黃海綠潮分布年際變化特征分析

郭偉，趙亮*，李秀梅

(1. 天津科技大學(xué) 海洋與環(huán)境學(xué)院，天津 300457)

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黃海綠潮分布年際變化特征分析

郭偉1，趙亮1*，李秀梅1

(1. 天津科技大學(xué) 海洋與環(huán)境學(xué)院，天津 300457)

2008—2015年，連續(xù)8 年在黃海海域暴發(fā)大規(guī)模綠潮，但因暴發(fā)時(shí)間、規(guī)模及漂移路徑的不同，對(duì)沿海地區(qū)造成的環(huán)境影響和經(jīng)濟(jì)損失大不相同。本文利用EOS/MODIS衛(wèi)星的多通道資料，采用NDVI算法獲取綠潮信息，給出了2007年以來5—8月所有無云或少云晴朗天氣下黃海海面綠潮的分布情況。黃海綠潮覆蓋面積變化每年呈現(xiàn)單峰值分布，MODIS衛(wèi)星在5月中旬至6月初首次發(fā)現(xiàn)綠潮，隨后30～40 d內(nèi)達(dá)到覆蓋面積峰值，7月快速消退，8月上旬完全消失。2007年綠潮出現(xiàn)首年覆蓋面積極低，發(fā)現(xiàn)綠潮時(shí)面積均未超過50 km2；2008年和2009年綠潮覆蓋面積峰值分別為3 110 km2和4 075 km2，自此綠潮災(zāi)害成為新的海洋環(huán)境事件；2010—2012年綠潮暴發(fā)規(guī)模異常低值，各年覆蓋面積峰值均未超過1 800 km2，但從2013年開始綠潮規(guī)模逐漸攀升，到2015年綠潮覆蓋面積峰值達(dá)5 629 km2，持續(xù)可達(dá)98 d，覆蓋面積和持續(xù)時(shí)間為歷年之最。綠潮漂移路徑可歸納分為3類：2008年和2011年綠潮主體先北向漂移越過34°30′N后，西北向垂直于岸線漂移，主要對(duì)連云港、日照和青島造成較大影響；2009年和2012年綠潮主體先北向漂移越過35°N后，東北向平行于岸線漂移，故只有少許綠潮上岸；2010年、2013—2015年綠潮主體北向漂移至近岸后東北向沿岸漂移，對(duì)日照、青島和榮成沿海造成大面積影響。所有年份綠潮影響范圍均限于南黃海內(nèi)，東側(cè)邊界最遠(yuǎn)未越過124.2°E。

綠潮；覆蓋面積；漂移路徑；年際變化；黃海

1 引言

大型海洋綠藻過度增殖引起的一種新的海洋生態(tài)災(zāi)害現(xiàn)象，被稱為綠潮(Green Tide)。綠潮已成為世界范圍性的河口、潟湖和內(nèi)灣等海域的一個(gè)普遍現(xiàn)象。自20世紀(jì)70年代以來，綠潮在世界范圍內(nèi)的發(fā)生頻率和影響規(guī)模呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，美國、加拿大、丹麥、荷蘭、法國、意大利、日本、韓國和菲律賓等國家均有綠潮災(zāi)害報(bào)道，其中以法國布列塔尼沿海的情況最為嚴(yán)重[1—4]。我國自2008年開始連續(xù)8年在黃海海域暴發(fā)大規(guī)模綠潮，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖、濱海旅游、海上交通運(yùn)輸及海上賽事等相關(guān)產(chǎn)業(yè)影響嚴(yán)重，給江蘇及山東沿海城市帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。因此，開展關(guān)于黃海綠潮的溯源、分布變化規(guī)律和發(fā)生機(jī)理的研究，對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。

不同學(xué)者基于衛(wèi)星遙感和數(shù)值模擬分析了黃海綠潮分布特征，遙感反演發(fā)現(xiàn)黃海綠潮多呈條帶狀分布[5]，其分布受到風(fēng)和海流的共同影響。李曰嵩等[6]利用海洋模型FVCOM對(duì)綠潮早期發(fā)生地的蘇北海域進(jìn)行水動(dòng)力模擬，發(fā)現(xiàn)潮流的作用導(dǎo)致早期綠潮聚集，呈現(xiàn)與輻射沙洲相一致放射狀的條帶狀或斑塊狀分布；張?zhí)K平等[7]和衣立等[8]從黃海水文氣象環(huán)境方面分別對(duì)2008年和2009年綠潮聚集和定向移動(dòng)進(jìn)行分析，指出綠潮聚集可能受到輻合風(fēng)場的直接驅(qū)動(dòng)，綠潮聚集區(qū)的移動(dòng)與盛行風(fēng)向一致；喬方利等[9]基于MASNUM海浪-潮流-環(huán)流耦合數(shù)值模式，發(fā)現(xiàn)風(fēng)場驅(qū)動(dòng)下的海洋表層流場是綠潮漂移路徑變化的主要原因；Keesing等[10]基于MODIS圖像給出了2007—2009年黃海綠潮的覆蓋面積，指出風(fēng)場是影響黃海綠潮漂移路徑的主要原因。黃娟等[11]給出2008—2013年黃海綠潮首次出現(xiàn)、最大覆蓋及分布面積的變化，指出綠潮分布和漂移路徑存在明顯的年際變化特征。目前國內(nèi)外學(xué)者的研究主要聚焦于黃海綠潮的溯源、監(jiān)測方法和分布特征等方面，對(duì)覆蓋面積和漂移路徑的研究多局限在特定年份，對(duì)綠潮分布特征的年際變化研究較少。

在綠潮的暴發(fā)和持續(xù)階段，使用MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)可以較為準(zhǔn)確的獲取綠潮分布及覆蓋面積[4—5，8，10]，這彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的調(diào)查船耗時(shí)費(fèi)力，覆蓋不全面的缺陷。本文基于MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，重點(diǎn)分析2007—2015年黃海綠潮生消過程、覆蓋面積、漂移路徑的年際變化特征，以期為黃海綠潮的預(yù)測、預(yù)警和防控提供科學(xué)研究基礎(chǔ)。

2 數(shù)據(jù)和方法

數(shù)據(jù)來源于NASA數(shù)據(jù)共享網(wǎng)站提供的EOS衛(wèi)星AUQA和TEREA的中等分辨率成像光譜儀(MODIS)資料(https://ladsweb.nascom.nasa.gov/data/search.html)。MODIS是新一代“圖譜合一”的光學(xué)遙感儀器，具有電磁波譜范圍在0.4～14.5 μm之間的36個(gè)離散波段通道。MODIS地面最高分辨率為250 m，能夠覆蓋整個(gè)黃海，且每天過境兩次，是一種可確保連續(xù)觀測的數(shù)據(jù)源。文獻(xiàn)報(bào)道，綠潮自2007年開始出現(xiàn)[5，12]，每年4—7月為綠潮暴發(fā)和持續(xù)期，8—10月為綠潮消亡期[13]。早期漂浮綠藻和消亡期懸浮綠藻可利用船舶監(jiān)測，而只有當(dāng)綠潮聚集到一定規(guī)模才可被MODIS發(fā)現(xiàn)，故本文關(guān)注時(shí)間為2007—2015年每年的5—8月，觀測海域范圍：31.5°～37.5°N，119°～124.5°E。本文選擇下載無云或少云條件下空間分辨率為250 m的MODIS 1B級(jí)HDF文件，使用其中的紅外波段(波段1：620～670 nm)和近紅外波段(波段2：841～876 nm)數(shù)據(jù)，利用歸一化植被指數(shù)(NDVI)提取綠潮信息[7—8，10]:

NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)，

(1)

式中，NIR和R分別為近紅外波段和紅外波段的反射率。綠潮水體近紅外波段反射率高，紅外波段反射率較低，而正常海水在紅外和近紅外波段的反射率相當(dāng)，因此綠潮聚集區(qū)的NDVI有較高的值。此外利用紅外、近紅外和紅外波段合成的RGB假彩色影像圖上，海水常呈現(xiàn)深藍(lán)色或黑色，綠潮水體常呈現(xiàn)翠綠色，陸地植被則呈現(xiàn)黃綠色，三者具有較明顯差異[14]。利用NDVI值和假彩色影像能夠明顯區(qū)分綠潮水體及正常海水和陸地植被。

利用IDL語言編程批量計(jì)算NDVI，通過設(shè)置合理的NDVI閾值T提取綠潮信息，獲取綠潮二值圖。將綠潮二值圖疊加到RGB假彩色合成圖進(jìn)行目視解譯[15—16]，進(jìn)一步驗(yàn)證綠潮信息提取的正確性，剔除由于島嶼、薄云等造成的誤判，最后將確認(rèn)后的結(jié)果轉(zhuǎn)成矢量圖輸入到ArcGIS軟件，統(tǒng)計(jì)研究區(qū)NDVI>T的像元個(gè)數(shù)N，計(jì)算綠潮覆蓋面積S[10]：

(2)

式中，r為MODIS衛(wèi)星空間分辨率250 m。

3 結(jié)果與討論

利用MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演了2007—2015年9年內(nèi)所有無云或少云天氣下黃海綠潮信息，基于反演結(jié)果分析黃海綠潮生消過程的變化特征，并對(duì)綠潮的覆蓋面積、分布特征及漂移路徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，給出黃海綠潮年際差異及變化趨勢(shì)。

3.1 黃海綠潮生消過程年際變化特征

選擇2006—2015年每年5—8月所有無云或少云晴朗天氣的MODIS衛(wèi)星圖像，通過目視解譯方法鑒別挑選這些天中存在綠潮的圖像(表1)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，2006年5—8月無云晴朗天總數(shù)為14 d，時(shí)間上較為均勻分布在5—8月，均未發(fā)現(xiàn)綠潮，故2006年黃海并未出現(xiàn)綠潮，而2005年也未發(fā)現(xiàn)綠潮存在。因此，2007年首次通過MODIS衛(wèi)星監(jiān)測到黃海綠潮的發(fā)生。

表1 2006—2015年5—8月無云及綠潮天數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2007年黃海綠潮發(fā)生規(guī)模較小，僅在6月17日、7月16日和7月18日發(fā)現(xiàn)零星條帶狀分布，且覆蓋面積均不足50 km2(圖1)，很難用于分析覆蓋面積和漂移路徑的演變規(guī)律，故不納入年際變化的分析中。2008年黃海發(fā)生大規(guī)模綠潮，一度影響青島奧帆賽的正常舉辦，并對(duì)青島、日照和海陽等沿海城市造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)環(huán)境影響[17]，因而常常認(rèn)定2008年為黃海綠潮大規(guī)模暴發(fā)的第一年。統(tǒng)計(jì)2008—2015年5—8月黃海無云或少云條件下存在綠潮天數(shù)列于表1，各年無云晴朗總天數(shù)在12～24 d之間，MODIS發(fā)現(xiàn)綠潮天數(shù)為9～16 d，其中在規(guī)模性綠潮形成和持續(xù)階段(6—7月)的每個(gè)月發(fā)現(xiàn)綠潮天數(shù)都在3 d以上，這樣的綠潮信息量可以支持我們的研究。

圖1 2007年黃海綠潮分布圖Fig.1 Distributions of the Green Tide in the Yellow Sea in 2007

對(duì)歷年綠潮分布特征(包括首次發(fā)現(xiàn)時(shí)間、最大面積、增值時(shí)間等)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(表2)，發(fā)現(xiàn)除2012年綠潮出現(xiàn)時(shí)間較早，其他年份首次出現(xiàn)時(shí)間集中在5月中旬到6月初。2008年和2009年發(fā)現(xiàn)綠潮時(shí)間與Keesing等[10]的研究結(jié)果完全一致，衣立等[8]指出2009年黃海西部降水明顯增多的時(shí)間較2008年晚15 d左右，是2009年綠潮暴發(fā)比2008年晚15 d左右的重要原因；2010年發(fā)現(xiàn)綠潮時(shí)間最晚，但比喬方利等[9]研究結(jié)果早4 d，且分布范圍要??；2011年和2013年首次發(fā)現(xiàn)時(shí)間與黃娟等[11]的研究結(jié)果基本一致。

表2 2008—2015年黃海綠潮發(fā)生情況統(tǒng)計(jì)表

圖2 2008—2015年MODIS衛(wèi)星首次發(fā)現(xiàn)黃海綠潮分布Fig.2 Distribution of the Green Tide appeared first time in the Yellow Sea from 2008 to 2015 by MODIS

反演得到綠潮首次出現(xiàn)時(shí)的分布顯示，各年早期綠潮多以條帶或斑塊狀分布，分布位置主要集中在3片區(qū)域(圖2)。區(qū)域A：蘇北淺灘輻射沙脊群。2009年和2012年5月首次在該區(qū)域發(fā)現(xiàn)條帶狀綠潮，其分布形狀和輻射沙脊的地形類似。區(qū)域B：中心距連云港110 km海域(33.7°～35°N，120.5°～121.5°E)，2008年、2010年、2011年、2014年及2015年首次發(fā)現(xiàn)黃海綠潮區(qū)域。Keesing等[10]通過對(duì)比2008年和2009年綠潮漂移的時(shí)間和位置，認(rèn)為2008年的發(fā)源地很可能和2009年一樣，東南風(fēng)驅(qū)動(dòng)使得2008年早期綠潮從A區(qū)漂向B區(qū)。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，2009年5月26日出現(xiàn)在A區(qū)的綠潮，在6月14日運(yùn)動(dòng)到B區(qū)，2012年5月6日出現(xiàn)在A區(qū)的綠潮，在5月16日運(yùn)動(dòng)到B區(qū)。首先在A區(qū)出現(xiàn)的綠潮都會(huì)流經(jīng)B區(qū)，推測首先在B區(qū)出現(xiàn)的綠潮在衛(wèi)星可監(jiān)測前也流經(jīng)A區(qū)，隨后受夏季東南風(fēng)、蘇北沿岸流及長江沖淡水等共同作用漂移至B區(qū)。故推測A區(qū)和B區(qū)的綠潮可能都來自A區(qū)最南端的如東沿?；蛘哂筛系钠鹪吹仄贫鴣怼^(qū)域C：中心在如東以東230 km海域(31.6°～33.5°N，123.2°～124.2°E)，是2013年和2014年首次發(fā)現(xiàn)黃海綠潮區(qū)域。2013年5月13日在該片海域內(nèi)發(fā)現(xiàn)綠潮，5月21日衛(wèi)星顯示該片海域已無綠潮，而在區(qū)域A和B處出現(xiàn)覆蓋面積為276 km2的條帶狀綠潮，分布形狀和輻射沙脊較為一致；2014年5月12日在區(qū)域C和B同時(shí)出現(xiàn)綠潮，5月22日，區(qū)域C綠潮消失，區(qū)域B綠潮則迅速生長北移。南黃海5月上旬主要以東南風(fēng)為主，C區(qū)的綠潮不可能由A區(qū)綠潮漂移所致；而在短短的10 d時(shí)間內(nèi)，C區(qū)綠潮也無法漂移至A區(qū)和B區(qū)。推測C區(qū)出現(xiàn)綠潮與A區(qū)和B區(qū)不同，可能是由更南的起源地漂移而來，而C區(qū)5月上旬海溫在10～13℃，低于綠潮最適生長溫度15～25℃[18]，不適合綠潮生長，故很快消失了，區(qū)域C綠潮的來源和消衰還有待于進(jìn)一步確認(rèn)。

黃海綠潮自每年6月進(jìn)入快速增殖期，一般30～40 d時(shí)間內(nèi)達(dá)到本年覆蓋面積峰值，到8月中旬基本消失(表2)。黃海綠潮整個(gè)生消過程持續(xù)2～3個(gè)月時(shí)間，2009年至2011年綠潮生消過程時(shí)間較短，在70～80 d左右，其余5年在90～100 d左右。2008—2015年黃海綠潮無論出現(xiàn)時(shí)間早晚，最后發(fā)現(xiàn)綠潮消亡時(shí)間均集中在8月上半月，且當(dāng)天綠潮以零星斑塊狀出現(xiàn)，覆蓋面積在10～40 km2之間。每年黃海北部8月中上旬海表溫度在26～28℃，超出綠潮的適宜生長溫度，與每年綠潮的消亡時(shí)間較為一致，推測黃海綠潮的消亡受溫度影響顯著，海表溫度迅速上升超出綠潮生長的適宜溫度是綠潮快速消亡的重要原因之一。

3.2 黃海綠潮面積及分布年際變化特征

圖3給出了2007—2015年9 年內(nèi)所有無云或少云晴朗天氣下綠潮覆蓋面積隨時(shí)間的變化。除2010年綠潮覆蓋面積變化較為特殊，呈現(xiàn)雙峰值分布外，其他年份均呈單峰值分布：5月中旬到6月初首次發(fā)現(xiàn)后，6月經(jīng)歷快速增殖，在30～40 d時(shí)間內(nèi)達(dá)到面積峰值，7月份快速消退，到8月上旬完全消失。

圖3 2007—2015年黃海無云或少云晴朗天氣綠潮覆蓋面積統(tǒng)計(jì)圖Fig.3 Variation of the coverage area of the Green Tides from 2007 to 2015

比較各年綠潮覆蓋面積極大值及各年覆蓋面積整體變化趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)：2007年暴發(fā)首年綠潮覆蓋面積最低；2008年青島海域暴發(fā)高密度、大面積綠潮，覆蓋面積極大值達(dá)3 110 km2，年平均覆蓋面積達(dá)1 266 km2，對(duì)沿海社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重影響；2009年同樣迎來黃海綠潮大暴發(fā)，其最大覆蓋面積達(dá)4 075 km2，超過2008年，但因綠潮漂移路徑和岸線平行東北向漂移，未對(duì)沿海海域造成大的影響；2010-2012年，黃海綠潮發(fā)生規(guī)模處于同一水平的低值，各年的峰值點(diǎn)均未超過1 800 km2，而年平均覆蓋面積在350～450 km2之間；2013年6月中旬，黃海綠潮最大覆蓋面積達(dá)3 618 km2，年平均覆蓋面積達(dá)1 250 km2，與2008年和2009年綠潮覆蓋規(guī)模相當(dāng)；2014年綠潮覆蓋規(guī)模和2013年相比偏小，但影響范圍并未減?。?015綠潮覆蓋面積最大值達(dá)5 629 km2，年平均覆蓋面積達(dá)2 700 km2，是其他年份的2～8倍，持續(xù)時(shí)間達(dá)98 d之久，覆蓋面積、持續(xù)時(shí)間都達(dá)到歷史最高水平。

圖4給出了2008—2015年覆蓋面積達(dá)極大值時(shí)的黃海綠潮分布，發(fā)現(xiàn)各年綠潮覆蓋面積極值出現(xiàn)時(shí)間、影響范圍及面積大小都存在差異。黃海綠潮覆蓋面積極大值在每年6月中旬至7月初出現(xiàn)，覆蓋區(qū)域海表平均溫度在18～23℃，符合綠潮生長的最適溫度范圍。因各年綠潮到達(dá)峰值點(diǎn)時(shí)間和黃海海表動(dòng)力的差異，導(dǎo)致每年綠潮最大覆蓋面積的地理分布存在明顯變化，但綠潮主體均未越過124.2°E以東及江蘇大豐縣以南，部分年份綠潮峰值點(diǎn)的時(shí)間集中在6月中旬，綠潮主體還未漂移至當(dāng)年最北端，故未對(duì)沿岸產(chǎn)生影響。2008年、2013年和2014年綠潮達(dá)最大覆蓋面積時(shí)分布較為密集，綠潮主體分布在山東乳山以西、江蘇濱海以北海域，2008年和2013年綠潮沖襲上岸對(duì)日照—青島—海陽等山東沿海城市造成嚴(yán)重影響，而2014年在綠潮覆蓋面積達(dá)極大值時(shí)并未對(duì)沿海造成很大影響；2009年綠潮達(dá)最大覆蓋面積時(shí)主體偏東，覆蓋區(qū)域在青島以東、濱海以北海域，因7月初至8月初黃海北部以西-西南風(fēng)為主，導(dǎo)致綠潮與岸線平行東北向漂至124.2°E，并未對(duì)山東沿海造成影響；2010年和2015年綠潮達(dá)最大覆蓋面積時(shí)影響面積較其他年份偏大，綠潮南邊界在江蘇大豐沿海，東邊界在山東高角，2010年綠潮覆蓋面積峰值點(diǎn)密度較低，在連云港—日照—青島等沿海發(fā)現(xiàn)斑塊狀綠潮，造成的影響較2008年和2013小很多，2015年覆蓋面積在達(dá)到極大值后繼續(xù)北移，在山東沿岸大面積登陸；2011年和2012年最大覆蓋面積相對(duì)其他年份小，分布在連云港以北、海州灣外海海域，2011年綠潮主體北端在青島以南70 km海域，而2012年綠潮北端已在海陽沿岸登陸。

圖4 2008—2015年黃海綠潮最大覆蓋面積分布Fig.4 Distribution of the maximum coverage area of the Green Tide in the Yellow Sea from 2008 to 2015

圖5 2007—2015年黃海綠潮覆蓋面積月平均年際變化圖Fig.5 Variation of the monthly mean Green Tide coverage area in the Yellow Sea from 2007 to 2015

因海上多云天氣的限制，每年獲取黃海綠潮清晰的衛(wèi)星圖像數(shù)量不同，且選用日期無固定規(guī)律，為進(jìn)行比較研究，引入覆蓋面積的月平均值。圖5給出了2007—2015年5月至8月黃海綠潮覆蓋面積月平均年際變化。發(fā)現(xiàn)，因2009和2010年綠潮均在5月底6月初出現(xiàn)，發(fā)生時(shí)間較晚，故這兩年綠潮的覆蓋面積是7月最高，6月次之；而其他年份5月中旬首次出現(xiàn)，6月經(jīng)歷快速增殖，在30～40 d時(shí)間內(nèi)達(dá)到面積峰值，因此覆蓋面積6月最高，7月次之，到8月基本消失。

3.3 黃海綠潮漂移路徑年際變化特征

本文將綠潮分布區(qū)域的幾何中心確定為綠潮主體位置。2008—2015年黃海綠潮主體以偏北向漂移為主，且絕大部分年份會(huì)沖襲上岸，對(duì)山東和江蘇沿海城市造成不同程度的影響。但綠潮漂移路徑在具體方向和時(shí)間上存在明顯的年際變化(圖6)，主要可以分為以下3種情況。

圖6 2008-2015年黃海綠潮主體漂移路徑年際變化Fig.6 Trajectories of the Green Tide in the Yellow Sea from 2007 to 2015

2008年和2011年綠潮主體先北向漂移越過34°30′N后，西北向垂直于岸線漂移，主要對(duì)連云港、日照和青島造成較大影響。2008年自5月中旬發(fā)現(xiàn)綠潮開始北向漂移，至5月底開始向西北方向垂直于岸線漂移，6月25日后，綠潮大規(guī)模北上入侵青島海岸，岸灘上堆積的綠潮厚度平均0.3～0.5 m[9]，當(dāng)?shù)卣塾?jì)清運(yùn)綠潮超過1 000 000 t；2011年綠潮自6月初出現(xiàn)后先北向漂移，至6月中旬開始西北向漂移，7月中旬零星綠潮上岸，但相比2008年，綠潮主體并未大規(guī)模登陸，隨后綠潮主體沿岸線西南向漂移，在連云港至青島沿岸均有少許登陸。

2009年和2012年綠潮主體較其他年份而言整體偏東，綠潮在南黃海輻射沙脊處出現(xiàn)后先西北向漂移越過34°30′N ，隨后東北向平行于岸線漂移，故只有少許綠潮上岸。2009年綠潮自5月末發(fā)現(xiàn)后先西北向漂移，6月下旬漂出輻射沙脊后開始平行于岸線東北向漂移，少許綠潮在海陽-乳山登陸，這與高松等[4]研究一致，認(rèn)為造成2009年和2008年綠潮漂移路徑不同的主要原因是綠潮發(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；2012年綠潮漂移路徑與2009年類似，在5月初出現(xiàn)后北向漂移，5月中旬漂出輻射沙脊后向東北向漂移，7月上旬也僅有少量綠潮在青島-海陽沿岸登陸，但其影響規(guī)模要比2009年小很多。

2010、2013、2014和2015年綠潮主體西北向漂移至近岸后東北向沿岸漂移，對(duì)江蘇和山東沿海造成大面積影響。2010年6月初發(fā)現(xiàn)綠潮后先北向漂移，6月中下旬西北向漂移，至6月底在日照-青島登陸，隨后綠潮沿海岸線擴(kuò)展蔓延，南至連云港沿岸，北至海陽沿岸均有綠潮登陸；2013年先西北向漂移，6月下旬綠潮主體在連云港-日照-青島-海陽沿海登陸，隨后綠潮主體沿岸線東北向漂移，6月底對(duì)青島-乳山沿岸造成較大影響，7月下旬綠潮東邊界漂移至124°E；2014年自5月中旬發(fā)現(xiàn)綠潮開始呈擴(kuò)散式生長，并北向漂移，至6月中旬綠潮主體南端擴(kuò)散生長至大豐沿岸，大面積影響鹽城沿海，北端擴(kuò)散至海陽近海，隨后綠潮主體東北向沿岸漂移至榮成近岸，部分綠潮西北向漂移并在連云港大面積登陸；2015年先西北向漂移，5月底綠潮在大豐-濱海沿岸大面積登陸，隨后綠潮北向漂移至近岸后沿岸東北向漂移，6月中旬綠潮主體北端漂移至乳山近海，7月初綠潮已在日照-青島-榮成大面積登陸，影響范圍幾乎遍布南黃海。

究其影響機(jī)制，國內(nèi)學(xué)者主要認(rèn)為綠潮所在海域的海面風(fēng)與表層環(huán)流的年際變化是綠潮漂移路徑年際變化的主要因素之一。Bao等[19]通過在南黃海輻射沙脊群釋放漂流瓶和Argos浮標(biāo)模擬綠潮的漂移路徑，認(rèn)為綠潮在偏南風(fēng)的作用下才能擺脫輻射沙脊地形限制，當(dāng)綠潮越過34.5°N后，漂移路徑變得復(fù)雜，但主體以偏北向漂移為主，這與本文的研究基本一致。

4 總結(jié)

黃海綠潮分布變化規(guī)律對(duì)于理解這一新的生態(tài)災(zāi)害過程，評(píng)估其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)損失，開展預(yù)測、預(yù)警和防控有重要的借鑒意義。本文通過分析近9年黃海綠潮MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)資料，對(duì)衛(wèi)星首次發(fā)現(xiàn)綠潮的時(shí)間、持續(xù)和消亡時(shí)間、覆蓋面積、分布以及綠潮的漂移路徑等特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)：

(1)2007年為黃海綠潮暴發(fā)首年，至2015年已連續(xù)9年在南黃海暴發(fā)綠潮災(zāi)害。

(2)不同年份間，黃海綠潮具有相似的發(fā)生發(fā)展及消亡過程。綠潮整個(gè)生消過程持續(xù)2～3個(gè)月，5月出現(xiàn)，6月快速增殖，7月下旬快速消退，到8月中旬完全消失。

(3)黃海綠潮覆蓋面積呈現(xiàn)波動(dòng)變化。經(jīng)歷2008年和2009年綠潮大暴發(fā)后，2010—2012年綠潮暴發(fā)規(guī)模異常低值，2013—2015年綠潮規(guī)模呈增長趨勢(shì)，2015年綠潮暴發(fā)規(guī)模為歷年之最。

(4)綠潮漂移路徑存在明顯的年際差異，各年綠潮北向漂移超出34.5°N后，漂移路徑變得復(fù)雜，大體可分為西北向垂直于岸線漂移、東北向平行于岸線漂移及繼續(xù)北向漂移3類。所有年份綠潮影響范圍均限于南黃海內(nèi)，東側(cè)邊界最遠(yuǎn)未越過124.2°E。

本文對(duì)于黃海綠潮覆蓋面積和漂移路徑年際變化特征方面得到一些認(rèn)識(shí)，可為黃海綠潮年際變化研究提供一定的基礎(chǔ)資料。但在水文特征、風(fēng)場和營養(yǎng)鹽等因素等對(duì)綠潮生物量、分布及漂移路徑的影響、綠潮發(fā)生機(jī)理等方面還有待進(jìn)一步深入研究。

[1] Charlier R H，Morand P，F(xiàn)inkl C W，et al. Green tides on the Brittany coasts[C]//IEEE US/EU Baltic International Symposium.Klaipeda，Lithuania:IEEE，2006.

[2] Yabe T，Ishii Y，Amano Y，et al. Green tide formed by free-floatingUlvaspp. at Yatsu tidal flat，Japan[J]. Limnology，2009，10(3):239-245.

[3] 唐啟升，張曉雯，葉乃好，等.綠潮研究現(xiàn)狀與問題[J]. 中國科學(xué)基金，2010(1):5-9.

Tang Qisheng，Zhang Xiaowen，Ye Naihao，et al. Review on the research progress on marine green tide[J]. Bulletin of National Natural Science Foundation of China，2010(1):5-9.

[4]高松，黃娟，白濤，等.2008年與2009年黃海綠潮漂移路徑分析[J].海洋科學(xué)，2014，38(2):86-90.

Gao Song，Huang Juan，Bai Tao，et al.Analysis on drifting path of Green Tides in the Yellow Sea in 2008 and 2009[J].Marine Sciences，2014，38(2):86-90.

[5] 李大秋，賀雙顏，楊倩，等.青島海域滸苔來源與外海分布特征研究[J].環(huán)境保護(hù)，2008(16):45-46.

Li Daqiu，He Shuangyan，Yang Qian，et al.The origin and distribution of theEnteromorphaproliferain Qingdao coastal waters[J]. Environmental Protection，2008(16):45-46.

[6] 李曰嵩，肖文軍，楊紅，等.2012年黃海綠潮藻早期發(fā)生和聚集動(dòng)力學(xué)成因分析[J].海洋環(huán)境科學(xué)，2015，34(2):268-273.

Li Yuesong，Xiao Wenjun，Yang Hong，et al. Dynamic analyses of early development and gather of green macroalgae in 2012[J]. Marine Environmental Science，2015，34(2):268-273.

[7] 張?zhí)K平，劉應(yīng)辰，張廣泉，等.基于遙感資料的2008年黃海綠潮滸苔水文氣象條件分析[J]. 中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，39(5):870-876.

Zhang Suping，Liu Yingchen，Zhang Guangquan，et al. Analysis on the hydro-moteorological conditions from remote sensing data for the 2008 algal blooming in the Yellow Sea[J]. Periodical of Ocean University of China，2009，39(5):870-876.

[8] 衣立，張?zhí)K平，殷玉齊.2009年黃海綠潮滸苔爆發(fā)與漂移的水文氣象環(huán)境[J].中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，40(10):15-23.

Yi Li，Zhang Suping，Yin Yuqi. Influence of environmental hydro-meteorological conditions toEnteromorphaproliferablooms in Yellow Sea，2009[J]. Periodical of Ocean University of China，2010，40(10):15-23.

[9]喬方利，王關(guān)鎖，呂新剛，等.2008與2010年黃海滸苔漂移輸運(yùn)特征對(duì)比[J].科學(xué)通報(bào)，2011，56(18):1470-1476.

Qiao Fangli，Wang Guansuo，Lü Xin’gang，et al. Drift characteristics of green macroalgae in the Yellow Sea in 2008 and 2010[J]. Chinese Science Bulletin，2011，56(18):1470-1476.

[10] Keesing J K，Liu Dongyan，F(xiàn)earns P，et al. Inter-and intra-annual patterns ofUlvaproliferagreen tides in the Yellow Sea during 2007-2009，their origin and relationship to the expansion of coastal seaweed aquaculture in China[J]. Marine Pollution Bulletin，2011，62(6):1169-1182.

[11] 黃娟，吳玲娟，高松，等.黃海綠潮分布年際變化分析[J]. 激光生物學(xué)報(bào)，2014，23(6):572-578.

Huang Juan，Wu Lingjuan，Gao Song，et al. Analysis on the interannual distribution variation of Green Tide in Yellow Sea[J]. Acta Laser Biology Sinica，2014，23(6):572-578.

[12] Jiang Peng，Wang Jinfeng，Cui Yulin，et al. Molecular phylogenetic analysis of attached Ulvaceae species and free-floatingEnteromorphafrom Qingdao coasts in 2007[J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology，2008，26(3):276-279.

[13] 劉峰，逄少軍.黃海滸苔綠潮及其溯源研究進(jìn)展[J].海洋科學(xué)進(jìn)展，2012，30(3):441-449.

Liu Feng，Pang Shaojun. Research advances on Green Tides in the Yellow Sea[J]. Advances in Marine Science，2012，30(3):441-449.

[14] 吳孟泉，郭浩，張安定，等.2008年-2012年山東半島海域滸苔時(shí)空分布特征研究[J].光譜學(xué)與光譜分析，2014，34(5):1312-1318.

Wu Mengquan，Guo Hao，Zhang Anding，et al.Research on the characteristics ofUlvaProliferain Shandong Peninsula during 2008-2012 based on MODIS data[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis，2014，34(5):1312-1318.

[15] 王玉麗,馬震.應(yīng)用ENVI軟件目視解譯TM影像土地利用分類[J].現(xiàn)代測繪，2011，34(1):11-13.

Wang Yuli，Ma Zhen. Visual interpretation TM image land use classification by applied the software of ENVI[J]. Modern Surveying and Mapping，2011，34(1):11-13.

[16] 蔡曉晴，崔廷偉，鄭榮兒,等.靜止海洋水色衛(wèi)星(GOCI)綠潮探測算法對(duì)比研究[J]. 遙感信息，2014，29(5):44-50.

Cai Xiaoqing，Cui Tingwei,Zheng Rong’er，et al. Comparison of algorithms for green macro-algae bloom detection based on Geostationary Ocean Color Imager[J]. Remote Sensing Information，2014，29(5):44-50.

[17] 李德萍,楊育強(qiáng),董海鷹,等. 2008年青島海域滸苔大爆發(fā)天氣特征及成因分析[J]. 中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，39(6):1165-1170.

Li Deping，Yang Yuqiang，Dong Haiying，et al. Cause analysis and synoptic characteristics for outbreaks of enteromorpha around Qingdao in 2008[J]. Periodical of Ocean University of China，2009，39(6):1165-1170．

[18] 吳洪喜，徐愛光，吳美寧.滸苔實(shí)驗(yàn)生態(tài)的初步研究[J]. 浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2000 ,19(3):230-234.

Wu Hongxi，Xu Aiguang，Wu Meining. Preliminary study on experimental ecology ofEnteromorphaprolifera(Miill.)[J]. Journal of Zhejiang Ocean University (Natural Science)，2000，19(3):230-234.

[19] Bao Min，Guan Weibing，Yang Yang，et al. Drifting trajectories of green algae in the western Yellow Sea during the spring and summer of 2012[J]. Estuarine,Coastal & Shelf Science，2015，163:9-16.

The interannual variation of Green Tide in the Yellow Sea

Guo Wei1，Zhao Liang1，Li Xiumei1

(1.CollegeofMarineandEnvironmentalSciences，TianjinUniversityofScienceandTechnology，Tianjin300457，China)

From 2008 to 2015，large-scale floating Green Tides have consecutively occurred in the Yellow Sea of China，which have great impacts on the marine environment and economic. Based on the EOS/MODIS remote sensing ocean color data，theNDVIalgorithm was adopted to inverse the distribution of Green Tides during May to August. The Green Tides were firstly found from MODIS images in 2007 with the coverage area less than 50 km2in the Yellow Sea. Seasonally，the Green Tides first appeared during the middle of May to early June，then its coverage grew rapidly and continuously and reached a peak in 30-40 days. In July，the Green Tides depleted gradually and disappeared in August. The maximum coverage areas of the Green Tides were 3 110 km2and 4 075 km2in 2008 and 2009 respectively. The Green Tides coverages were in low phase from 2010 to 2012 and the peak areas in these past three years were less than 1 800 km2. Since 2013，the scales of Green Tides increased rapidly，and the peak coverage reached 5 629 km2in 2015. (The Green Tides covered the regions ranged from 124°E in the east，Lianyungang of Jiangsu Province in the west，Rudong of Jiangsu Province in the south and 37°N in the north). The trajectories of the Green Tides could be divided into three categories:(a) moved northward to 34°30′N，then turned to northwest toward the coast in 2008，2010 and 2011; (b) moved northward to 35°N，then drifted northeast parallel to the coast in 2009 and 2012; (c) moved northward to the coast of Shandong province，then turned along the coast in 2013，2014 and 2015.

Green Tide; coverage area; trajectories; interannual variation; Yellow Sea

2016-04-18；

2016-05-16。

中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)(XDA11020305)；國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFA0601301)；國家自然科學(xué)基金(41276016，41376006，41376112)。

郭偉(1990—)，男，江蘇省南通市人，從事淺海動(dòng)力學(xué)研究。E-mail：guowei72@tust.edu.cn

*通信作者：趙亮(1975—)，男，教授，從事海洋生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究。E-mail：zhaoliang@ouc.edu.cn

10.3969/j.issn.0253-4193.2016.12.004

X55

A

0253-4193(2016)12-0036-10

郭偉，趙亮，李秀梅. 黃海綠潮分布年際變化特征分析[J].海洋學(xué)報(bào)，2016，38(12)：36—45，

Guo Wei，Zhao Liang，Li Xiumei. The interannual variation of Green Tide in the Yellow Sea[J]. Haiyang Xuebao，2016，38(12)：36—45，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2016.12.004