近10 a黃海滸苔綠潮時(shí)空分布特征分析

何恩業(yè)，季軒梁，黃洪輝，王丹，郭茂華，高姍，楊靜

（1.國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心自然資源部海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，廣東廣州510300；3.廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510300；4.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510300；5.國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心，北京100081；6.自然資源部空間海洋遙感與應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(fā)生大規(guī)模滸苔綠潮災(zāi)害，給江蘇和山東沿海地區(qū)的水產(chǎn)養(yǎng)殖、海運(yùn)交通、水上活動(dòng)和生態(tài)環(huán)境造成重大影響[1-2]。當(dāng)前國內(nèi)外眾多學(xué)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(xué)特性以及物理和化學(xué)等環(huán)境條件對滸苔暴發(fā)機(jī)制進(jìn)行內(nèi)外因研究與分析[3-11]；二是利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測、現(xiàn)場定量觀測、分子生物學(xué)和遺傳學(xué)以及數(shù)值模擬方法等對黃海漂浮滸苔進(jìn)行溯源研究[12-16]；三是滸苔的早期預(yù)警與發(fā)展趨勢研究，即利用衛(wèi)星遙感、無人機(jī)以及現(xiàn)場船舶等手段對滸苔規(guī)模、分布區(qū)域和密集度等進(jìn)行觀測，基于海洋大氣環(huán)流條件以及理化要素指標(biāo)變動(dòng)狀況對滸苔漂移路徑和發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測預(yù)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(fā)時(shí)間、災(zāi)害時(shí)長、發(fā)展規(guī)模、漂移路徑和影響岸段均有所差異[25]，分析黃海滸苔時(shí)空分布狀況和發(fā)展變化趨勢對控制和治理滸苔災(zāi)害具有重要意義[26]。部分學(xué)者對此開展了相關(guān)研究工作[27-32]，但多針對于個(gè)別年份的分析，又因數(shù)據(jù)的不連續(xù)性，鮮有學(xué)者從長時(shí)間序列角度研究分析黃海滸苔時(shí)空分布及演變規(guī)律。本文利用2010—2019年黃海滸苔成災(zāi)期間的業(yè)務(wù)化衛(wèi)星遙感連續(xù)監(jiān)測資料，對黃海滸苔暴發(fā)期間生長消亡過程的年際變化、季節(jié)變化、暴發(fā)源地、歷年漂移路徑特征、發(fā)展規(guī)模及影響區(qū)域進(jìn)行長時(shí)間尺度和多角度的分析和對比，以期為黃海滸苔的監(jiān)測預(yù)警和應(yīng)急治理提供理論依據(jù)與科學(xué)參考。

2 數(shù)據(jù)來源

黃海滸苔綠潮資料來源于2010—2019年《國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心綠潮遙感監(jiān)測通報(bào)》中發(fā)布的基于HY-1B/1C、Aqua/Terra和GF系列等多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)對黃東海海域進(jìn)行的業(yè)務(wù)化綠潮遙感影像反演結(jié)果，監(jiān)測通報(bào)為1次/d，衛(wèi)星遙感解譯區(qū)域范圍為119°～125°E，32°～38°N，信息包含黃海綠潮監(jiān)測的時(shí)間、覆蓋面積、分布面積和影響區(qū)域等，部分衛(wèi)星遙感監(jiān)測相關(guān)參數(shù)見表1。本文基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對近10 a黃海滸苔災(zāi)害的時(shí)空分布特征和演變規(guī)律進(jìn)行分析研判。

表1 黃海滸苔綠潮衛(wèi)星遙感監(jiān)測相關(guān)參數(shù)

3 黃海滸苔生長和消亡的時(shí)間變化過程特征分析

為了便于統(tǒng)計(jì)和分析，本文參考相關(guān)文獻(xiàn)對部分術(shù)語做了規(guī)定[25,32-33]：滸苔暴發(fā)時(shí)間指歷年衛(wèi)星遙感首次發(fā)現(xiàn)黃海滸苔的時(shí)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(shí)間跨度（單位：d）；滸苔峰值指滸苔最大覆蓋面積；滸苔消亡（結(jié)束）指歷年衛(wèi)星遙感最后一次發(fā)現(xiàn)黃海滸苔的時(shí)間；滸苔消衰期指從滸苔盛期結(jié)束起至消亡（結(jié)束）時(shí)間。

本文利用近10 a基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演的黃海滸苔相關(guān)信息，統(tǒng)計(jì)了歷年滸苔暴發(fā)時(shí)間、峰值時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、災(zāi)害持續(xù)時(shí)長、盛期開始時(shí)間、盛期結(jié)束時(shí)間和盛期持續(xù)時(shí)長等相關(guān)信息（見表2），發(fā)現(xiàn)黃海滸苔成災(zāi)期間主要經(jīng)歷“暴發(fā)→發(fā)展→盛期→消衰→結(jié)束”幾個(gè)階段，滸苔生長和消亡過程所引起的綠潮規(guī)模變化在每年均表現(xiàn)為單峰規(guī)律[33]。

表2 2010—2019年衛(wèi)星遙感監(jiān)測的黃海滸苔災(zāi)害發(fā)生情況

3.1 黃海滸苔年際變化特征

3.1.1 滸苔暴發(fā)時(shí)間

近10 a統(tǒng)計(jì)顯示，黃海滸苔災(zāi)害一般在5月中旬—下旬暴發(fā)，衛(wèi)星首次發(fā)現(xiàn)滸苔綠潮的覆蓋面積均值為14.6 km2。2017年滸苔暴發(fā)時(shí)間最早，衛(wèi)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(jiān)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(fā)也偏早，分別為5月11日和5月13日。2018年滸苔暴發(fā)時(shí)間最晚，衛(wèi)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(jiān)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(wèi)星又在鹽城東南部海域（121.1°～122.1°E，32.75°～33.7°N）監(jiān)測到新的滸苔斑塊分布，當(dāng)日總覆蓋面積達(dá)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(kuò)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(fā)時(shí)間也偏晚，為5月27日。白雨等[8]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)水溫達(dá)到適宜滸苔微觀繁殖體萌發(fā)的15℃后，前后半月內(nèi)的有效降水向海水中輸入大量營養(yǎng)鹽，其中綠潮生長所需的痕量元素如Fe等對觸發(fā)黃海綠潮起到關(guān)鍵性作用。朱明等[10]指出，蘇北沙洲區(qū)沿岸徑流眾多，淡水?dāng)y帶大量氮磷等營養(yǎng)鹽間歇性入海，導(dǎo)致海水富營養(yǎng)化并伴隨著鹽度的周期性波動(dòng)，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(fā)時(shí)間的不同，以2017年為例，江蘇鹽城海域水溫于5月7日達(dá)到15℃，在5月4日和8日均出現(xiàn)大氣降水，滸苔在5月10日暴發(fā)[8,25]。張清春等[12]調(diào)查發(fā)現(xiàn)綠藻微觀繁殖體在蘇北淺灘區(qū)廣泛分布，并附著在紫菜養(yǎng)殖筏架上萌發(fā)成長，每年4月底—5月紫菜機(jī)械式收割，造成養(yǎng)殖筏架梗繩附生滸苔綠藻大量入海[15]。歷年養(yǎng)殖設(shè)備回收進(jìn)程的差異會對滸苔暴發(fā)規(guī)模產(chǎn)生影響，2018年養(yǎng)殖設(shè)備回收較晚，推測是導(dǎo)致當(dāng)年滸苔暴發(fā)時(shí)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(qū)間，蘇北淺灘廣泛分布的綠藻微觀繁殖體及附著在紫菜養(yǎng)殖筏架和梗繩上的綠藻快速、持續(xù)且大量生長，導(dǎo)致2018年滸苔進(jìn)入盛期用時(shí)也較短。

3.1.2 滸苔盛期

黃海滸苔暴發(fā)后，適宜的氣溫、海溫和營養(yǎng)鹽條件[31,34]造成滸苔快速連續(xù)增長，覆蓋面積不斷擴(kuò)大，10～20 d后黃海滸苔覆蓋面積超過100 km2，進(jìn)入盛期（見表2和圖1）。統(tǒng)計(jì)顯示，歷年滸苔災(zāi)害盛期平均持續(xù)時(shí)長為48 d，其中，2017年黃海滸苔最早進(jìn)入盛期，為5月21日，2011年最晚進(jìn)入盛期，為6月12日；2012年黃海滸苔最早結(jié)束盛期，為6月22日，2018年最晚結(jié)束盛期，為8月2日；2014年和2018年滸苔盛期持續(xù)時(shí)間均在60 d以上，2012年滸苔盛期持續(xù)時(shí)間最短，僅為31 d。郭麗娜等[17]研究發(fā)現(xiàn)，在連續(xù)的雨霧天氣過后，相對濕度驟降、日照時(shí)數(shù)增加且海表溫度在18～25℃時(shí)，滸苔會進(jìn)入面積最大的旺盛階段。辛蕾等[33]認(rèn)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(tài)的重要因素之一，水溫在20～25℃時(shí)綠潮覆蓋面積處于較高水平，水溫超過25℃且鹽度下降時(shí)，綠潮覆蓋面積呈現(xiàn)下降趨勢。通過對2014—2017年統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，水溫保持在20～25℃時(shí)段最長的為2014年，最短的為2017年。何世鈞等[19]在綠潮災(zāi)害預(yù)測主導(dǎo)因子的研究中發(fā)現(xiàn)，溫度對綠潮藻生存影響所占權(quán)重最高，其值變化直接影響綠潮覆蓋面積的變動(dòng)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(xiàn)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(dá)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(xiàn)在6月中旬；2016年、2018年和2019年滸苔峰值出現(xiàn)在6月下旬；2014年最晚達(dá)到峰值，為7月8日，面積達(dá)2 330 km2，這也是近10 a出現(xiàn)的最大覆蓋面積，2010年和2015年滸苔峰值也出現(xiàn)7月上旬；2017年最大覆蓋面積達(dá)到近10 a最小，為367 km2。2010—2019年，黃海滸苔覆蓋面積呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，2014年滸苔覆蓋面積規(guī)模達(dá)到頂峰，隨后波動(dòng)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(xiàn)同步性。滸苔覆蓋面積最小為2017年，其分布面積峰值達(dá)34 600 km2，已經(jīng)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(dá)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(tǒng)計(jì)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(qū)范圍并沒有出現(xiàn)下降趨勢，反而呈現(xiàn)整體擴(kuò)大趨勢。楊靜等[28]研究發(fā)現(xiàn)黃海綠潮分布范圍與全球氣候變化之間存在一定的相關(guān)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(shù)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(yǎng)化，同時(shí)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(yǎng)鹽濃度較高且溫度適宜時(shí)表現(xiàn)出較高的相對生長率[5]。2010年和2011年的拉尼娜現(xiàn)象造成黃海滸苔分布范圍持續(xù)減?。?012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(shù)開始升高，2014年冬季—2016年春季形成了強(qiáng)厄爾尼諾事件，黃海滸苔分布面積也在此期間呈現(xiàn)出連年增加的趨勢；2016年夏季Ni?o3.4指數(shù)開始轉(zhuǎn)負(fù)，滸苔分布面積也開始下降，2017年冬季—2018年初的弱拉尼娜現(xiàn)象致使2018年滸苔分布面積達(dá)到近5 a最低值；2018年冬季—2019年春季轉(zhuǎn)為厄爾尼諾現(xiàn)象，因此，2019年滸苔分布范圍又開始擴(kuò)大。全球氣候變化會影響黃海區(qū)域的氣象和環(huán)流狀況，造成水體營養(yǎng)鹽和溫鹽水平發(fā)生變動(dòng)，而滸苔對環(huán)境條件變化響應(yīng)較為敏感[3-7]，其發(fā)展規(guī)模也會產(chǎn)生年際差異。除此之外，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)人類養(yǎng)殖活動(dòng)方式[12]、綠藻微觀繁殖體的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化[15]以及滸苔藻自身的生態(tài)學(xué)特性[36]也會對滸苔規(guī)模產(chǎn)生一定的影響，這些因素的影響機(jī)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(xù)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(jié)束，之后進(jìn)入約半個(gè)月至一個(gè)月的消衰期，近10 a黃海滸苔消衰期平均為24 d。衛(wèi)星遙感顯示，7月下旬—8月中旬黃海海域衛(wèi)星基本監(jiān)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(jié)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(shí)最長，從7月20日滸苔盛期結(jié)束—9月9日滸苔消亡長達(dá)50 d，2010年和2012年滸苔消衰期也都達(dá)到了37 d。

統(tǒng)計(jì)顯示，近10 a黃海滸苔災(zāi)害持續(xù)時(shí)間平均為84 d，其中，2017年黃海滸苔消亡時(shí)間最早，持續(xù)時(shí)間也最短，為65 d，衛(wèi)星最后一次發(fā)現(xiàn)滸苔的時(shí)間為7月13日，覆蓋面積為3 km2；2019年是滸苔災(zāi)害消亡時(shí)間最晚的一年，也是近10 a來持續(xù)時(shí)間最長的一年，滸苔持續(xù)時(shí)間達(dá)121 d，相比平均時(shí)長多出37 d，衛(wèi)星最后一次發(fā)現(xiàn)滸苔的時(shí)間為9月9日，覆蓋面積為0.5 km2。

滸苔的衰亡速率和持續(xù)時(shí)長與海溫的變化和滸苔的分布區(qū)域有關(guān)[3-11]，當(dāng)海表溫度上升到25℃以上時(shí)，滸苔面積減小并逐漸消亡[17,33]。營養(yǎng)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(yǎng)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(qiáng)度不同，因此，分布在不同區(qū)域的滸苔藻類的衰亡速率也會產(chǎn)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(shí)高達(dá)28℃左右，因此當(dāng)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(xù)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(dāng)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(qū)域水溫變化情況（數(shù)據(jù)來源：美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心）

3.2 黃海滸苔暴發(fā)期內(nèi)季節(jié)變化特征

滸苔衛(wèi)星遙感監(jiān)測受云層遮擋影響較大，如果采用日均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)會導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。本文在分析黃海滸苔成災(zāi)期間季節(jié)變化特征方面，選用旬度時(shí)間內(nèi)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(guī)模。

從近10 a滸苔平均覆蓋面積的旬變化角度分析，大規(guī)模出現(xiàn)滸苔的時(shí)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(fā)初期（5月中旬）規(guī)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(shí)間大約增長了7～8倍，日均增長率達(dá)22.6%。5月下旬—6月上旬滸苔規(guī)模較為平穩(wěn)，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(guī)模維持最高水平，平均覆蓋面積約為580 km2，持續(xù)時(shí)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(nèi)，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(fā)在季節(jié)變化尺度上呈現(xiàn)出典型的單峰規(guī)律，5月中旬暴發(fā)，隨后快速連續(xù)增長，6月下旬前后達(dá)到頂峰，隨后進(jìn)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(dòng)速率并不均勻，具有跳變現(xiàn)象，這對黃海滸苔相關(guān)治理和研究具有重要的科學(xué)參考價(jià)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(fā)現(xiàn)海域

近10 a衛(wèi)星遙感監(jiān)測結(jié)果顯示，歷年滸苔暴發(fā)初期呈現(xiàn)條帶狀或者斑塊狀分布形態(tài)（見圖5），均位于江蘇沿岸以東海域。滸苔暴發(fā)初期主要集中分布在兩個(gè)區(qū)域：一個(gè)是蘇北淺灘海域，包含A區(qū)和C區(qū)。離岸較近的鹽城東北部海域A區(qū)（120.4°～121.4°E，33.6°～34.9°N）為歷年滸苔災(zāi)害首發(fā)最多的區(qū)域，2011年、2012年、2014年、2015年和2018年衛(wèi)星遙感首次在此區(qū)域發(fā)現(xiàn)滸苔，且多以條帶狀分布為主，這與當(dāng)?shù)氐牧飨蚧疽恢耓8]。其次是蘇北淺灘輻射沙洲海域C區(qū)，2016年衛(wèi)星首次在該海域發(fā)現(xiàn)條帶狀分布的滸苔，衛(wèi)星遙感顯示，2016年5月17日出現(xiàn)在C區(qū)的滸苔綠潮，5月25日漂移至A區(qū)，因此推測A區(qū)部分滸苔為C區(qū)滸苔在衛(wèi)星遙感可見前漂移而至。另一個(gè)是江蘇外海海域，包含B區(qū)和D區(qū)。在鹽城東南部外海B區(qū)（122.4°～124.2°E，33.0°～33.8°N），2010年、2017年和2019年衛(wèi)星首次在該區(qū)域遙感發(fā)現(xiàn)滸苔，以斑塊狀為主。2013年衛(wèi)星首次在離岸約300 km，中心點(diǎn)為（123.6°E，34.6°N）的海域D區(qū)發(fā)現(xiàn)條帶狀滸苔，這是近10 a離岸距離最遠(yuǎn)的滸苔首發(fā)區(qū)域。衛(wèi)星遙感對比發(fā)現(xiàn)，江蘇外海海域首先發(fā)現(xiàn)的滸苔綠潮，一般維持時(shí)間較短，消失較快，并不能漂移至A區(qū)。郭偉等[25]分析認(rèn)為B區(qū)和D區(qū)出現(xiàn)的綠潮與A區(qū)與C區(qū)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(wèi)星遙感監(jiān)測首次發(fā)現(xiàn)黃海滸苔分布區(qū)域

研究發(fā)現(xiàn)，蘇北淺灘是我國重要的紫菜養(yǎng)殖基地，養(yǎng)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(jìn)一步影響綠潮規(guī)模[12-13]。淺灘全年存在較高豐度的滸苔微觀繁殖體，當(dāng)?shù)睾Ｓ虺渥愕臓I養(yǎng)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(fā)生長提供了有利條件[15]。Shen等[14]從分子生物學(xué)DNA序列測定中發(fā)現(xiàn)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(wèi)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(qū)[24,26,30]。數(shù)值模擬綠潮溯源結(jié)果顯示，黃海漂浮滸苔最初出現(xiàn)在蘇北淺灘附近海域，并在風(fēng)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(fā)的主要源地。

4.2 歷年黃海滸苔峰值時(shí)的分布形態(tài)特征

歷年黃海滸苔發(fā)展到最大覆蓋面積時(shí)，其分布區(qū)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(xiàn)西南—東北走向分布，此時(shí)大多數(shù)年份已出現(xiàn)少量前沿滸苔影響山東半島沿岸現(xiàn)象，但是滸苔主體尚未開始大規(guī)模登灘（見圖6）。由于歷年大氣、海洋環(huán)流、水溫和營養(yǎng)鹽存在差異[8,28,34]，黃海滸苔峰值時(shí)的分布區(qū)域、狀態(tài)和密集度（覆蓋面積與分布面積的比值，下同）也表現(xiàn)出明顯的年際差異[35]。

圖6 2010—2019年衛(wèi)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(dá)3個(gè)緯度，最南端到達(dá)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(nèi)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(qū)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(dá)到約3個(gè)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(dòng)態(tài)演變來看，近10 a黃海滸苔影響規(guī)模呈現(xiàn)波動(dòng)增大趨勢，分布范圍由近海向外海擴(kuò)展，影響岸段由山東半島中西部區(qū)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(xué)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(tài)型[36]，在江蘇近海暴發(fā)后，受東南季風(fēng)和北向表層海流的驅(qū)動(dòng)向北漂移發(fā)展，最終影響山東半島南部沿線城市[37]。由于每年滸苔發(fā)生海域的理化條件和環(huán)流形勢不盡相同[38-39]，導(dǎo)致滸苔歷年規(guī)模、漂移速度、登陸區(qū)域和致災(zāi)程度等方面存在明顯差異（見圖7）。近10 a統(tǒng)計(jì)顯示，滸苔的漂移路徑和發(fā)展規(guī)模對未來影響岸段以及災(zāi)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(zāi)害表現(xiàn)情況也并不完全一致。2010—2019年，黃海滸苔主體運(yùn)動(dòng)軌跡主要有4種，分別是北向漂移發(fā)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(fā)展型。

圖7 2010—2019年黃海滸苔漂移發(fā)展分布區(qū)域變化情況

4.3.1 北向漂移發(fā)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(fā)后以偏北方向漂移發(fā)展，青島岸線是滸苔災(zāi)害影響的首要區(qū)域，滸苔盛期結(jié)束時(shí)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(fā)后向北漂移發(fā)展，6月中旬分布范圍達(dá)到極大值，7月中旬滸苔大規(guī)模登陸青島，日照受災(zāi)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?yàn)橹鳎?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(kuò)展，衛(wèi)星監(jiān)測發(fā)現(xiàn)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(guī)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(jìn)入山東近海后向東西兩向擴(kuò)展，2015年滸苔對青島—威海乳山影響較大，滸苔盛期結(jié)束時(shí)主體主要分布在青島和煙臺近海，2018年滸苔盛期結(jié)束時(shí)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(zāi)害主要影響山東半島以南的中東部岸段，威海和煙臺受災(zāi)程度更為嚴(yán)重，對山東半島西部岸段影響較輕，滸苔盛期結(jié)束時(shí)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(zāi)害均爆發(fā)于5月中旬，大幅聚集生長后向北略偏西方向漂移發(fā)展，6月中下旬抵近山東半島后開始轉(zhuǎn)向東北向漂移，期間不斷登陸青島、煙臺和威海；區(qū)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(fā)展擴(kuò)大，到達(dá)35°N附近海域后開始轉(zhuǎn)向，沿山東半島岸線向東北方向漂移。該漂移路徑致使?jié)G苔在山東半島南岸由西向東依次登陸，滸苔盛期結(jié)束時(shí)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(fā)后開始向西北方向漂移并發(fā)展擴(kuò)大，6月下旬初滸苔區(qū)域最西端挺進(jìn)海州灣，在35°N附近滸苔漂移方向轉(zhuǎn)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(dá)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(gè)過程滸苔主體最東端未超過122.5°E；2017年也呈現(xiàn)出同樣的漂移軌跡變化特征，區(qū)別在于2017年滸苔暴發(fā)位置在江蘇遠(yuǎn)海，離岸更遠(yuǎn)，西北漂移速度更快，登陸山東半島時(shí)間早，災(zāi)害過程結(jié)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(jié)束。

4.3.4 東北向漂移發(fā)展型

近10 a中只有2014年屬于該型滸苔漂移路徑。滸苔暴發(fā)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(kuò)展速度較快，推測與外海風(fēng)速較大有利于滸苔分布區(qū)域擴(kuò)散有一定關(guān)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(dá)到最大規(guī)模，7月中旬末期滸苔盛期結(jié)束時(shí)主要集中在青島東端至威海沿線海域，煙臺和威海受災(zāi)較重。

此外，從近10 a黃海滸苔漂移發(fā)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(kuò)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(jìn)一步研究。

5 結(jié)論

本文基于2010—2019年多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)對黃海海域進(jìn)行的業(yè)務(wù)化綠潮遙感影像資料，系統(tǒng)梳理了近10 a滸苔暴發(fā)時(shí)間、峰值時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、災(zāi)害持續(xù)時(shí)長、盛期開始時(shí)間、盛期結(jié)束時(shí)間和盛期持續(xù)時(shí)長等相關(guān)信息，對黃海滸苔綠潮生長消亡的年際和季節(jié)變化特征進(jìn)行了分析。此外，針對黃海滸苔的暴發(fā)源地、漂移路徑和滸苔峰值時(shí)的分布形態(tài)、分布區(qū)域和發(fā)展規(guī)模等特征也進(jìn)行了詳細(xì)分析和對比。結(jié)果表明：

（1）黃海滸苔成災(zāi)期內(nèi)主要經(jīng)歷“暴發(fā)→發(fā)展→盛期→消衰→結(jié)束”幾個(gè)階段，暴發(fā)時(shí)間集中在5月中旬—下旬，經(jīng)過10～20 d的聚集發(fā)展進(jìn)入盛期，6月中旬—7月上旬達(dá)到峰值，7月中下旬盛期結(jié)束后進(jìn)入約半個(gè)月至一個(gè)月的消衰期，整個(gè)災(zāi)害過程平均持續(xù)約84 d，其中，盛期持續(xù)的平均時(shí)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(zāi)害暴發(fā)時(shí)間最早，為5月10日；2018年暴發(fā)時(shí)間最晚，為5月31日。2019年黃海滸苔災(zāi)害結(jié)束時(shí)間最晚，為9月9日，持續(xù)時(shí)間最長，達(dá)到121 d；2017年結(jié)束時(shí)間最早，為7月13日，持續(xù)時(shí)間最短，僅為65 d。

（2）黃海滸苔災(zāi)害期間覆蓋面積在季節(jié)變化方面呈現(xiàn)典型的單峰規(guī)律，覆蓋面積的增減變動(dòng)速率并不均勻，具有跳變現(xiàn)象。5月中旬—下旬日均最大增長率可達(dá)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(dá)12.3%；其他時(shí)間段滸苔規(guī)模變動(dòng)較為平穩(wěn)，在6月中旬—7月上旬，滸苔覆蓋面積維持最高水平，持續(xù)時(shí)間近1 M。

（3）2010—2019年衛(wèi)星遙感首次發(fā)現(xiàn)滸苔的區(qū)域均位于江蘇以東海域，滸苔成災(zāi)前期主要集中分布在離岸較近的鹽城東北部海域A區(qū)（120.4°～121.4°E，33.6°～34.9°N），以及鹽城東南部外海B區(qū)（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(fā)后，開始向北漂移發(fā)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(yùn)動(dòng)軌跡主要有北向漂移發(fā)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(fā)展型。此外，即使在漂移路徑相似的年份，滸苔災(zāi)害在漂移速度、發(fā)展規(guī)模、災(zāi)害時(shí)長和影響岸段等方面的表現(xiàn)情況也并不完全一致，滸苔的漂移路徑和發(fā)展規(guī)模對未來影響岸段及災(zāi)害程度起決定性作用。

（5）近10 a統(tǒng)計(jì)分析表明，2010—2013年黃海滸苔覆蓋面積呈現(xiàn)波動(dòng)增加的趨勢，2014年達(dá)到歷史極大值2 330 km2，2014—2019年呈現(xiàn)波動(dòng)減小趨勢，但滸苔影響規(guī)模（分布面積）反而表現(xiàn)為波動(dòng)增大趨勢，其與覆蓋面積變動(dòng)并未出現(xiàn)同步性。黃海滸苔分布范圍由近海向外海擴(kuò)展，影響岸段由山東半島中西部區(qū)域向東部岸線延伸，其變化根源還需進(jìn)一步研究。