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基于海洋健康指数的海洋生态系统健康评价研究——以辽东湾为例

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海洋环境科学 2024年第5期43卷 723-732页

作者：张煜珩马新东姚文君侯旭林王瑶姚子伟高郭平上海海洋大学海洋生态与环境学院上海200090 国家海洋环境监测中心生态环境部近岸海域生态环境重点实验室大连116023 海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室海口570228 大连工业大学轻工与化学工程学院大连116034

海洋生态系统健康评价是目前海洋健康研究的核心,海洋健康指数(ocean health index,OHI)作为一个开放性的量化综合评价体系,可以为海洋生态系统健康评价和预测提供科学有效的抓手。本研究以辽东湾为例,在OHI框架基础上,结合沿海实际环... 详细信息

海洋生态系统健康评价是目前海洋健康研究的核心,海洋健康指数(ocean health index,OHI)作为一个开放性的量化综合评价体系,可以为海洋生态系统健康评价和预测提供科学有效的抓手。本研究以辽东湾为例,在OHI框架基础上,结合沿海实际环境特征,对模型、指标和参考点进行了优化,并对1996-2020年的健康指数进行了评估。研究结果表明,辽东湾OHI指数得分为55.38~77.12,平均值为64.79,并且随着年代变化整体上呈现一定的波动性和略微下降的趋势。OHI框架中10个不同指标的得分差异显著,其中清洁水域和旅游休闲的平均得分相对较高,平均值分别达到89.34和89.00;食物供给和海岸防护的整体得分相对较低,平均值分别为32.65和39.07。辽东湾海洋健康的影响因素分析结果显示,传统渔民捕捞机会、碳汇、食物供给、生物多样性和海岸防护对海洋生态系统健康的贡献率分别为18.1%、15.7%、14.5%、13.3%和12.1%。趋势预测分析结果表明,自然产品、物种、捕捞渔业、海岸防护及碳汇等指标的未来情况不容乐观,尤其是以海盐、海化产品为代表的自然产品指标下降趋势更为明显。

关键词：海洋健康指数海洋生态系统健康评价趋势预测辽东湾

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钦江河口湿地茳芏分布变化及风险分析

环境生态学 2024年第4期6卷 43-49页

作者：杨正先程浩苏岫丛丕福韩建波国家海洋环境监测中心国家环境保护近岸海域生态环境重点实验室辽宁大连116023

茳芏是我国南方滨海湿地的特色代表种,具有护堤保滩、消减污染等重要生态价值。为了在海平面上升背景下更好地开展广西钦江河口湿地保护,本研究通过卫星遥感-无人机航拍-现场调查相结合的方法,明确了钦江河口湿地茳芏的分布变化及影响机... 详细信息

茳芏是我国南方滨海湿地的特色代表种,具有护堤保滩、消减污染等重要生态价值。为了在海平面上升背景下更好地开展广西钦江河口湿地保护,本研究通过卫星遥感-无人机航拍-现场调查相结合的方法,明确了钦江河口湿地茳芏的分布变化及影响机制,并根据沉积速率、径流输入、海平面上升等信息分析了未来风险及对策建议。研究表明,2011—2022年,研究区内茳芏总面积由约0.28 km^(2)增加到了约0.36 km^(2),并呈现向海扩张的趋势。钦江河口湿地茳芏近期风险较小,但未来随着钦江径流量下降及悬浮物浓度降低,以及海平面上升,风险会逐步增加。建议定期开展海平面、滩面高程及茳芏分布区监测,并通过退养还滩、岸线修复等生态工程,为茳芏湿地应对中长期海平面上升提供缓冲空间。

关键词：茳芏钦江河口分布影响因素海平面上升风险

台风期间盐沼消波效应的观测研究——以珠江口芒洲湿地为例

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广西科学 2024年第1期31卷 79-86页

作者：孙璐黄盛赵军鹏何薇周水华邓伟陈新平国家海洋局南海环境监测中心广东广州510300 海南南沙珊瑚礁生态系统国家野外科学观测研究站广东广州510300 国家海洋局南海预报中心广东广州510300 自然资源部海洋减灾中心北京100194

滨海盐沼可以减少风暴潮和台风浪的冲击,从而增强海岸抵御台风等自然灾害的能力,减少经济损失,在保护海岸和防灾减灾等方面起到重要作用。本研究利用2020年6月台风“鹦鹉”活动期间珠江口芒洲湿地的现场实测波浪数据来分析其消浪功能,... 详细信息

滨海盐沼可以减少风暴潮和台风浪的冲击,从而增强海岸抵御台风等自然灾害的能力,减少经济损失,在保护海岸和防灾减灾等方面起到重要作用。本研究利用2020年6月台风“鹦鹉”活动期间珠江口芒洲湿地的现场实测波浪数据来分析其消浪功能,以定量研究盐沼植被的消波效应。结果表明,台风“鹦鹉”期间,芒洲湿地测得风暴潮最大增水达0.43 m,漫滩时间大于6 h;实测波浪通过宽度100 m和230 m盐沼植被带的波高衰减率分别为90.5%和97.2%,植被减灾能力为优;根据波高衰减率经验公式的估算结果,波浪经过植被宽度100 m和200 m的波高衰减率分别为94.0%和97.0%,与实测结果基本一致。由于台风“鹦鹉”影响时间短、强度弱,现场测得水位均在1 m以下,而盐沼植被的平均株高约为2 m,植被冠顶未被淹没,因此可将植被看作透空式堤防,其茎叶的摩擦阻尼作用导致波能衰减;并且现场测得有效波高均在0.10 m以下,同时也未发生植被大量倒伏甚至茎秆断裂的情形,因此盐沼植被充分发挥了消波作用。综上,虽然芒洲盐沼面积仅为3.39 km 2,但是其消波效果仍然非常显著。

关键词：芒洲湿地台风“鹦鹉” 盐沼消浪减灾

基于无人机可见光影像的紫菜养殖筏架信息提取方法及应用

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应用海洋学学报 2024年第1期43卷 75-83页

作者：许海蓬高光军杨晖卢霞孙玉曦初佳兰连云港市海域使用保护动态管理中心江苏连云港222001 自然资源连云港市卫星应用技术中心江苏连云港222001 江苏海洋大学海洋技术与测绘学院江苏连云港222005 国家海洋环境监测中心辽宁大连116023

海上紫菜养殖筏架分布无规律、大小不规则且数量较多,现场测量难度大、卫星影像空间分辨率低,不能精确测量出紫菜筏架面积。无人机机动性强、影像空间分辨率高,可在紫菜养殖调查中发挥重要作用。本研究以连云港海州湾紫菜养殖筏架为研... 详细信息

海上紫菜养殖筏架分布无规律、大小不规则且数量较多,现场测量难度大、卫星影像空间分辨率低,不能精确测量出紫菜筏架面积。无人机机动性强、影像空间分辨率高,可在紫菜养殖调查中发挥重要作用。本研究以连云港海州湾紫菜养殖筏架为研究对象,开展可见光波段在养殖筏架与水体的光谱可区分度研究,基于6种植被指数,进行自动提取实验,以目视解译结果作为真值,进行精度分析,同时利用不同时相、不同区域的无人机可见光影像,开展方法的普适性研究。结果表明:绿色度坐标(green, G)和植被(vegetativen, VEG)指数方法在浅水区和深水区均表现较好,养殖筏架个数识别精度、面积识别精度均超过91.00%。基于此,利用上述两种方法,开展其他区域自动提取实验,养殖筏架个数识别精度、面积识别精度分别超过93.02%和89.37%。结果验证了无人机可见光影像可以实现紫菜养殖筏架的自动提取,精度基本满足紫菜养殖调查需求。

关键词：海洋物理学无人机可见光紫菜养殖筏架自动提取连云港

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基于残差神经网络的马里亚纳海沟地形反演

海洋测绘 2024年第4期44卷 12-15,20页

作者：王永康张薇黄令勇刘鑫仓杨磊国家海洋环境监测中心辽宁大连116023 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266510

为提高利用重力异常数据反演马里亚纳海沟地形的精度,基于残差深度神经网络(residual deep neural network,RDNN)方法和重力异常等数据反演了马里亚纳海沟的1′×1′海底地形,通过实测检核点水深对RDNN模型的精度进行评估,并和重力地质... 详细信息

为提高利用重力异常数据反演马里亚纳海沟地形的精度,基于残差深度神经网络(residual deep neural network,RDNN)方法和重力异常等数据反演了马里亚纳海沟的1′×1′海底地形,通过实测检核点水深对RDNN模型的精度进行评估,并和重力地质法(gravity-geology method,GGM)模型结果进行对比。结果表明RDNN较GGM对马里亚纳海沟地形反演更为精细,实测水深检核表明RDNN模型均方根误差为128.98 m,优于GGM模型的150.14 m,且RDNN与船测检核水深也有更好一致性,RDNN深度学习模型为利用重力异常数据反演高精度海底地形提供了参考和依据。

关键词：重力异常残差深度神经网络马里亚纳海沟短波重力异常地形特征反演

基于残差网络和边缘检测的辽东湾海冰识别研究

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海洋通报 2024年

作者：卫志军杨浩孔雨秋魏彬航王安良国家海洋环境预报中心大连理工大学创新创业学院大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室国家海洋环境预报中心自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室

精确识别海冰并检测海冰边缘对辽东湾海冰冰情监测等研究具有重要意义。本文基于MODIS卫星影像提出一种Res-UNet海冰图像分割模型。该模型在U-Net模型的基础上引入了残差学习模块，进一步提升多类型海冰特征提取能力，进而提高模型精度... 详细信息

精确识别海冰并检测海冰边缘对辽东湾海冰冰情监测等研究具有重要意义。本文基于MODIS卫星影像提出一种Res-UNet海冰图像分割模型。该模型在U-Net模型的基础上引入了残差学习模块，进一步提升多类型海冰特征提取能力，进而提高模型精度及泛化能力。将该Res-UNet模型与双阈值分割算法、U-Net模型和DeepLabV3+模型进行对比，试验结果表明：Res-UNet模型在精确度、召回率、F1分数和整体精度4项评价指标相较于U-Net和DeepLabV3+模型中的最高值分别提升了1.9%、3.7%、2.7%和8.9%，即Res-UNet分割精度表现优秀。此外，本文在海冰图像分割结果的基础上进一步进行海冰边缘检测及海冰面积提取。与同类分割模型相比，海冰边缘检测在精确度、漏检率、误检率和边缘连续性4项评价指标上相较于U-Net、DeepLabV3+、双阈值分割算法的最高值分别有6.4%、11.2%、13.4%和18.8%的提升；与人机交互方式计算海冰面积相比，本文提出模型在冰间水道识别和效率方面有显著提升。本文开发的模型可为辽东湾海冰识别及要素提取提供可靠的遥感数据处理方法。

关键词：辽东湾海冰识别海冰边缘 Res-UNet模型精度

基于电学方法测定海水悬浮颗粒物浓度试验研究

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地球物理学进展 2024年

作者：李雪洋范智涵贾永刚单红仙朱宪明鲁德泉毛韩敏潘雪中国海洋大学山东省海洋环境地质工程重点实验室中国海洋大学环境科学与工程学院青岛海洋科技中心海洋地质过程与环境功能实验室

电学方法在海洋地球物理测量中应用广泛，电性特性对海水悬浮颗粒物浓度变化敏感，本文提出了一种基于电阻率、自然电位及氧化还原电位测量海水悬浮颗粒物浓度变化新方法。选取来自不同地区的两种沉积物，通过室内试验测量浓度为0～20 g... 详细信息

电学方法在海洋地球物理测量中应用广泛，电性特性对海水悬浮颗粒物浓度变化敏感，本文提出了一种基于电阻率、自然电位及氧化还原电位测量海水悬浮颗粒物浓度变化新方法。选取来自不同地区的两种沉积物，通过室内试验测量浓度为0～20 g·L-1海水悬浮颗粒物的电阻率、自然电位和氧化还原电位响应，探究电阻率、自然电位和氧化还原电位随海水悬浮颗粒物浓度变化关系，建立了基于电学特性变化测量悬浮颗粒物浓度的经验公式，并对该测量方法的适用工况、精度及分辨率进行分析。结果表明：基于电阻率、自然电位及氧化还原电位测量海水悬浮颗粒物浓度变化新方法可用于监测海水悬浮颗粒物浓度变化，该电学方法在测量海水悬浮颗粒物浓度变化时更灵敏，其分辨率为1 g·L-1，测量范围大，粒度依赖性较弱，测量精度最高可达82%。研究结果可为海水悬浮颗粒物浓度测量等研究提供新的思路与技术支撑。

关键词：泥沙淤积悬浮颗粒物电阻率自然电位氧化还原电位

基于Sentinel-2影像的东寨港国家级自然保护区景观格局变化及其驱动力研究

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海洋开发与管理 2024年第3期41卷 91-101页

作者：李庆庆李诗菲张悦许道艳熊德琪廖国祥国家海洋环境监测中心大连116023 大连海事大学环境科学与工程学院大连116026

文章以东寨港国家级自然保护区及1 km外围地带为研究区域,选取2017—2021年的Sentinel-2遥感影像数据,采用人机交互方式解译景观类型,计算景观格局指数,进而对比分析5年期间保护区内外的景观格局变化情况及其主要驱动力。结果表明:(1)... 详细信息

文章以东寨港国家级自然保护区及1 km外围地带为研究区域,选取2017—2021年的Sentinel-2遥感影像数据,采用人机交互方式解译景观类型,计算景观格局指数,进而对比分析5年期间保护区内外的景观格局变化情况及其主要驱动力。结果表明:(1)在保护区内,红树林湿地面积呈现上升趋势,林地面积有所减少,养殖水面面积显著减少;保护区景观连通性较好、碎度较低,其中红树林为优势景观。(2)在外围地带,红树林湿地面积有所增加,林地面积有所减少,养殖水面和建筑面积均减少,但耕地面积有所增加;与保护区相比,景观破碎化程度较高、连接度与整体性较差。(3)红树林生态保护修复活动是保护区景观格局发生显著变化的主要驱动力,而养殖、建筑等人类活动是改变外围地带景观格局的主要因素。研究结果对于优化保护区的保护管理和加强外围地带的人类活动管控具有参考价值。

关键词：东寨港自然保护区 Sentinel-2影像景观格局驱动力

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杭州湾表层沉积物重金属污染现状及近期变化

环境保护前沿 2024年第4期14卷 842-851页

作者：李金铎陈丹琴王哲戴益鸿徐立峰杨耀芳自然资源部宁波海洋环境监测中心站浙江宁波

基于杭州湾海域表层沉积物测试资料,揭示了重金属Cr、Cu、Zn、Pb、Hg、As、Cd的最新含量和分布特征现状,采用多元统计方法分析了其影响因素和主要来源,应用地质累积指数法和潜在生态风险指数法进行了污染状况和生态风险评价,根据多期资... 详细信息

基于杭州湾海域表层沉积物测试资料,揭示了重金属Cr、Cu、Zn、Pb、Hg、As、Cd的最新含量和分布特征现状,采用多元统计方法分析了其影响因素和主要来源,应用地质累积指数法和潜在生态风险指数法进行了污染状况和生态风险评价,根据多期资料对比,探讨了研究区重金属污染状况的近期变化。结果表明:研究海域重金属含量总体上呈中部高东西两侧低的平面分布特征,Cr、Cu、Zn、Pb、Cd受控于沉积物类型和有机质分布,以陆源输入为主,Hg、As主要来源于人为污染。地累积指数评价结果表明杭州湾海域总体处于清洁状态,北岸近岸和南部局部海域站点Hg和Cd具有中等潜在生态风险。Cr、Cu、Zn、Pb和Cd含量平均值在2008至2023期间总体表现为先下降后保持稳定的变化趋势,分别与沿岸地区工程建设、经济发展以及海域海洋开发活动和国家和地方加强污染治理、减少陆源排放有关。Hg和As在2008~2023年期间没有明显的变化趋势,今后应加强对研究区Hg、As和Cd含量和分布及其变化趋势的监测。Based on the testing data of surface sediments in Hangzhou Bay, this study reveals the latest content and distribution characteristics of heavy metals such as Cr, Cu, Zn, Pb, Hg, As, and Cd. Multivariate statistical methods were used to analyze their influencing factors and main sources. Pollution status and ecological risk were assessed using the geo-accumulation index method and the potential ecological risk index method. By comparing multi-period data, the recent changes in heavy metal pollution in the study area were discussed. The results show that the overall distribution of heavy metals in the study area is high in the middle and low on both the east and west sides, controlled by sediment types and organic matter distribution, with terrestrial input being the primary source for Cr, Cu, Zn, Pb, and Cd, while Hg and As mainly come from anthropogenic pollution. The geo-accumulation index assessment indicates that the Hangzhou Bay area is generally in a clean state, but the north shore near the coast and some sites in the southern part of the bay have medium potential ecological risks for Hg and Cd. The average contents of Cr, Cu, Zn, Pb, and Cd showed a trend of first decreasing and then stabilizing from 2008 to 2023, which is related to coastal construction, economic development, maritime activities, and the enhanced pollution control efforts by national and local governments to reduce terrestrial discharges. No significant trend was observed for Hg and As during 2008~2023. Future efforts should focus on strengthening the monitorin

关键词：表层沉积物重金属生态风险杭州湾