别是北向漂移发展型、前期北向后期东北向型、前期西北向后期东北向型和东北向漂移发展型。

图7 2010—2019年黄海浒苔漂移发展分布区域变化情况

4.3.1 北向漂移发展型

这种漂移路径的主要特征是浒苔在江苏近岸海域暴发后以偏北方向漂移发展,青岛岸线是浒苔灾害影响的首要区域,浒苔盛期结束时其主体主要分布在青岛沿海。2011年、2012年、2015年和2018年都属于此种漂移轨迹:2011年浒苔在5月底暴发后向北漂移发展,6月中旬分布范围达到极大值,7月中旬浒苔大规模登陆青岛,日照受灾较轻,烟台和威海基本未受浒苔登滩影响;2012年浒苔漂移路径以北略偏东方向为主,6月中旬浒苔主体抵近山东半岛沿岸海域后开始向东西两向迅速扩展,卫星监测发现6月19日浒苔分布最西端在连云港海域,最东边位于威海荣成海域,7月上旬浒苔规模大幅减少,逐渐在青岛近海消亡;2015年和2018年浒苔主体均在6月下旬进入山东近海后向东西两向扩展,2015年浒苔对青岛—威海乳山影响较大,浒苔盛期结束时主体主要分布在青岛和烟台近海,2018年浒苔盛期结束时主体分布在日照和青岛沿海,相比2015年位置偏西。

4.3.2 前期北向后期东北向型

这种漂移路径的主要特征是浒苔灾害主要影响山东半岛以南的中东部岸段,威海和烟台受灾程度更为严重,对山东半岛西部岸段影响较轻,浒苔盛期结束时其主体主要分布在青岛—威海一带的近海海域。2013年、2016年和2019年属于该种漂移路径,这3 a的浒苔灾害均爆发于5月中旬,大幅聚集生长后向北略偏西方向漂移发展,6月中下旬抵近山东半岛后开始转向东北向漂移,期间不断登陆青岛、烟台和威海;区别在于2013年和2016年浒苔首先在青岛登陆,其次在烟台和威海登陆,而2019年浒苔首先于6月中旬登陆烟台和威海,之后在6月下旬登陆青岛,这与其他年份存在明显差异。

4.3.3 前期西北向后期东北向型

这种漂移路径的主要特征是浒苔主体前期为西北向漂移并发展扩大,到达35°N附近海域后开始转向,沿山东半岛岸线向东北方向漂移。该漂移路径致使浒苔在山东半岛南岸由西向东依次登陆,浒苔盛期结束时主体分布在青岛—烟台海阳一带海域。2010年和2017年属于此种漂移轨迹:2010年5月浒苔暴发后开始向西北方向漂移并发展扩大,6月下旬初浒苔区域最西端挺进海州湾,在35°N附近浒苔漂移方向转向东北并沿山东半岛岸线漂移,6月下旬浒苔登陆山东日照,7月上旬浒苔影响范围达到最大值,并在青岛登陆,烟台海阳也受到少量浒苔登滩影响,整个过程浒苔主体最东端未超过122.5°E;2017年也呈现出同样的漂移轨迹变化特征,区别在于2017年浒苔暴发位置在江苏远海,离岸更远,西北漂移速度更快,登陆山东半岛时间早,灾害过程结束也较早,6月上旬末就在日照抢滩登陆,6月下旬盛期便结束。

4.3.4 东北向漂移发展型

近10 a中只有2014年属于该型浒苔漂移路径。浒苔暴发后在江苏盐城东北部海域聚集,5月下旬开始向东北向外海漂移,且扩展速度较快,推测与外海风速较大有利于浒苔分布区域扩散有一定关系[18],6月下旬少量浒苔开始登陆青岛—威海沿岸,7月上旬浒苔达到最大规模,7月中旬末期浒苔盛期结束时主要集中在青岛东端至威海沿线海域,烟台和威海受灾较重。

此外,从近10 a黄海浒苔漂移发展趋势角度分析,黄海浒苔影响范围有增大的趋势,2010—2013年主要影响122°E以西的江苏近岸和山东近海,2014年起浒苔影响范围向外海扩展,登陆范围越来越大,至2019年32.5°N以北、123°E以西的黄海海域基本全部受到浒苔辐射面的影响,这种变化的根源还需进一步研究。

5 结论

本文基于2010—2019年多源卫星数据对黄海海域进行的业务化绿潮遥感影像资料,系统梳理了近10 a浒苔暴发时间、峰值时间、结束时间、灾害持续时长、盛期开始时间、盛期结束时间和盛期持续时长等相关信息,对黄海浒苔绿潮生长消亡的年际和季节变化特征进行了分析。此外,针对黄海浒苔的暴发源地、漂移路径和浒苔峰值时的分布形态、分布区域和发展规模等特征也进行了详细分析和对比。结果表明:

(1)黄海浒苔成灾期内主要经历“暴发→发展→盛期→消衰→结束”几个阶段,暴发时间集中在5月中旬—下旬,经过10~20 d的聚集发展进入盛期,6月中旬—7月上旬达到峰值,7月中下旬盛期结束后进入约半个月至一个月的消衰期,整个灾害过程平均持续约84 d,其中,盛期持续的平均时长为48 d。不同年份浒苔生长消亡过程有所差异,2017年黄海浒苔灾害暴发时间最早,为5月10日;2018年暴发时间最晚,为5月31日。2019年黄海浒苔灾害结束时间最晚,为9月9日,持续时间最长,达到121 d;2017年结束时间最早,为7月13日,持续时间最短,仅为65 d。

(2)黄海浒苔灾害期间覆盖面积在季节变化方面呈现典型的单峰规律,覆盖面积的增减变动速率并不均匀,具有跳变现象。5月中旬—下旬日均最大增长率可达22.6%,6月上旬—中旬日均最大增长率约7.8%;7月上旬—中旬日均衰减率约为7.4%,7月中旬—下旬日均衰减率可达12.3%;其他时间段浒苔规模变动较为平稳,在6月中旬—7月上旬,浒苔覆盖面积维持最高水平,持续时间近1 M。

(3)2010—2019年卫星遥感首次发现浒苔的区域均位于江苏以东海域,浒苔成灾前期主要集中分布在离岸较近的盐城东北部海域A区(120.4°~121.4°E,33.6°~34.9°N),以及盐城东南部外海B区(122.4°~124.2°E,33.0°~33.8°N),漂浮浒苔以条带状或斑块状分布为主,覆盖面积约1~39 km2不等。

(4)浒苔在黄海南部暴发后,开始向北漂移发展,最终影响山东半岛南部沿岸城市。近10 a,黄海浒苔主体运动轨迹主要有北向漂移发展型、前期北向后期东北向型、前期西北向后期东北向型和东北向漂移发展型。此外,即使在漂移路径相似的年份,浒苔灾害在漂移速度、发展规模、灾害时长和影响岸段等方面的表现情况也并不完全一致,浒苔的漂移路径和发展规模对未来影响岸段及灾害程度起决定性作用。

(5)近10 a统计分析表明,2010—2013年黄海浒苔覆盖面积呈现波动增加的趋势,2014年达到历史极大值2 330 km2,2014—2019年呈现波动减小趋势,但浒苔影响规模(分布面积)反而表现为波动增大趋势,其与覆盖面积变动并未出现同步性。黄海浒苔分布范围由近海向外海扩展,影响岸段由山东半岛中西部区域向东部岸线延伸,其变化根源还需进一步研究。

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