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基于无人机的海滨景区绿潮监测

海洋与湖沼 2018年第5期49卷 1061-1067页

作者：徐福祥高志强尚伟涛宁吉才姜晓鹏宋德彬中国科学院烟台海岸带研究所烟台264003 中国科学院大学北京100049 山东工商学院公共管理学院烟台264005

基于无人机航拍数据,利用四种颜色指数,结合无人机RGB影像对海阳市海滨景区绿潮进行特征统计和监测识别,验证不同空间位置绿潮的适宜监测指数。结果表明:海滨景区G波段高于其他波段的特征使其可以利用颜色指数进行监测;对于不同位置的... 详细信息

基于无人机航拍数据,利用四种颜色指数,结合无人机RGB影像对海阳市海滨景区绿潮进行特征统计和监测识别,验证不同空间位置绿潮的适宜监测指数。结果表明:海滨景区G波段高于其他波段的特征使其可以利用颜色指数进行监测;对于不同位置的绿潮灾害,NGBDI指数较适用于海滨景区漂浮绿潮的监测,而GLI指数则更适用于海滨景区海滩绿潮的监测。

关键词：绿潮海滨景区无人机颜色指数

2017年春、夏季黄海35°N共发的绿潮、金潮和赤潮

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海洋与湖沼 2018年第5期49卷 1021-1030页

作者：孔凡洲姜鹏魏传杰张清春李继业刘一霆于仁成颜天周名江中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室青岛266237 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071 中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生物学与生物技术功能实验室青岛266237 中国科学院海洋研究所工程技术部青岛266071 国家海洋局北海环境监测中心青岛266033 中国科学院大学北京100049

于2017年4月至6月,沿南黄海35°N断面出现了罕见的绿潮、金潮和赤潮等有害藻华共发现象。本研究通过现场定时定速拖网等方法,对黄海35°N断面不同站位的大型漂浮藻类进行了定量观测,并对赤潮区浮游植物进行了显微镜观察。结果表明:沿35... 详细信息

于2017年4月至6月,沿南黄海35°N断面出现了罕见的绿潮、金潮和赤潮等有害藻华共发现象。本研究通过现场定时定速拖网等方法,对黄海35°N断面不同站位的大型漂浮藻类进行了定量观测,并对赤潮区浮游植物进行了显微镜观察。结果表明:沿35°N断面的漂浮绿藻和马尾藻生物量具有明显的时空变化特征,4月下旬漂浮绿藻和马尾藻开始零星出现,5月下旬生物量和分布范围明显增加,在6月上旬达到最大,随后在6月下旬降低。漂浮绿藻和马尾藻的分布区域存在差异,120°30′—122°30′E为两者共同分布海域,向西以漂浮绿藻为主,向东则以马尾藻为主。分别于5月下旬和6月下旬在黄海35°N断面发现了1次米氏凯伦藻(Kareniamikimotoi)赤潮和1次赤潮异弯藻(Heterosigmaakashiwo)赤潮。基于现场获取的水文数据,本文对南黄海海域的环境条件及其对有害藻华分布的影响进行了讨论。沿35°N断面共发的绿潮、金潮和赤潮现象表明黄海海域正面临严峻的海洋生态问题,通过对该海域赤潮、金潮和绿潮的长期观测,可望揭示这些藻华灾害形成机制和演变规律,为针对性地开展有害藻华预报、预警和防控提供科学依据。

关键词：黄海浒苔绿潮马尾藻金潮赤潮

2017年绿潮浒苔(Ulva prolifera)生理特征及孢子囊形成情况分析

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海洋与湖沼 2018年第5期49卷 999-1005页

作者：郑阵兵高山王广策中国科学院海洋研究所实验生物学重点实验室青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生物学与生物技术功能实验室青岛266235 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071

近几年来在我国青岛海域连续暴发的浒苔绿潮造成了巨大的经济损失并且破坏了近海海洋生态系统平衡。因此,浒苔绿潮受到了越来越多的关注。本研究重点关注了绿潮暴发期间不同海域浒苔藻体生理特征和孢子囊形成情况。研究发现,不同海域里... 详细信息

近几年来在我国青岛海域连续暴发的浒苔绿潮造成了巨大的经济损失并且破坏了近海海洋生态系统平衡。因此,浒苔绿潮受到了越来越多的关注。本研究重点关注了绿潮暴发期间不同海域浒苔藻体生理特征和孢子囊形成情况。研究发现,不同海域里浒苔藻体生理特征差异显著,孢子囊比例显著不同,并且观察到漂浮浒苔的原位萌发。2017年5月中旬,我们在苏北浅滩紫菜养殖区域(33.78°N,121.29°E)对筏架绠绳上生长的绿藻,退潮后滩涂散落的绿藻和涨潮时海面上漂浮的绿藻进行为期5天的野外采集。另外,在2017年6月随科考船对浒苔暴发海域的浒苔样本进行采集。采集范围在(33.5°—36.5°N, 120°—124°E)。结果表明,从低纬度到高纬度,浒苔F_v/F_m(光系统Ⅱ最大光化学量子产量)值从0.65逐渐降低至0.3左右;YⅡ(光系统Ⅱ实时光化学量子产量)值也从最高0.5左右降低至最低0.1。此外,定生浒苔F_v/F_m值为0.6—0.8左右,明显高于漂浮浒苔; YⅡ值也有类似趋势。在孢子囊形成比例方面,定生浒苔约有5%藻体形成了孢子囊,而漂浮浒苔中孢子囊形成比例达到20%。数据表明,低纬度区域为浒苔来源地,浒苔生理活性良好,孢子囊形成比例低。随着浒苔往北漂移,其生理活性降低。并且,漂浮浒苔孢子囊形成比例显著性高于定生浒苔。本文认为,浒苔脱离来源区后,孢子囊的快速形成、成熟和孢子释放以及孢子的原位萌发是浒苔生物量激增的重要原因。

关键词：绿潮浒苔 Fv/Fm YII 孢子囊

基于数据挖掘的GF-1遥感影像绿潮自适应阈值分区智能检测方法研究

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海洋学报 2019年第4期41卷 131-144页

作者：王蕊王常颖李劲华青岛大学数据科学与软件工程学院山东青岛266071

由于受到云雾的影响,可见光影像能够高效用于绿潮检测的数据源较为有限,特别是云覆盖较为严重的可见光影像,基本无法用于检测绿潮。即使影像数据是在薄云、薄雾、无云覆盖的情况下获取的,由于其光谱反射值存在较大差异,依然很难采用同... 详细信息

由于受到云雾的影响,可见光影像能够高效用于绿潮检测的数据源较为有限,特别是云覆盖较为严重的可见光影像,基本无法用于检测绿潮。即使影像数据是在薄云、薄雾、无云覆盖的情况下获取的,由于其光谱反射值存在较大差异,依然很难采用同一阈值进行绿潮检测。基于此,为了提高可见光影像的利用率,实现不同云覆盖情况下,绿潮的高精度自适应阈值的自动检测,本文以GF-1影像为数据源,首先采用K-means聚类和C4.5决策树方法实现影像云覆盖情况的自动识别;其次,选取大量不同云覆盖情况下子图像样本(每个子图像样本中均包含绿潮和海水两类),分析得出不同云覆盖情况下绿潮和海水的区分阈值y与影像光谱差x=band_(nir)-band_(red)之间所具有的线性关系;然后,利用分析得出的线性关系提出一种适用于GF-1影像的绿潮分区自适应阈值自动检测方法。最后,为验证提出方法的有效性,分别采用NDVI方法、EVI方法和本文提出的自适应阈值自动检测方法进行绿潮提取实验。实验结果表明,对于GF-1卫星遥感数据,本文提出的绿潮自适应阈值分区自动检测方法明显优于传统的NDVI和EVI检测方法,不仅提高了绿潮的监测精度,而且实现了绿潮提取的全自动化。

关键词： GF-1 绿潮 K-means算法 C4.5决策树算法自适应阈值

应用甾醇类生物标志物追踪绿潮后期漂浮绿藻沉降区的方法

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海洋与湖沼 2018年第5期49卷 1094-1102页

作者：耿慧霞于仁成颜天张清春孔凡洲周名江中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室青岛266071 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071 中国科学院大学北京100049

黄海大规模绿潮的连年暴发造成了巨大的经济损失,但目前对其生态效应的认识仍非常有限。这主要是由于对绿潮后期漂浮绿藻的沉降区域缺乏了解,在很大程度上限制了对黄海绿潮生态效应的认识。本研究尝试以28-异褐藻甾醇作为绿潮藻类生物... 详细信息

黄海大规模绿潮的连年暴发造成了巨大的经济损失,但目前对其生态效应的认识仍非常有限。这主要是由于对绿潮后期漂浮绿藻的沉降区域缺乏了解,在很大程度上限制了对黄海绿潮生态效应的认识。本研究尝试以28-异褐藻甾醇作为绿潮藻类生物标志物,建立追踪绿藻沉降区的方法,并对其有效性和可行性进行分析和验证。研究结果表明,黄海绿潮原因种浒苔(Ulva prolifera)中主要甾醇成分为28-异褐藻甾醇,含量为50—100μg/g。在20°C和黑暗条件下,浒苔在1—2个月之内能够完全腐烂分解,腐烂分解的浒苔生物量与沉积物中保存的28-异褐藻甾醇含量呈显著正相关,沉积物中高含量的28-异褐藻甾醇能够在20°C和黑暗条件下稳定保存至少1个月,之后含量明显降低。现场调查也发现,在受绿潮影响的青岛近岸海域表层沉积物中能够检测到高含量的28-异褐藻甾醇,且其含量在绿潮消退1个月后有明显下降。因此,28-异褐藻甾醇可以作为黄海绿潮藻类的生物标志物,通过对绿潮消退后1—2月内海域表层沉积物中28-异褐藻甾醇的分析,有望揭示漂浮绿藻的沉降区域。相关结果为进一步研究黄海绿潮的生态效应奠定基础。

关键词：黄海绿潮甾醇标志物

黄海海域大规模绿潮成因与应对策略——“鳌山计划”研究进展

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海洋与湖沼 2018年第5期49卷 950-958页

作者：颜天于仁成周名江孙松中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室青岛266071 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071

在青岛海洋科学与技术国家实验室"鳌山计划"支持下,本项目围绕黄海大规模浒苔绿潮的防控减灾,联合山东和江苏两地多个单位协作攻关,于2016年到2018年展开了多学科交叉研究,通过对绿潮藻浒苔(Ulva prolifera)的附着、入海等行为的加密观... 详细信息

在青岛海洋科学与技术国家实验室"鳌山计划"支持下,本项目围绕黄海大规模浒苔绿潮的防控减灾,联合山东和江苏两地多个单位协作攻关,于2016年到2018年展开了多学科交叉研究,通过对绿潮藻浒苔(Ulva prolifera)的附着、入海等行为的加密观测,在大规模浒苔绿潮成因机制和防控策略方面取得了重要进展,确认了苏北浅滩源地,确认本海区大量紫菜(Pyropiayezoensis)栽培筏架提供的大面积合适附着基、典型的富营养化环境特点以及北向风生流是黄海大规模浒苔绿潮形成的重要条件。本项目解决了以下几方面的问题:1.锁定关键时段和海域并开展打捞船与无人机配合打捞;2.发现苏北浅滩存在独特浒苔种源;3.定量化研究了紫菜筏架拆除时人为去除筏架及绠绳上的附生绿藻量,明确这一过程大大促进了浒苔大量集中入海,成为浒苔绿潮形成的重要环节;4.定量化研究了浒苔在向北漂移,生物量和分布不断增加的过程;5.依据对浒苔緑潮的源头及其早期发生、发展几个关键过程的科学认识,提出了设置三道防线进行浒苔绿潮防控的策略以及在苏北浅滩开展浒苔绿潮初始生物量源头控制的具体建议。6.评价了浒苔绿潮对生态环境和养殖业危害的同时,关注了高生物量输入对受灾地可能带来生物北侵的生态风险。7.为保障2018年青岛上合峰会,项目组先期提交了绿潮防控建议,部署和开展的各项研究和现场调查结果为绿潮的预测防控提供了有力支撑。同时本项目还针对浒苔绿潮灾害的年际变化、马尾藻(Sargassumsp.)金潮灾害加剧、南黄海"三潮齐发"的复杂态势等新问题展开了观测与研究,为进一步制订更科学高效的防灾减灾方案,阐明全球变化和人类活动影响下的我国近海藻华灾害的演变奠定了基础。

关键词：黄海浒苔绿潮成因防控

低盐在短时间内对绿潮浒苔(Ulva prolifera)氮磷吸收的动态影响

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海洋与湖沼 2018年第5期49卷 975-982页

作者：朱明刘峰陈璐刘兆普淮海工学院海洋生命与水产学院连云港222005 中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生物学与生物技术功能实验室青岛266237 上海师范大学生命与环境科学学院植物种质资源开发中心上海200234 南京农业大学资源与环境科学学院南京210095

我国黄海出现的绿潮发源于黄海南部苏北辐射沙洲紫菜养殖区,苏北沙洲区濒临的沿岸河网众多,来自沿岸径流的淡水携带大量氮磷等营养盐间歇性入海,导致海水的富营养化并伴随着盐度的周期性波动。本研究通过模拟实验研究低盐度(15和5)对浒... 详细信息

我国黄海出现的绿潮发源于黄海南部苏北辐射沙洲紫菜养殖区,苏北沙洲区濒临的沿岸河网众多,来自沿岸径流的淡水携带大量氮磷等营养盐间歇性入海,导致海水的富营养化并伴随着盐度的周期性波动。本研究通过模拟实验研究低盐度(15和5)对浒苔吸收氮盐(NO_3~–-N和NH_4^+-N)和磷盐(PO_4^(3–)-P)的影响,主要发现:与盐度30相比,在低盐度(15和5)时,浒苔对NO_3~–-N的1h最大吸收速率(V_(max))和亲和力(V_(max)/Ks)分别提高280%和350%左右,半饱和常数(Ks)下降15%左右,并能够维持对NO_3~–-N的高效吸收(24h);盐度15和5时,浒苔对NH_4^+-N的1h最大吸收速率(V_(max))分别提高40%和200%,亲和力(V_(max)/Ks)分别提高20%和180%, Ks分别提高15%和30%,但是盐度降低对NH_4^+-N的长效吸收产生负面影响,甚至在盐度5条件下出现吸收高浓度NH_4^+-N后再释放的现象;与盐度30相似,盐度15条件下浒苔能够快速吸收PO_4^(3–)-P,而盐度5则导致藻细胞内的PO_4^(3–)-P在早期阶段快速流失,并在后期不能有效吸收PO_4^(3–)-P。本实验的结果表明,降低盐度有利于浒苔对氮源的快速吸收,在盐度15下浒苔能够实现对硝酸盐和磷盐的高效吸收。

关键词：绿潮浒苔盐度营养盐吸收速率

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江苏陆地海岸线绿潮藻种类组成及分布特征

环境科学学报 2015年第1期35卷 137-143页

作者：邓邦平徐韧刘材材秦玉涛刘志国刘守海程祥圣何培民叶属峰张正龙季晓国家海洋局东海环境监测中心上海200137 海洋赤潮灾害立体监测技术与应用国家海洋局重点实验室上海200137 国家海洋局南通海洋环境监测中心站南通226005 上海海洋大学水产与生命学院上海201306

2012年12月—2013年5月对江苏启东蒿枝港至连云港西大堤长约730 km岸线内的69个岸滩堤坝站点进行了绿潮藻种类组成及数量分布调查.结果表明:绿潮藻出现的站点占总设置站点的26.09%,出现绿潮藻岸线长度约占整个江苏调查岸线长度的22.83%... 详细信息

2012年12月—2013年5月对江苏启东蒿枝港至连云港西大堤长约730 km岸线内的69个岸滩堤坝站点进行了绿潮藻种类组成及数量分布调查.结果表明:绿潮藻出现的站点占总设置站点的26.09%,出现绿潮藻岸线长度约占整个江苏调查岸线长度的22.83%;岸滩上绿潮藻主要生长在沿岸石堤、养殖围坝和植被较浅相对稀疏的草滩上,绿潮藻种类组成主要有浒苔(Ulva prolifera)、曲浒苔(Ulva flexuosa)和缘管浒苔(Ulva linza).1—3月浒苔为主要优势种,4—5月曲浒苔为主要优势种,缘管浒苔在历次调查中其湿重生物量均很低.5月岸滩上固着绿潮藻量约36.7 t,不及海上飘来附着在岸滩上绿潮藻量的1/10,岸滩上固着绿潮藻中浒苔的量约为同期海上飘来浒苔湿重生物量的0.6%,岸滩堤坝不会是引起绿潮暴发的主要源头.

关键词：绿潮浒苔曲浒苔缘管浒苔江苏

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基于船载无人机的绿潮漂移速度估算与分析

海洋学报 2021年第4期43卷 96-105页

作者：姜晓鹏高志强吴晓青王跃启宁吉才中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室山东烟台264003 中国科学院大学北京100049 中国科学院烟台海岸带研究所山东省海岸带环境过程重点实验室山东烟台264003

无人机遥感具有应用灵活、不受云层干扰以及时空分辨率高的显著优势。为探索无人机在海洋灾害监测中的应用,本文以科考船为起降平台,首次基于无人机获取的双时相绿潮正射影像,开展了黄海绿潮漂移速度的估算研究。同时对比了卫星影像提... 详细信息

无人机遥感具有应用灵活、不受云层干扰以及时空分辨率高的显著优势。为探索无人机在海洋灾害监测中的应用,本文以科考船为起降平台,首次基于无人机获取的双时相绿潮正射影像,开展了黄海绿潮漂移速度的估算研究。同时对比了卫星影像提取的速度结果,并探讨了风与潮流对海上绿潮漂移的驱动。研究发现:(1)可见光波段的漂浮藻类指数能高精度地提取无人机可见光影像中的绿潮(kappa系数=0.95);(2)无人机遥感估算3个站位的绿潮漂移速率为0.26~0.44 m/s,漂移方向在1天之内变化明显;(3)绿潮短时间内的漂移受到风与潮流的共同影响,漂移方向与M_(2)分潮的潮流方向基本一致,位于风向右侧1°~62°。基于船载的无人机航测,能高精度地估算绿潮漂移速度,为精细化的绿潮灾害预警与防控提供技术支撑。

关键词：无人机遥感黄海绿潮漂移速度漂浮藻类指数