2008年與2009年黃海綠潮漂移路徑分析

高 松,黃 娟,白 濤,曹雅靜,吳玲娟,鐘 山

(1.國(guó)家海洋局北海預(yù)報(bào)中心,山東 青島 266033;2.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266033)

1 綠潮及其災(zāi)害國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

大型海洋綠藻過(guò)量增殖的現(xiàn)象,被稱為“綠潮”(Green Tides)。綠潮已成為世界范圍內(nèi)的近海、海灣和河口等海域一個(gè)普遍的現(xiàn)象。從1980年開(kāi)始,美洲的美國(guó)、加拿大,歐洲的丹麥、荷蘭、法國(guó)、意大利,亞洲的日本、韓國(guó)和菲律賓等國(guó)家,均發(fā)生過(guò)綠潮災(zāi)害,法國(guó)沿岸海域的情況尤為嚴(yán)重,受綠潮危害的濱海城市達(dá)103個(gè)。Morand和Briand[1]列舉了包括美洲在內(nèi)的37個(gè)國(guó)家受綠潮影響的國(guó)家,而這一數(shù)字還在增加[2]。Schrammm和 Nienhuis[3]也列舉了歐洲和亞洲受綠潮影響的114個(gè)地區(qū)。

2007年,中國(guó)黃海中、南部海域首次發(fā)現(xiàn)由滸苔大量增殖引發(fā)的綠潮,此次綠潮呈稀疏帶狀分布,過(guò)程持續(xù)約45 d。2008年和2009年在相同海域又相繼發(fā)生規(guī)模更大的綠潮,基于 MODIS和 SAR[4]的衛(wèi)星影像反演結(jié)果,2008年綠潮分布最大面積為33 000 km2,實(shí)際覆蓋面積為1 500 km2,出現(xiàn)在6月下旬;2009年綠潮分布最大面積為 51 000 km2,實(shí)際覆蓋面積為1 600 km2,出現(xiàn)在7月中旬(圖1)[5-7]。

2 2008年與2009年黃海綠潮漂移路徑差異機(jī)理分析

2.1 黃海綠潮漂移趨勢(shì)分析

2008年和 2009年兩年綠潮的漂移趨勢(shì)明顯不同。根據(jù) MODIS和 SAR的衛(wèi)星影像反演結(jié)果顯示:2008年5月中旬,在鹽城外海域發(fā)現(xiàn)稀疏綠潮分布;5月底至六月下旬,江蘇如東、連云港海域出現(xiàn)大面積漂浮綠潮,綠潮分布面積逐漸擴(kuò)大,并向北偏西方向漂移,在青島及周邊海域聚集、發(fā)展,6月25日前后,漂浮綠潮先后大量登陸青島、日照、煙臺(tái)、海陽(yáng)等市沿岸,6月29日前后,綠潮分布面積達(dá)到最大為33 000 km2,實(shí)際覆蓋面積1 500 km2。其后,一直維持對(duì)該海域的影響,直至7月中下旬,綠潮分布面積明顯減小;8月上旬聚集綠潮基本消失(圖 2)。 2009年黃海綠潮發(fā)生比2008年晚約15 d。6月初在黃海中部鹽城外海域發(fā)現(xiàn)明顯漂浮綠潮;6月中下旬黃海中部海域出現(xiàn)大面積漂浮綠潮,通過(guò)解譯6月22日MODIS衛(wèi)星影像綠潮分布面積約為17 000 km2,最近距青島大公島68 km;此后綠潮緩慢地向北偏東方向漂移,至 7月中旬綠潮分布面積達(dá)到最大為51 000 km2,實(shí)際覆蓋面積為1 600 km2;7月下旬綠潮分布在青島、煙臺(tái)、海陽(yáng)等市近岸海域,之后逐漸消亡(圖2)。2009年綠潮的規(guī)模比2008年更大,但綠潮影響停留在青島、煙臺(tái)、海陽(yáng)等市近海海域,僅有零星綠潮登陸青島沿岸;這于 2008年大量綠潮登陸青島的情況明顯不同。

圖1 利用MODIS衛(wèi)星解譯的2008年和2009年黃海海域綠潮分布圖Fig.1 The distribution of Green Tides in the Yellow Sea by MODIS in 2008 and 2009

圖2 利用MODIS衛(wèi)星解譯的2008年和2009年黃海綠潮漂移趨勢(shì)圖Fig.2 The drifting trend of Green Tides in the Yellow Sea by MODIS in 2008 and 2009

2.2 黃海綠潮發(fā)生期間季風(fēng)差異分析

綠潮漂移路徑主要受海面風(fēng)和表層海流的共同影響[8]。利用 QSCAT海面風(fēng)資料在綠潮發(fā)生期間進(jìn)行平均。2008年5月中旬至 6月底黃海中部和南部海域明顯偏東風(fēng)異常,風(fēng)向在 SE—ESE,風(fēng)速約為3～4 m/s。而2009年6月至7月中旬該海域基本為S風(fēng),風(fēng)速約為4～5 m/s(圖3)。在綠潮從35°N北漂至山東近岸期間,2008年和2009年的風(fēng)向相差近 50°,2009年風(fēng)速略大。2008年和 2009年綠潮漂在主體向北漂移過(guò)程中,是向西偏移重點(diǎn)影響青島海域,還是向東偏移重點(diǎn)影響煙臺(tái)、威海海域,江蘇至山東半島之間海域的季風(fēng)情況起到關(guān)鍵作用。

2.3 黃海綠潮發(fā)生期間環(huán)流差異分析

2.3.1 黃海環(huán)流分析

利用楊德周[9]采用 ROMS模式(Regional Ocean Model System)建立的中國(guó)近海數(shù)值模式結(jié)果進(jìn)行環(huán)流分析。圖4為2008年和2009年綠潮發(fā)生期間黃海海域表層平均環(huán)流場(chǎng)。由圖4可以看出,2008年綠潮發(fā)生期間,在東南風(fēng)的作用下,江蘇至山東半島南岸海域表層平均流主要為偏北向,流速為 0.05～0.15 m/s。而2009年綠潮發(fā)生期間,在偏南風(fēng)的作用下,該海域表層平均流為東北向,流速約在 0.05～0.15 m/s。

2.3.2 青島近海環(huán)流分析

利用2008年和2009年浮標(biāo)搭載的ADCP (acoustic Doppler current profilers)的表層海流觀測(cè)資料進(jìn)行余流分析。2008年 B 浮標(biāo)位置為 120°26′E,36°02′N(xiāo),觀測(cè)時(shí)段為 2008 年 7 月 12～31 日,觀測(cè)頻率為1 h;2009年B浮標(biāo)在2008年B浮標(biāo)南側(cè),位置為 120°26′E,36°01′N(xiāo),觀測(cè)時(shí)段為 2009年5月13日～6月15日,測(cè)頻率為1 h。采用24 h截?cái)嘀芷趯?duì)海流數(shù)據(jù)進(jìn)行低頻濾波。圖5給出2008年和2009年B浮標(biāo)濾波后的表層流分布特征。2008年N-S向余流N向流和S向流交替出現(xiàn),E-W 向余流E向流和W向流交替出現(xiàn),平均余流流速為3.6 cm/s,流向?yàn)?45°;2009年N-S向余流基本為N向流,E-W向余流基本為E向流,平均余流流速為2.2 cm/s,流向?yàn)?8°。2008年和2009年的平均余流流向相反。

圖3 2008年和2009年綠潮暴發(fā)期間QSCAT平均風(fēng)場(chǎng)Fig.3 The mean wind by QSCAT during the time of Green Tides outbreak in 2008 and 2009

圖4 2008年和2009年綠潮暴發(fā)期間模擬表層環(huán)流場(chǎng)Fig.4 The mean surface current by modeling during the time of Green Tides outbreak in 2008 and 2009

3 結(jié)論與討論

圖5 2008年和2009年B站位浮標(biāo)表層海流時(shí)間序列的濾波效果圖Fig.5 The time series filtering diagrams of sea surface current at B buoy in 2008 and 2009

綜上所述,2008年與2009年綠潮漂移路徑的不同,主要是由綠潮發(fā)生海域的季風(fēng)差異及其引起的海表面環(huán)流差異共同作用的結(jié)果。綠潮漂移路徑基本位于海面風(fēng)和海表環(huán)流方向夾角中。2008年綠潮發(fā)生期間黃海海域偏東風(fēng)異常,江蘇至山東半島南岸海域表層平均流為偏北向,青島附近海域低頻余流為偏西向流,致使綠潮的漂移方向?yàn)槲鞅毕?在青島近岸海域發(fā)生聚集。2009年綠潮發(fā)生期間黃海海域以偏南風(fēng)為主,江蘇至山東半島南岸海域表層平均流為東北向,青島附近海域低頻余流為偏東向流,綠潮漂移方向?yàn)闁|北向,綠潮主體影響煙臺(tái)、威海海域。

雖然,綠潮的漂移路徑由風(fēng)流共同作用決定,已得到廣泛的共識(shí)[6,8,10],但2008年綠潮在靠近青島近海海域后,大量登陸青島沿海一線海岸,當(dāng)?shù)卣塾?jì)清運(yùn)綠潮超過(guò)100萬(wàn)t;2009年卻僅有零星綠潮在山東沿岸登陸,特別是7月中旬,綠潮密集區(qū)在距海陽(yáng)、乳山僅數(shù)公里后,徘徊不前僅有少量綠潮登陸,這一現(xiàn)象尚無(wú)法很好地解釋。

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