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基于色相角算法的珠江口赤潮遥感识别

中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2024年第1期63卷 96-104页

作者：许源兴孙琰肖鹤艾彬刘大召广东海洋大学电子与信息工程学院广东湛江524088 中山大学海洋科学学院广东珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082 广东省海洋遥感与信息技术工程技术中心广东湛江524088

为实现珠江口高分辨率赤潮遥感识别,科学支撑赤潮灾害防灾减灾工作,利用海洋一号C/D卫星搭载的海岸带成像仪高空间分辨率数据,在分析珠江口近岸浑浊水体、干净水体和赤潮水体遥感影像光谱特征基础上,通过计算水体色相角并结合目视解译... 详细信息

为实现珠江口高分辨率赤潮遥感识别,科学支撑赤潮灾害防灾减灾工作,利用海洋一号C/D卫星搭载的海岸带成像仪高空间分辨率数据,在分析珠江口近岸浑浊水体、干净水体和赤潮水体遥感影像光谱特征基础上,通过计算水体色相角并结合目视解译识别珠江口赤潮。利用该方法成功识别2020年10月26日—11月6日在珠江口海域发生的双胞旋沟藻赤潮。利用色相角能够很好地识别出珠江口海域的赤潮;赤潮水体的色相角在58°~61°变化;该方法对形成初期的小范围赤潮、低密度赤潮和条带状赤潮具有很好的识别效果。

关键词：珠江口赤潮 HY-1C/D 色相角

基于GIS的中国近岸海域1950—2020年赤潮时空变异格局

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环境科学学报 2023年第6期43卷 203-214页

作者：李志文左秀玲滕君灿广西大学海洋学院南宁530004 广西大学广西南海珊瑚礁研究重点实验室南宁530004

基于1950—2020年的赤潮公报等数据,采用GIS方法分析了中国近岸海域赤潮的时空分布规律与赤潮优势种演变.结果表明,过去70年中国近岸海域赤潮事件共发生1701次,累计赤潮面积超过25万km^(2),整体呈先增后减的趋势.赤潮高发期主要在4—8月... 详细信息

基于1950—2020年的赤潮公报等数据,采用GIS方法分析了中国近岸海域赤潮的时空分布规律与赤潮优势种演变.结果表明,过去70年中国近岸海域赤潮事件共发生1701次,累计赤潮面积超过25万km^(2),整体呈先增后减的趋势.赤潮高发期主要在4—8月,其中5月赤潮发生次数最多,累计面积最大.赤潮发生月份由南到北呈季节性变化趋势,南部海域赤潮发生月份要早于北方.赤潮事件主要以180 km^(2)以内的小面积赤潮为主,大部分在11 d以内.赤潮高发区集中在河口、海湾、港湾及污染排放量较大的海域.诱发赤潮次数较多的赤潮优势种包括夜光藻、中肋骨条藻、东海原甲藻和米氏凯伦藻等.其中,夜光藻、中肋骨条藻和米氏凯伦藻在中国近岸海域均有分布,而东海原甲藻均发生在东海海域.夜光藻和中肋骨条藻一年四季均具备生长条件,米氏凯伦藻和东海原甲藻则在5—6月最为频繁.海水水质状况分析表明,中国近岸海域赤潮发生次数与海水水质污染程度密切相关;赤潮优势种的发生月份也与温度和盐度相关,赤潮优势种的季节性生长和空间分布可直接影响中国近岸海域的赤潮发生规模.

关键词：赤潮时空分布赤潮优势种影响因素中国近岸海域

赤潮藻源有机质影响改性粘土絮凝除藻的初步研究

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赤潮藻源有机质影响改性粘土絮凝除藻的初步研究

作者：王茗永青岛科技大学

学位级别：硕士

近年来,赤潮在全球近海频繁暴发,不但会危害暴发海域的生态环境安全、影响沿海的水产养殖、旅游和核电等涉海产业的发展,甚至通过食物链严重威胁人体健康,是一种全球性的海洋生态灾害。改性粘土(MC)对赤潮微藻不仅具有良好的絮凝沉降作... 详细信息

近年来,赤潮在全球近海频繁暴发,不但会危害暴发海域的生态环境安全、影响沿海的水产养殖、旅游和核电等涉海产业的发展,甚至通过食物链严重威胁人体健康,是一种全球性的海洋生态灾害。改性粘土(MC)对赤潮微藻不仅具有良好的絮凝沉降作用,还可以净化水体,改善水体环境,经过近三十年的发展已形成了具有国际领先的改性粘土治理赤潮技术体系。由于MC治理赤潮具有除藻效率高、使用成本低、绿色环保等特点,因此MC治理赤潮被认为是最具有发展潜力的方法,也是当前唯一应用于现场大规模赤潮应急处置的方法。当赤潮暴发时,由于大量赤潮藻细胞的增殖和聚集,水体中藻源有机质(AOM)快速增加,成为影响MC治理赤潮效率不可忽视的因素。但由于海水和MC治理赤潮过程特有的复杂性,对于赤潮暴发时水体中AOM增加对MC治理效率的影响迄今缺乏针对性研究。为查明赤潮藻所产生的AOM对MC絮凝过程及除藻效率的影响,本文以东海原甲藻为模式赤潮生物,在实验体系内观测了不同浓度AOM条件下MC的絮凝特征及对应的AOM组成与含量变化,探究了环境因素对AOM影响改性粘土絮凝的调控作用,结合MC在不同浓度AOM条件下MC除藻效率的差异,初步分析了AOM影响改性粘土絮凝除藻过程的规律和作用机制,探究了有效抵抗AOM影响的改性粘土种类与方法。本研究结果为探究高有机质水体中影响MC治理赤潮效率的成因及克服方法提供实验支持。主要结果如下:(1)揭示了AOM影响MC絮凝过程的特点。利用粒子图像测速技术观察MC在不同浓度AOM条件下絮凝形态学以及絮凝动力学的差异,表明AOM会在低浓度时促进MC的絮凝过程,高浓度时则会起到抑制的作用。通过对比MC絮凝前后AOM的浓度、分子量以及亲疏水性的变化情况,发现MC会优先结合AOM中的疏水性大分子物质,并且MC结合AOM的量随着AOM浓度的升高而增多。(2)考察了AOM存在条件下p H、硫酸根离子、盐度等环境因素对MC絮凝过程的调控作用。通过对比AOM影响下不同环境因素对MC絮凝的差异,发现p H主要通过改变MC中铝的水解形态进一步影响其絮凝效果,MC所生成的絮体粒径以及生长速度随p H的升高呈现先升后降的变化趋势,而絮体强度和再生性随p H的升高呈现单调递减的变化趋势;硫酸根离子和盐度都是通过影响电位,改变双电层厚度来进一步影响MC的絮凝过程,MC的絮凝过程随着硫酸根离子浓度的升高呈现先增强后减弱的变化趋势,随着盐度的升高,MC的絮凝过程则会受到抑制。(3)分析了AOM影响MC除藻效率的机制。通过将絮凝特征参数、AOM浓度以及除藻效率进行相关性分析,发现絮体的大小、生长速度、强度和再生性与AOM浓度均呈显著负相关关系,与除藻效率之间呈正相关关系,表明AOM主要是通过影响MC的絮凝过程进而影响其除藻效率。当水体AOM的浓度≤2.85mg/L时,AOM会促进MC的絮凝过程,MC的除藻效果较好;而当AOM的浓度>5.08mg/L时,AOM对MC絮凝的抑制作用较强,MC的除藻效率低,并且会增加MC的投加量。在此基础上,比较了不同种类MC抵抗AOM影响的适应性。研究结果表明,氧化型MC由于具有氧化降解有机质的作用,因此其会降低水体中的AOM浓度,削弱AOM对MC絮凝过程的抑制作用,除藻效率也相对较高;与此同时,发现MC的投加方式也会对AOM存在条件下MC的除藻效率产生影响,相同投加量时采取二次投加并且每隔5分钟的投加方式会增效MC的絮凝除藻过程。

关键词：改性粘土藻源有机质赤潮絮凝除藻效率

链状裸甲藻赤潮消亡过程及其与休眠包囊关系的初步研究

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海洋学报 2022年第8期44卷 123-132页

作者：李光毅刘保清邱勇黄龙展陈竞武泉州师范学院海洋与食品学院福建省海洋藻类活性物质制备与功能开发重点实验室/近海资源生物技术福建省高校重点实验室福建泉州362131 国家海洋局厦门海洋环境监测中心站福建厦门361008 泉州海洋环境监测预报中心福建泉州362131

本文对2018年6月10-14日在泉州湾海域发生的一次链状裸甲藻(Gymnodinium catenatum)赤潮的消亡过程进行研究。在现场跟踪监测,共设置4个站位,进行6个航次海洋环境及浮游植物的调查。结合本文对泉州湾海域甲藻包囊的调查研究,探索休眠包... 详细信息

本文对2018年6月10-14日在泉州湾海域发生的一次链状裸甲藻(Gymnodinium catenatum)赤潮的消亡过程进行研究。在现场跟踪监测,共设置4个站位,进行6个航次海洋环境及浮游植物的调查。结合本文对泉州湾海域甲藻包囊的调查研究,探索休眠包囊与赤潮生消过程的关系。研究结果显示,赤潮发生时海况良好,水温和盐度分别介于27.1~28.2℃和29.7~31.4之间,活性磷酸盐和无机氮浓度分别介于未检出至0.0454 mg/L和0.050~0.281 mg/L之间,赤潮生物密度与营养盐浓度没有呈现显著的相关关系,大风大浪是导致赤潮消亡的重要原因;赤潮消亡过程中共鉴定出浮游植物3门48属100种,硅藻门种类最多;赤潮消亡期间浮游植物群落结构发生变化,前期链状裸甲藻占绝对优势,最高密度达(7.02±0.11)×10^(6)cells/L,后期中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)代替链状裸甲藻成为优势种,且浮游植物种类数明显增加;同时在泉州湾海域共鉴定甲藻包囊5大类37种和1种未定种,平均丰度为574 cysts/g,以异养型甲藻包囊为主;休眠包囊在赤潮生消过程中起着重要作用,赤潮消亡时形成休眠包囊,包囊数量会随着时间呈下降趋势,但仍有萌发的可能,具有重新暴发赤潮的潜在性,需要引起重视。

关键词：泉州湾链状裸甲藻赤潮休眠包囊

基于人工神经网络构建的赤潮短期预报模型及应用

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海洋预报 2023年第2期40卷 67-76页

作者：李星丁文祥李雪丁张彩云陈剑桥福建省海洋预报台福建福州350003 厦门大学海洋与地球学院福建厦门361102 南方海洋科学与工程广东省实验室广东珠海519000

利用大数据赤潮预报方法,基于福建沿岸24个生态浮标和5个大浮标历史数据及实时监测数据,采用人工神经网络实现福建沿岸赤潮的业务化预报。赤潮短期预报模型由误差反向传播网络(BP)和径向基神经网络(RBF)构成,结合福建沿岸所有赤潮事件... 详细信息

利用大数据赤潮预报方法,基于福建沿岸24个生态浮标和5个大浮标历史数据及实时监测数据,采用人工神经网络实现福建沿岸赤潮的业务化预报。赤潮短期预报模型由误差反向传播网络(BP)和径向基神经网络(RBF)构成,结合福建沿岸所有赤潮事件的高频采样数据样本,每天可算出480个预报结果,最后对预报结果进行发生概率等级判断,最终实现福建沿岸10个赤潮监测区赤潮发生概率等级的业务化预报。赤潮短期预报模型成功预报出2019年5月下旬福建北部发生的多起赤潮事件,2019年和2020年24 h时效的赤潮预报结果正确率达到95%和99%,赤潮识别率达到60%和55%。

关键词：赤潮误差反向传播神经网络径向基神经网络业务化预报人工神经网络

基于深度学习的无人机影像夜光藻赤潮提取方法

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计算机应用 2022年第9期42卷 2969-2974页

作者：李敬虎邢前国郑向阳李琳王丽丽鲁东大学信息与电气工程学院山东烟台264025 中国科学院烟台海岸带研究所山东烟台264003 中国科学院大学北京100049

针对目前卫星遥感中夜光藻赤潮识别精度低、实时性差的问题,提出一种基于深度学习的无人机(UAV)影像夜光藻赤潮提取方法。首先,以UAV采集的高分辨率夜光藻赤潮RGB视频影像作为监测数据,在原有UNet++网络基础上,通过修改主干模型为VGG-16... 详细信息

针对目前卫星遥感中夜光藻赤潮识别精度低、实时性差的问题,提出一种基于深度学习的无人机(UAV)影像夜光藻赤潮提取方法。首先,以UAV采集的高分辨率夜光藻赤潮RGB视频影像作为监测数据,在原有UNet++网络基础上,通过修改主干模型为VGG-16,并引入空间dropout策略,分别增强了特征提取能力并防止过拟合;然后,使用ImageNet数据集预先训练的VGG-16网络进行迁移学习,以提高网络收敛速度;最后,为评估所提方法的性能,在自建的赤潮数据集Redtide-DB上进行实验。所提方法的夜光藻赤潮提取总体精度(OA)为94.63%,F1评分为0.9552,Kappa为0.9496,优于K近邻(KNN)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF)这3种机器学习方法及3种典型语义分割网络(PSPNet、SegNet和U-Net)。在模型泛化能力测试中,所提方法对不同拍摄设备和拍摄环境的夜光藻赤潮影像表现出一定泛化能力,OA为97.41%,F1评分为0.9659,Kappa为0.9382。实验结果表明,所提方法可以实现夜光藻赤潮自动化、高精度的提取,可为夜光藻赤潮监测和研究工作提供参考。

关键词：夜光藻赤潮无人机深度学习 UNet++ 视频处理

基于MODIS影像的2016—2017年东海赤潮高发期水体时空分布及其气象控制因子分析

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应用海洋学学报 2024年第1期43卷 95-105页

作者：李晨映冯驰梅琨苏州科技大学地理科学与测绘工程学院江苏苏州215009

近年来,东海区域赤潮灾害频发,对沿海地区的经济发展和海洋生态环境造成了极大的破坏。本研究基于赤潮暴发年2016—2017年夏季MODIS影像数据,采用半经验多光谱识别算法对东海夏季赤潮暴发期的水体类型分布特征进行反演。结果表明,赤潮... 详细信息

近年来,东海区域赤潮灾害频发,对沿海地区的经济发展和海洋生态环境造成了极大的破坏。本研究基于赤潮暴发年2016—2017年夏季MODIS影像数据,采用半经验多光谱识别算法对东海夏季赤潮暴发期的水体类型分布特征进行反演。结果表明,赤潮高发期东海水体类型从近岸向开阔海域呈现浑浊水体-赤潮水体-混合水体-干净水体的时空分布特征。其中,硅藻和甲藻赤潮水体在空间分布上具有相互演替变化的特征。此外,通过对浙江省近岸的大陈站、石浦站和嵊泗站3个站点的气象因子进行主成分分析发现,气温、风速和天空云量对赤潮的生消演替起着积极的促进作用。

关键词：海洋物理学赤潮 MODIS影像时空演变水体分类气象因子东海

2001—2017年中国近海水域赤潮发生规律及其影响因素

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北京大学学报（自然科学版） 2020年第6期56卷 1129-1140页

作者：张善发王茜关淳雅沈小雪李瑞利北京大学深圳研究生院环境与能源学院深圳518055

通过收集整理2001—2017年相关数据,对我国近海海域赤潮爆发规律及影响因素进行初步探究。结果表明,我国近海海域赤潮发生规律呈先增后减趋势,2001—2005年,近海赤潮面积和频次大幅度增加,2006—2017年则明显减少。2008—2017年,我国发... 详细信息

通过收集整理2001—2017年相关数据,对我国近海海域赤潮爆发规律及影响因素进行初步探究。结果表明,我国近海海域赤潮发生规律呈先增后减趋势,2001—2005年,近海赤潮面积和频次大幅度增加,2006—2017年则明显减少。2008—2017年,我国发生赤潮608次,引发赤潮的第一优势物种有65种。其中,东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)是引发赤潮次数最多的生物,共计106次。各海区赤潮的影响因素有差异:渤海区赤潮面积变化主要受营养盐和总氮影响,东海区赤潮面积和次数变化与营养盐、总氮、总磷和亚硝态氮显著相关,南海区赤潮面积变化与污染物入海量和CODcr显著正相关(P赤潮爆发,提出我国近海海域赤潮防治建议:建设在线监测站点,采取因区制宜的管控措施,加强源头排污管理,完善应急响应体系,进行海洋生态修复。

关键词：赤潮爆发规律影响因素管理对策

福建平潭外海域夜光藻赤潮期营养元素和溶解态痕量金属动态与响应

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厦门大学学报（自然科学版） 2023年第3期62卷 375-384页

作者：岳新利张梦柯谷利德钟灏文戚柳倩王德利近海海洋环境科学国家重点实验室(厦门大学) 福建厦门361102 南开大学环境科学与工程学院天津300350 福建省海陆界面生态环境重点实验室福建厦门361102 厦门大学海洋与地球学院福建厦门361102

福建平潭外海域春季常发生夜光藻(Noctiluca scintollans)赤潮(又称“蓝眼泪”现象).为探讨这一特殊赤潮时期水体营养要素及痕量金属的变化及响应情况,于2022年4月对该海域(28个站位)进行了大范围的水文、化学及生态观测.水文数据显示... 详细信息

福建平潭外海域春季常发生夜光藻(Noctiluca scintollans)赤潮(又称“蓝眼泪”现象).为探讨这一特殊赤潮时期水体营养要素及痕量金属的变化及响应情况,于2022年4月对该海域(28个站位)进行了大范围的水文、化学及生态观测.水文数据显示平潭东北海域存在季风性涌升现象.营养盐数据表明,平潭海域表层海水总无机氮浓度为6.0~97.7μmol/L,高值区出现在平潭东北的海水涌升区域,其中以铵盐为主(约60%),磷酸盐浓度高达3.0μmol/L.溶解态痕量金属Cd、Co、Ni、Mn的高值区与总无机氮分布基本一致,而Cu在调查海域则表现较稳定.生态数据显示叶绿素a浓度高值区主要出现在近岸以及外侧海域,以小型浮游生物(粒径20~200μm)为主.现场观测和流式细胞计数表明,夜光藻赤潮区域与微型浮游生物(粒径赤潮的重要前提条件之一.

关键词：溶解态痕量金属营养元素夜光藻赤潮平潭外海域