1997_2007年东海叶绿素a质量浓度的时空变化分析_伍玉梅
2005～2007年厦门岛周边海域水体叶绿素含量的时空变化特征
等 （９ １ １９ ）研 究 了海 洋 围隔生态 系 中叶绿 素含 量的变 化及 其 影 响因素 ， 林昱 等 （９ ２ １９ ）研 究 了在海 洋 围隔 生态 系富营养 化状态 中叶绿 素含量 以天 为时 间序 列 的短周期 变化 Ｊ陈其焕 等 （９ ３ 报道 了厦 门港 赤潮 发 ， １９ ） 生区 叶绿 素 口含量 的分布 变化特征 。 ， 。 洪华 生等 （９４ 、 １９ ） 高亚辉 等 （９４ １９ ）和 曹振 锐等 （ｏ５ 分别研究 了分 ２ｏ ） 粒 级浮游 植物 中的叶绿 素 ， 权 （９７ 、 王文 １９ ） 陈飞 舟 （９９ 和 陈兴 群 等 （０２ 分 别 研究 了厦 门的海 沧 沿 １９ ） ２０ ）
相应 值分 别为 Ｏｏ ５ ５ 、．３Ｉ／ ｍ ． 、 层 水叶绿 素 口含 量 的年 际 变化 趋 势相似 ， ．０～ ． １０８ ｇｄ 表 底 ｘ 高峰 值 都 出现在 ２０ ０６年 ， 谷值 都 出现 在 ２０ 低 ０５年 ， 总体 上呈 逐 年上 升趋 势 ． 年 中叶绿 素 Ⅱ含 量 的 季 节变 各 化与 某季 节是 否 出现 赤潮 有明显 的关 系． 正 常年份 中， 、 层 水叶绿 素 口含 量 季 节 变化 曲线 的 在 表 底
第２ ９卷 第 ３ 期 ２１ ０ ０年 ８月
台
湾
海
峡
Ｖｏ ． ９， Ｎｏ ３ １２ ． Ａｕ ．， ０１ ｇ ２ ０
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＯＣ ＡＮ Ｅ ＯＧＲ ＡＰＨＹ Ｎ ＴＡ Ｗ ＡＮ Ｔ ＡＩ Ｉ Ｉ Ｓ Ｒ Ｔ
２０ ２ ０ ０ ５～ ０ ７年 厦 门 岛 周 边 海 域 水 体 叶 绿 素 含 量 的 时 空 变 化 特 征
航 次现场跟踪监 测 资料 ， 究 了该海域 水体 叶绿 素含 量 的 时空 变化特 征． 果表 明 ： 测 期 间厦 门 研 结 监 岛周 边海域表 层水 叶绿素 口含 量在 ０ ２ ２ ． ５ ．８— ８ ５ ｄ 间， 均值 为 ３４ ｇ ｄ 平 均 占总叶 ｍ之 平 ．７ ／ ｍ ， 绿素含 量 的７ ． ％ ； 层 海水的相应 值分 别为 ０ ２ ０４ 底 ． ９～１ ． ９ ３ ３ ｇ ｄ ７ ． ％ ． 层 海水叶绿 ８ ６ 、 ．６ ／ ｍ 和 １ ８ 表
洪泽湖叶绿素a浓度的时空变化特征
洪泽湖叶绿素a浓度的时空变化特征齐凌艳;黄佳聪;高俊峰;黄琪;周毅;田威【摘要】叶绿素a浓度是衡量藻类生物量及评价水体营养状态的重要指标.基于洪泽湖2012年12月至2013年11月的水质监测数据,利用统计手段分析湖区叶绿素a浓度的时空变化规律,并进一步探究叶绿素a浓度与各项水质理化因子的响应关系.从时间维度上看,洪泽湖叶绿素a浓度季节变化规律在不同湖区有所差异,东部湖区叶绿素a浓度随季节变化曲线呈“双峰型”,分别在3月和8月达到峰值.北、西部湖区叶绿素a浓度在春季变化平缓.并在秋季达到峰值.从空间维度上看,3个湖区之间叶绿素a浓度在春、冬两季存在显著差异,其余季节差异不显著.典范对应分析表明洪泽湖不同月份、不同湖区叶绿素a浓度与水质理化因子之间存在不同的响应关系.本研究为探究洪泽湖藻类时空异质性原因、宏观掌控其营养状态以及制定相应水质改善措施提供参考依据.【期刊名称】《湖泊科学》【年(卷),期】2016(028)003【总页数】9页(P583-591)【关键词】叶绿素a;洪泽湖;时空变化;典范对应分析【作者】齐凌艳;黄佳聪;高俊峰;黄琪;周毅;田威【作者单位】中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京210008;中国科学院大学,北京100049;中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京210008;中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京210008;中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京210008;中国科学院大学,北京100049;江苏省水文水资源勘测局,南京210029;江苏省水文水资源勘测局,南京210029【正文语种】中文随着经济发展与人类活动加剧，水体富营养化已成为世界性的水环境问题. 近年来，世界各大淡水湖和我国滇池、太湖、巢湖等内陆淡水湖多次发生大规模蓝藻集聚现象，严重破坏水生态系统稳定，威胁当地生活生产用水安全. 叶绿素a(Chl.a)是藻类进行光合作用的重要色素，其在水中的浓度通常用于表征水中藻类总体含量以及评判水体的营养状态[1].国内外已开展大量淡水湖泊Chl.a浓度时空动态变化相关研究. Ghadouani等研究伊利湖的藻类和营养盐分布，表明Chl.a高浓度区主要集中于西部湖湾及北部沿岸地区，且与营养盐分布密切相关[2]. Jindal等对Prashar湖藻类随时间动态变化过程进行连续观测，发现Chl.a浓度曲线呈双峰型特征，分别在5月和9月达到峰值[3]. Wu等针对鄱阳湖藻类时空变化进行分析，得出结论：水下光照强度和透明度是限制藻类生长的关键因子，同时南部湖区Chl.a浓度高于北部湖区主要受水温和营养盐影响[4]. Yang等对巢湖Chl.a浓度和总氮(TN)、总磷(TP)等营养盐浓度进行空间分布和季节性变化特征研究，总结出巢湖藻类生物量存在明显先下降后上升的季节变化特点，同时东、西部湖区存在明显空间差异，西部湖区营养盐及Chl.a浓度高于东部主要受上游汇水影响[5-6]. Wu等通过对太湖短期连续观测表明，Chl.a浓度水平分布模式与风生流关系紧密[7]. 钱昊钟等分析太湖湖心、东南湖区与其他湖区Chl.a浓度差异，得出TP、水温和溶解氧是主要限制性因子[8].朱晶晶等发现滇池Chl.a浓度总体呈周期性波动缓慢上升趋势，4-11月上升达到峰值；空间分布上，滇池Chl.a浓度高值区多出现在靠近城镇的人口密集区域[9-10]. Huang等通过分析滇池水体富营养化与人类活动的响应关系，得出含高浓度营养盐的污水排放对滇池富营养化起到关键性作用[11]. 郭劲松等研究三峡小江回水区Chl.a浓度季节变化特征为夏、秋季高，春、冬季低[1,12]. Zhang等研究三峡水库蓄水后大宁河的藻类季节变化特征，得出水温和TN/TP是藻类暴发的关键因素[13]. 分析水体Chl.a浓度时空变化特征有助于深化对藻类水华发生过程机理的认识，从而为有效开展藻类水华防控治理工作提供科学依据.洪泽湖是苏北地区居民生活、农业用水、发电以及维护当地生境的重要水源地. 同时作为南水北调东线工程重要输水线路和调蓄湖泊，其水质不仅关系到南水北调水质安全，也关系到沿河、沿湖乃至整个淮河流域经济可持续发展[14]. 因此全面认识洪泽湖富营养化水平和藻类时空分布特征十分重要. 但是目前研究较多围绕洪泽湖富营养化水平定性分析和水质理化因子时空特征分析[15-16]，Chl.a浓度时空变化特征研究相对较少. 本文基于洪泽湖全年水质监测数据，采用方差分析和典范对应分析等统计手段研究洪泽湖藻类时空变化特征，进一步探究其藻类时空异质性原因，为宏观掌控洪泽湖营养水平、制定水质改善措施提供科学依据[16].洪泽湖地处淮河中游末端(33°06′～33°40′N，118°10′～118°52′E)，为中国第四大淡水湖泊. 湖区跨洪泽、淮阴、泗阳、泗洪和盱眙五县. 东岸平直，其余岸线曲折多湾. 湖区集水面积为15.6×104 km2，补给系数为99. 常年平均水位12.37 m，长65.0 km，最大宽55.0 km，平均宽为24.26 km，最大水深4.37 m，平均水深1.77 m. 湖区属北亚热带与南温带的过渡气候，多年平均气温16.3℃，7月平均气温最高为28.8℃. 多年平均降水量925.5 mm，年内7-9月降水量约占年降水量的65.5%. 湖水来源除大气降水外，主要依靠地表径流，入湖河流主要有8条(淮河、新汴河、老汴河、新濉河、老濉河、徐洪河、怀洪新河和安东河)，其中淮河流量最大[17]. 洪泽湖为吞吐型湖泊，换水周期约为35 d[18]. 湖流以吞吐流和风生流形式并存，在淮河入湖口水流以扇形扩散.根据湖盆形态，生境差异，水文、水力特征以及出入湖河流特性等因素，本研究将洪泽湖湖区分为3个子区：北部湖区、东部湖区和西部湖区. 北部湖区即成子湖区域，水体流动性差，并且受宿迁市城市尾水的影响，水质总体略差；西部湖区包括溧河洼区域，地势较高且水深较浅，水生植物分布面积相对较广，生长茂盛[19]，水质整体较好；东部湖区包括淮河入湖口、过水通道及蒋坝闸湾，湖区水体流动性好，湖流运动较为剧烈. 根据上述湖区形态特征，本研究在全湖共布设8个水质监测站点. 北部湖区设有颜圩、高湖2个监测点；西部湖区有临淮、洪泽湖区(宿迁南)2个监测点；东部湖区布设洪泽湖区(淮安北)、洪泽湖区(淮安西)、洪泽湖区(淮安东)和洪泽湖区(淮安南)4个监测点(图1).本研究选取2012年12月-2013年11月采集的洪泽湖月水质监测数据样本，运用统计软件IBM SPSS Statictis 19和Canoco for Windows 4.5对数据进行统计分析. 数据是由江苏省水文水资源勘测局提供的常规监测资料. 监测项目包括5项：化学需氧量(COD)、溶解氧(DO)、TP、TN和叶绿素a(Chl.a)浓度. 其中COD浓度用高锰酸盐指数法测定，DO浓度用电化学探头法测定，TP和TN浓度分别用钼酸铵分光光度法和碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定，Chl.a浓度用分光光度法测定. 此外，日平均气温(T)数据来自国家气象中心的盱眙站(站点编号：58138). 根据研究区全年气温变化规律和地处四季分明的温带地区，综合参考传统气候统计法，将研究区季节划分为：春季为3-5月，夏季为6-8月，秋季为9-11月，冬季为12至次年2月.洪泽湖Chl.a浓度的季节变化规律在不同湖区有所差异(图2). 北、西部湖区Chl.a浓度在冬末(1月)出现明显的上升趋势，平均浓度达22.73±2.58 μg/L. 进入春季(3-5月)，Chl.a浓度稍有波动(13.45±4.91 μg/L)后，变化趋于平缓(17.95±4.94 μg/L). 春季湖区平均气温达到15.54℃，日光照时长为6.45 h，光照气温条件适宜. 同时春耕施肥等面源污染带来营养盐汇入，营养盐水平较高，水体中TN平均浓度为1.35 mg/L，TP平均浓度为0.045 mg/L. 藻类生理、生化活性恢复，生长速率加快，种群生物量快速增加后趋于稳定. 夏季(6-8月)洪泽湖区平均气温达到26.99℃，光照时长为5.72 h. 虽然光照充足、温度适宜，但大规模藻类生长为浮游动物及其他大型鱼类牧食提供便利，同时营养盐也被快速消耗，遏制藻类数目的进一步增加. 造成不同站点Chl.a浓度先后回落至低浓度(3.38±1.59 μg/L)后才逐步上升. 进入秋季，藻类种间竞争得到缓解，优势种得以快速增殖，使Chl.a浓度在9月左右达到峰值(36.28±45.92 μg/L)，其中颜圩站点浓度高达104.9 μg/L. 随后10-11月Chl.a浓度受气温下降、光照减弱影响，呈波动下降状态. 冬季湖区气温降至2.78℃，藻类代谢基本停止，进入衰亡、休眠期[20]，因此Chl.a浓度逐步下降至最低浓度(1.55±1.98 μg/L).东部湖区Chl.a浓度季节变化曲线呈“双峰型”(图2)，分别在3月和8月达到浓度峰值. 冬末春初(1-3月)洪泽湖的适宜光照和温度以及较高营养盐水平(TN浓度为4.30 mg/L，TP浓度为0.079 mg/L)使得藻类快速从底泥中复苏，进行大量增殖. Chl.a浓度持续上升直至第1个峰值浓度(13.45±4.89 μg/L). 随后Chl.a浓度表现为迅速下降状态，且至峰谷低浓度(1.68±0.67 μg/L). 研究表明在大型浅水湖泊中，水动力对浮游生物的数量、分布影响十分明显. 如果水体滞留时间变长、流速变缓，浮游植物拥有更长时间生长，在适宜的营养条件下数量往往会显著增长[21]. 但由于东区包含过水通道，水体流动性大且流速快. 藻类受水流冲刷，不容易集聚，造成Chl.a浓度曲线的下降. 夏季(6-8月)藻类在充足光照下达到最大光合效率，藻类生物量成倍增加，使得Chl.a浓度再次上升并于8月达到第2个浓度峰值(25.18±13.45 μg/L). 秋季(9-11月)光照减弱且温度持续下降使Chl.a浓度上下波动且总体呈下降趋势. 冬季(12月)伴随着藻类大量休眠死亡、群落解体，Chl.a 浓度下降为最低值(1.15±0.69 μg/L).洪泽湖全年Chl.a浓度均值表现为北部湖区(18.50±21.26 μg/L)>西部湖区(9.8±5.94 μg/L)>东部湖区(7.68±7.96 μg/L). 单因素方差分析(ANOVA，表1)结果显示3个湖区的Chl.a浓度之间在春季存在显著差异(P<0.05)，其余季节差异不显著.春季和冬季东部湖区Chl.a浓度显著低于北、西部湖区(图3)，春季浓度均值为北部湖区(19.95±3.13 μg/L)>西部湖区(12.95±3.85 μg/L)>东部湖区(6.06±6.00μg/L). 冬季浓度均值为北部湖区(14.66±9.39 μg/L)>西部湖区(10.32±8.40 μg/L)>东部湖区(4.02±3.41 μg/L). 3个湖区的温度和光照等气象条件相近，但是营养盐水平有所不同. 东部湖区的TN和TP浓度均高于北、西部湖区(图4)，表明营养盐不是春季和冬季东部湖区Chl.a浓度的限制因子. 东部湖区Chl.a在春、冬季浓度较低很有可能是由于其过水通道特性，流动性较好. 研究表明流速可能对着生藻类生物量具有显著影响，较大流速环境不适合着生藻类的生长[22]. 当流速过大时，水流的冲刷作用使藻类的生长、繁殖环境受到破坏，藻类的增长和聚集受到有效抑制[23-24]. 北、西部湖区相对封闭，湖流运动相对较弱，藻类较容易进行快速繁殖. 同时西、北部湖区周围农耕渔业比东部湖区发达，虽然营养盐浓度低于东区，但是足够为藻类提供生长物质基础，加之适宜的光照温度，藻类生物量可以稳定上升.夏季和秋季3个湖区之间Chl.a浓度无显著差异(图3)，夏季浓度均值表现为东部湖区(13.64±11.84 μg/L)>北部湖区(7.45±6.86 μg/L)>西部湖区(5.93±2.37μg/L). 根据Chl.a浓度季节变化规律可知，东部湖区由于春季藻类生物量下降，种内竞争大大减弱，造成在夏季藻类快速增长，而北、西部湖区在夏季则是由于种内、种间竞争加剧造成生物量下降. 两者比较，东部湖区Chl.a浓度高于其他2个湖区. 秋季洪泽湖Chl.a浓度均值表现为北部湖区(29.75±40.85 μg/L)>西部湖区(10.04±4.72 μg/L)>东部湖区(7.84±3.60 μg/L). 北部湖区Chl.a浓度远高于其他两个湖区，其中颜圩站点在9月和11月分别出现Chl.a浓度极大值(104.9和48μg/L). 北部湖区由于引水条件较好以及水草丰富，水产养殖业迅猛发展，沿岸多为人工开挖鱼塘和围网养蟹池[14,25]，造成该区水污染严重，同时雨水冲刷引发农业和养殖业面源污染，造成水质富营养化水平较高(图4). TN和TP浓度分别达到1.76±1.66和0.14±0.12 mg/L. 丰富的营养盐条件促使藻类大规模生长暴发，造成北部湖区局部Chl.a浓度较高.图3 洪泽湖不同湖区水体Chl.a浓度的季节变化Fig.3 Seasonal variation of Chl.a concentrations of waters in different zones of Lake Hongze图4 洪泽湖不同湖区TN、TP及Chl.a浓度的变化Fig.4 Changes of TN, TP and Chl.a concentrations in different zones of Lake Hongze2.3 Chl.a浓度与水质理化因子的CCA分析典范对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)提供了分析浮游植物群落与环境因子之间对应关系的工具[26]. 本研究进行全年月份和湖区站点Chl.a浓度与水质理化因子(化学需氧量、溶解氧、TP、TN、温度)之间的CCA分析，结果表明，两种CCA分析的轴1特征值均大于其余轴. 从浮游植物与环境因子之间的相关系数中，可以看到与轴1和轴2的相关性都较高(表2).表2 洪泽湖Chl.a浓度与理化因子CCA分析的统计信息Tab.2 Summary statistics for the first two axes of CCA performed between Chl.a concentration and water quality factors in Lake Hongze分析对象轴1轴2月份CCA分析站点CCA分析月份CCA分析站点CCA分析特征值0.2770.2550.0930.062浮游植物与环境因子相关性0.9990.9590.9910.818浮游植物与环境因子方差累积百分数69.173.992.191.9洪泽湖12个月的Chl.a浓度都分布在主轴1和主轴2构成的4个象限内，这4个象限基本把研究区4个季节的Chl.a浓度分隔开. 第1象限内分布春初(3月)和秋季中旬(10月)的Chl.a浓度，与TN浓度表现为正相关；第2象限分布冬季(1、2月)和春季(4、5月)的Chl.a浓度，与TN/TP表现出正相关；第3象限分布秋季(9、11月)的Chl.a浓度，与COD表现出负相关；第4象限分布夏季(6、7、8月)的Chl.a浓度与TN、TP浓度表现出不同程度的正相关(图5). 以上结果证明，除秋季外，其余季节Chl.a浓度均受不同程度的营养盐浓度影响. 氮、磷营养盐是藻类生长不可或缺的元素，同时在一定程度上，温度升高能显著促进藻类对营养盐的吸收利用[27]，因此夏季Chl.a浓度表现为与TN浓度呈正相关. 春、冬两季大多数月份Chl.a浓度与TN/TP呈正相关，研究表明TN/TP对藻类的暴发性生长具有重要意义，是水中浮游植物营养结构特点的重要反映[28].图5 洪泽湖水质理化因子与月际Chl.a浓度的CCA分析结果(Chl1～Chl12分别代表1-12月的Chl.a浓度)Fig.5 Results of canonical correspondence analysis between water quality parameters and monthly chlorophyll-a concentration in Lake Hongze洪泽湖3个湖区的站点可以较好地根据象限区分开，东部湖区站点(洪泽湖区(淮安北)、洪泽湖区(淮安西)、洪泽湖区(淮安东)、洪泽湖区(淮安南))位于轴1右侧，与温度、DO分别呈正、负相关关系(图6). 通常情况下温度上升可以促进藻类生长繁殖. 但温度是影响水体DO的关键因素，非夏季月份，温度的升高导致DO浓度降低[29]，因此两者呈负相关. 此外东区是过水通道，湖流运动相对剧烈，一定程度上影响DO浓度，因而东部湖区Chl.a浓度受温度和DO影响. 北部湖区(颜圩)Chl.a浓度主要受营养盐浓度影响，受DO浓度等因子影响较弱，主要是由于北部湖区相对封闭，且周围养殖、农耕业相对发达，外源营养盐的排入对北区Chl.a浓度产生重大影响. 西部湖区同时受TN和DO浓度的影响，西部湖区周边也进行了一定程度开发，人工投饵与施肥等均会对该区营养盐状况产生影响. 同时，淮河从西区老子山附近入湖，湖流运动也会对该区藻类生长造成影响.图6 洪泽湖水质理化因子与各站点Chl.a浓度的CCA分析结果(yw：颜圩；gh：高湖；lh：临淮；sqn：洪泽湖区(宿迁南)；hab：洪泽湖区(淮安北)；hax：洪泽湖区(淮安西)；had：洪泽湖区(淮安东)；han：洪泽湖区(淮安南))Fig.6 Results of canonical correspondence analysis between water quality parameters and chlorophyll-a concentration in each water sampling site of Lake Hongze3 结论与讨论选取洪泽湖2012年12月至2013年11月水质监测数据，通过方差分析和CCA 统计分析归纳总结洪泽湖Chl.a浓度时空变化规律，并进一步探究其原因. 从时间维度上看，洪泽湖Chl.a浓度季节变化规律在不同湖区有所差异. 东部湖区Chl.a 浓度随季节变化曲线呈“双峰型”，北、西部湖区Chl.a浓度在春季保持平缓，夏季有所回落后上升，在秋季达到峰值. 从空间维度上看，3个湖区的Chl.a浓度变化在春、冬季均存在显著差异(P<0.05)，其余季节差异不显著. 全年月份和湖区站点Chl.a浓度与水质理化因子(COD、DO、TP、TN、温度)之间的CCA分析(图6)显示，不同月份和不同湖区Chl.a浓度与水质理化因子之间存在不同的响应关系. 从以上结论可以看出：1)洪泽湖是典型的过水性湖泊，东区包含过水通道，湖流运动较为剧烈，对藻类生长起到一定的抑制作用.2)洪泽湖北区营养盐水平和Chl.a浓度较高，多是由于上游城市汇水以及周围水产养殖、农耕施肥带来的过剩营养盐. 丰富的营养盐为藻类大量繁殖提供物质基础，因而造成北部湖区较为严重的水质污染.3)在洪泽湖藻类防控治理方面，应该充分考虑上游污水的截留减排以及控制周围农业、渔业的投饵施肥量，以降低湖区营养盐浓度，有效控制藻类生物量.致谢：感谢国家气象中心提供建模气象数据.4 参考文献[1] 郭劲松, 陈园, 李哲等. 三峡小江回水区叶绿素a季节变化及其同主要藻类的相互关系. 环境科学, 2011, 32(4): 976-981.[2] Ghadouani A，Smith REH. Phytoplankton distribution in Lake Erie as assessed by a new in situ spectrofluorometric technique. Great Lakes Research, 2005, 31(2): 154-167.[3] Jindal R, Thakur RK, Ahluwalia AS. Ahluwalia phytoplankton dynamics and water quality of Prashar Lake, Himachal Pradesh, India. Sustainability of Water Quality and Ecology, 2014, 3/4:101-113.[4] Wu Z, Cai Y, Liu X et al. Temporal and spatial variability of phytoplankton in Lake Poyang: The largest freshwater lake in China. Journal of Great Lakes Research, 2013, 39(3): 476-483.[5] Yang L, Lei K, Meng W et al. Temporal and spatial changes in nutrients and chlorophyll-a in a shallow lake, Lake Chaohu, China: An 11-year investigation. Journal of Environmental Sciences, 2013, 25(6): 1117-1123.[6] 姜霞, 王书航, 钟立香等. 巢湖藻类生物量季节性变化特征. 环境科学, 2010, 31(9): 2056-2062.[7] Wu X, Kong F, Chen Y et al. Horizontal distribution and transport processes of bloom-forming Microcystis in a large shallow lake (Taihu, China). Limnologica-Ecology and Management of Inland Waters, 2010,40(1): 8-15.[8] 钱昊钟, 赵巧华, 钱培东等. 太湖叶绿素a浓度分布的时空特征及其影响因素. 环境化学, 2013, 32(5): 789-796.[9] 朱晶晶, 陈晋, 王胜强等. 基于MERIS数据的滇池叶绿素浓度时空变化(2003-2009年)及趋势. 湖泊科学, 2011, 23(4): 581-590. DOI10.18307/2011.0414.[10] 陈永川, 汤丽, 张德刚等. 滇池叶绿素a的时空变化及水体磷对藻类生长的影响. 农业坏境科学学报, 2008, 27(4): 1555-1560.[11] Huang C, Wang X, Yang H et al. Satellite data regarding the eutrophication response to human activities in the plateau lake Dianchi in China from 1974 to 2009. Science of the Total Environment, 2014,485/486(1): 1-11.[12] 张晟, 李崇明, 郑坚等. 三峡水库支流回水区营养状态季节变化. 环境科学, 2009, 30(1): 64-69.[13] Zhang JL, Zheng BH, Liu LS et al. Seasonal variation of phytoplankton in the DaNing River and its relationships with environmental factors after impounding of the Three Gorges Reservoir: A four-year study. Procedia Environmental Sciences, 2010, (2): 1479-1490.[14] 范亚民, 何华春, 崔云霞等. 淮河中下游洪泽湖水域动态变化研究. 长江流域资源与环境, 2010, 19(12): 1397-1403.[15] 李波，濮培民，韩爱民. 洪泽湖水质的时空相关性分析. 湖泊科学, 2002, 14(3): 259-265. DOI 10.18307/2002.0311.[16] 李为，都雪，林明利等. 基于PCA和SOM网络的洪泽湖水质时空变化特征分析. 长江流域资源与环境, 2013, 22(12): 1593-1599.[17] 高俊峰. 中国五大淡水湖保护与发展. 北京：科学出版社, 2012: 39-220.[18] 王苏民, 窦鸿身. 中国湖泊志. 北京：科学出版社, 1998: 268-269.[19] 张圣照. 洪泽湖水生植被. 湖泊科学, 1992, 4(1): 63-70. DOI10.18307/1992.0108.[20] 孔繁翔, 高光. 大型浅水富营养化湖泊中蓝藻水华形成机理的思考. 生态学报, 2005, 25(3): 589-595.[21] 吴晓辉. 水动力条件对藻类影响的研究进展. 生态环境学报, 2010, 19(7): 1732-1738.[22] 吴述园, 葛继稳, 苗文杰等. 三峡库区古夫河着生藻类叶绿素a的时空分布特征及其影响因素. 生态学报, 2013, 33(21): 7023-7034.[23] 张毅敏, 张永春, 张龙江等. 湖泊水动力对蓝藻生长的影响. 中国环境科学, 2007, 27(5): 707-711.[24] Reyonlds CS. The ecology of freshwater phytoplankton. London: Cambriage University Press, 1984: 132-133.[25] 阮仁宗，夏双, 陈远等. 1979～2006年洪泽湖西岸临淮镇附近湖泊变化研究. 湿地科学, 2012, 10: 344-349.[26] 李秋华, 韩博平. 基于CCA的典型调水水库浮游植物群落动态特征分析. 生态学报, 2007, 26(7): 2355-2364.[27] 吴攀, 邓建明, 秦伯强等. 水温和营养盐增加对太湖冬、春季节藻类生长的影响. 环境科学研究, 2013, 26(10): 1064-1071.[28] Li Z, Guo JS, Fang F et al. Potential impact of TN/TP ratio on the cycling of nitrogen XiaoJiang backwater area, Three Gorges Reservior. Journal of Lake Sciences, 2009, 21(4): 509-517.[29] 曾春芬, 黄文钰, 王伟霞等. 天目湖溶解氧分布特征及环境影响因子. 长江流域资源与环境, 2010, 19(4): 445-451.Spatial-temporal variation characteristics of chlorophyll-a concentration in Lake HongzeQI Lingyan1,2, HUANG Jiacong1, GAO Junfeng1**, HUANG Qi1,2, ZHOU Yi3 & TIAN Wei3(1: Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy ofSciences, Nanjing 210008, P.R.China)(2: University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, P.R.China)(3: Jiangsu Province Hydrology and Water Resources Investigation Bureau, Nanjing 210029, P.R.China) Abstract：Chlorophyll-a concentration is usually measured to indicate algae biomass and to evaluate eutrophication level of freshwater lakes. Based on the water quality monitoring data from December 2012 to November 2013, this paper is aimed to analyze the spatial-temporal variation characteristic of chlorophyll-a concentration in Lake Hongze and further to explore the relationship of chlorophyll-a concentration and other water quality factors. Firstly, from the statistical charts of series chlorophyll-a concentration from eight water sampling sites, the seasonal variation curve of eastern zone showed a bimodal in about March and August. However, the seasonal variation curve of chlorophyll-a concentration in the northern zone and western zone were different. The tendency of chlorophyll-a concentration in above two zones kept steady in spring, decreased in middle of summer and then increased to the summit in about September. There were significant differences among three zones in spring and winter, meanwhile, the difference of chlorophyll-a concentration in other two seasons was not significant. In spring and winter, the chlorophyll-a concentration in eastern zone was apparently lower than that of the other two zones, which was mainly due to its high liquidity and the frequent movement of lake currents. Moreover, because of a large amount of nutrients from the surrounding farmland and fish pond injecting into the southern zone, the chlorophyll-a concentration inthis zone was much higher than that of other zones. Finally, the canonical correspondence analysis between chlorophyll-a concentration and aquatic factors, including chemical oxygen demand, dissolved oxygen, total phosphorus, total nitrogen and temperature, was applied in the present research. The results revealed different response relationship existed in different months and locations. Therefore, reducing the polluted inflow from upstream, farm and fish pond was probably effective way to control algae biomass in Lake Hongze.Keywords：Chlorophyll-a; Lake Hongze; spatial-temporal variation; canonical correspondence analysisJ. Lake Sci.(湖泊科学)， 2016， 28(3)： 583-591DOI：10.18307/2016.0314©2016 by Journal of Lake Sciences* 国家重点基础研究发展计划“973”项目(2012CB417006)资助. 2015-03-05收稿；2015-09-01收修改稿. 齐凌艳(1988～)，女，博士研究生；E-mail：***************.** 通信作者；E-mail:*****************.cn.夏季和秋季3个湖区之间Chl.a浓度无显著差异(图3)，夏季浓度均值表现为东部湖区(13.64±11.84 μg/L)>北部湖区(7.45±6.86 μg/L)>西部湖区(5.93±2.37μg/L). 根据Chl.a浓度季节变化规律可知，东部湖区由于春季藻类生物量下降，种内竞争大大减弱，造成在夏季藻类快速增长，而北、西部湖区在夏季则是由于种内、种间竞争加剧造成生物量下降. 两者比较，东部湖区Chl.a浓度高于其他2个湖区. 秋季洪泽湖Chl.a浓度均值表现为北部湖区(29.75±40.85 μg/L)>西部湖区(10.04±4.72 μg/L)>东部湖区(7.84±3.60 μg/L). 北部湖区Chl.a浓度远高于其他两个湖区，其中颜圩站点在9月和11月分别出现Chl.a浓度极大值(104.9和48μg/L). 北部湖区由于引水条件较好以及水草丰富，水产养殖业迅猛发展，沿岸多为人工开挖鱼塘和围网养蟹池[14,25]，造成该区水污染严重，同时雨水冲刷引发农业和养殖业面源污染，造成水质富营养化水平较高(图4). TN和TP浓度分别达到1.76±1.66和0.14±0.12 mg/L. 丰富的营养盐条件促使藻类大规模生长暴发，造成北部湖区局部Chl.a浓度较高.典范对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)提供了分析浮游植物群落与环境因子之间对应关系的工具[26]. 本研究进行全年月份和湖区站点Chl.a浓度与水质理化因子(化学需氧量、溶解氧、TP、TN、温度)之间的CCA分析，结果表明，两种CCA分析的轴1特征值均大于其余轴. 从浮游植物与环境因子之间的相关系数中，可以看到与轴1和轴2的相关性都较高(表2).洪泽湖12个月的Chl.a浓度都分布在主轴1和主轴2构成的4个象限内，这4个象限基本把研究区4个季节的Chl.a浓度分隔开. 第1象限内分布春初(3月)和秋季中旬(10月)的Chl.a浓度，与TN浓度表现为正相关；第2象限分布冬季(1、2月)和春季(4、5月)的Chl.a浓度，与TN/TP表现出正相关；第3象限分布秋季(9、11月)的Chl.a浓度，与COD表现出负相关；第4象限分布夏季(6、7、8月)的Chl.a浓度与TN、TP浓度表现出不同程度的正相关(图5). 以上结果证明，除秋季外，其余季节Chl.a浓度均受不同程度的营养盐浓度影响. 氮、磷营养盐是藻类生长不可或缺的元素，同时在一定程度上，温度升高能显著促进藻类对营养盐的吸收利用[27]，因此夏季Chl.a浓度表现为与TN浓度呈正相关. 春、冬两季大多数月份Chl.a浓度与TN/TP呈正相关，研究表明TN/TP对藻类的暴发性生长具有重要意义，是水中浮游植物营养结构特点的重要反映[28].洪泽湖3个湖区的站点可以较好地根据象限区分开，东部湖区站点(洪泽湖区(淮安。
南海不同海区叶绿素a和海水荧光值的垂向变化
南海不同海区叶绿素a和海水荧光值的垂向变化
黄良民
【期刊名称】《热带海洋》
【年(卷),期】1992(011)004
【摘要】本文根据1985—1990年的实测资料,探讨南海某些海区叶绿素a和海水荧光值的垂向变化特征及其与某些环境因子的关系。
结果表明,南海南部、东沙群岛附近(夏季)、巴士海峡西部和台湾海峡南部海区的叶绿素a和荧光值的垂向变化曲线以单峰型为主,次表层出现较高值,认为与温跃层、营养盐和溶解氧的垂直梯度有关。
采用最小二乘拟合法,得出南海南部和东沙群岛附近海区叶绿素a和荧光值的垂向变化计算公式。
【总页数】7页(P89-95)
【作者】黄良民
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】Q945.11
【相关文献】
1.近7年来渤海海区冬季表层海水叶绿素浓度的遥感反演及其变化分析 [J], 于堃;陆殿梅;熊黑钢
2.温室不同黄瓜幼苗叶绿素荧光参数和叶绿素相对含量的变化 [J], 朱进
3.叶绿素荧光带对南海海水光谱反射的影响 [J], 钟其英;郭运孝
4.南海南部海区障碍层季节变化及其对垂向热传输的影响 [J], 朱良生;邱章
5.南海东北部夏季叶绿素a浓度垂向变化特征及其对水动力过程的响应 [J], 徐文龙;王桂芬;周雯;许占堂;曹文熙
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
南海北部海域叶绿素 a浓度时空特征遥感分析
南海北部海域叶绿素 a浓度时空特征遥感分析马翱慧;刘湘南;李婷;刘美玲【摘要】利用2007－2010年MODIS的L2级叶绿素a浓度产品作为数据基础，对叶绿素a浓度年平均和月平均数据进行分级分区处理，研究南海北部海域叶绿素a浓度时空分布特征及其与海洋环境因素的关系。
初步研究结果表明：2007－2010年在南海北部海域叶绿素a浓度的高值区（＞5.0 mg/m3）主要分布在广东省沿岸河流的入海口，分布范围在夏季最大，在春秋次之，在冬季最小；叶绿素a 浓度的次高值区（1.0～5.0 mg/m3）主要分布在海岸线到50 m等深线之间的海域，分布范围夏冬较大，能扩展到50 m等深线附近，而春秋较小，会退缩到50 m等深线以内；叶绿素a浓度的中值区（0.3～1.0 mg/m 3）主要分布在100 m等深线以外的海域，其区域平均值夏季最低，春秋次之，冬季最高，同时该区域叶绿素a浓度在春夏秋三季空间分布较均匀，而冬季受季风和黑潮入侵影响空间分布较为复杂。
南海北部海域海表叶绿素a浓度的时空变化特征与季风、沿岸河流、海流、海表温度等海洋环境因素的变化有关。
3）主要分布在50 m到100 m等深线之间的海域，时空变化复杂；叶绿素a浓度的低值区（＜0.3 mg/m%The temporal and spatial distribution of a chlorophyll a (Chl-a) concentration in the northern South China Sea (NSCS) and its relationship with marine environmental factors were studied based on the annually and monthly mean images (January 2007 to December 2010) of the Chl-a concentration ,which were obtained from the MODIS chlorophyll a concentration Level 2 products ,then classified into seven re-gions basedon the isobaths and divided into six grades .The preliminary results showed that during 2007-2010 in the NSCS ,the highest value area (>5mg/m3 ) of Chl-a concentration was mainly distributed in Guangdong coastal estuaries ,and the biggest in summer ,followed in spring and autumn ,the smallest in winter ;The second highest value area(1.0~5.0mg/m 3 ) of the Chl-a concentration was mainly in the wa-ters between coastline and 50m isobaths .The distribution range of Chl-a concentration in summer and win-ter was larger ,extending to the vicinity the 50 m isobath ,smaller in spring and autumn ,keeping within 50 m isobath ;the mid-value area(0.3~1.0 mg/m 3 ) of the Chl-a concentration mainly distrubuted between 50 and 100 m isobath with complex temporal and spatial variation ;the low value area(<0.3 mg/m3 ) of the Chl-a concentration distributed basically in the waters beyond the 100 m isobath ,where the regional aver-age of monthly mean Chl-a concentration was the lowest in summer ,followed by spring and autumn ,the highest in winter ,and where the spatial distributions of the Chl-a concentration were homogeneous in spring ,summer and autumn ,but due to the monsoon and the intrusion of Kuroshio ,became more complex in winter .The temporal and spatial features of the Chl-a concentration in the NSCS were affected by the variations of the marine environmental factors ,such as monsoon ,coastal rivers ,ocean currents ,sea sur-face temperature ,etc .【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】8页(P98-105)【关键词】南海北部海域;MODIS;叶绿素a浓度;时空变化【作者】马翱慧;刘湘南;李婷;刘美玲【作者单位】中国地质大学北京信息工程学院，北京100083;中国地质大学北京信息工程学院，北京100083;中国地质大学北京信息工程学院，北京100083;中国地质大学北京信息工程学院，北京100083【正文语种】中文【中图分类】P722.7海洋浮游植物作为海洋有机物的初级生产者，在海洋生态系统的物质循环和能量转化过程中起着重要作用［1］。
YC湖区叶绿素a时空变化特征及影响因素分析
资源·环境·植保
YC 湖区叶绿素 a 时空变化特征及影响因素分析
谢茂嵘 刘 帅 吕 文 杨文晶 杨 惠 姜 宇 孙瑞瑞 蔡晓钰 杨金艳
（江苏省水文水资源勘测局苏州分局，江苏苏州 215011）
摘要 本研究基于 2021 年 YC 湖区水质逐月监测，分析了湖区生态系统响应参数（叶绿素 a）及氮、磷营养盐的
关键词 叶绿素 a；时空变化特征；生态系统；环境因子；多元逐步回归分析
中图分类号 X524
文献标识码 A
文章编号 1007-7731（2024）09-0077-07
Temporal and spatial characteristics of chlorophyll a and its influencing factors in YC Lake
安徽农学通报 2024 年 09 期 关环境因子的空间分布特征及相关性的研究还处 于 探索阶段。本研究通过对 2021 年 YC 湖区水质 进行监测，分析其各水质因子的年内变化趋势，探 究叶绿素 a 与相关环境因子的时空变化特征以及 其响应关系，为中小型浅水湖泊的治理提供参考。
1 材料与方法
1.1 监测站点布设 湖 体 水 域 总 面 积 为 117.4 km2，分 为 西 湖
和底层的混合水样，保温箱保存带回实验室分析水 质参数。实验室内用 Whatman GF/F、GF/C 玻璃纤
括 高 锰 酸 盐 指 数（CODMn）、TP、TN、Chl-a、氨 氮 （NH3-N）和 SD。
- 78 -
谢茂嵘等：YC湖区叶绿素a时空变化特征及影响因素分析
1.3 数据分析 采用 Excel 软件处理湖区 21 个监测点位的逐月
水质监测数据，绘制叶绿素 a 与环境因子的时间变
东、黄海典型海区分粒级浮游植物叶绿素a的周日波动及影响因子
东、黄海典型海区分粒级浮游植物叶绿素a的周日波动及影响
因子
东、黄海典型海区分粒级浮游植物叶绿素a的周日波动及影响因子
本文分析了东、黄海典型海区3个测站在2000～2003年间4个航次的叶绿素a周日变动特征,结果表明由于地理环境、水文特征以及季节差异,各海区叶绿素a表现出各自不同的变动特点.在东海陆架区,日变化上表层各粒级主要以半日周期为主,受黑潮入侵程度不同而略有变化;长江口由于受到潮汐的影响,各粒级的日变化同潮汐的涨落相对应,主要为半日周期;黄海中部海区叶绿素a尤其是NANO级浮游植物在周日变化上以全日周期为主,受黄海冷水团强弱不同而不同.本文进一步应用渐近回归初步分析了多种环境因子对叶绿素a周日变化的影响.
作者：林丽贞陈纪新刘媛曹振锐黄邦钦 LIN Li-zhen CHEN Ji-xin LIU Yuan CAO Zhen-rui HUANG Bang-qin 作者单位：林丽贞,陈纪新,黄邦钦,LIN Li-zhen,CHEN Ji-xin,HUANG Bang-qin(厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室、环境科学研究中心,福建,厦门,361005)
刘媛,曹振锐,LIU Yuan,CAO Zhen-rui(纽约州立大学石溪分校,美国,纽约,002838)
刊名：台湾海峡ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF OCEANOGRAPHY IN TAIWAN STRAIT 年，卷(期)：2007 26(3) 分类号：P.7 关键词：海洋生态周日变化叶绿素a 分粒级控制因子东海黄海。
伶仃洋夏季叶绿素a时间变化特征及分析
伶仃洋夏季叶绿素a时间变化特征及分析曾滇婷;李君益;谢玲玲;叶小敏;周达【期刊名称】《热带海洋学报》【年(卷),期】2022(41)2【摘要】文章使用2019年7月5日—20日在珠江河口伶仃洋定点连续观测的海表面叶绿素a质量浓度、海表面气温、气压、风速、风向、海表温度、盐度、流速、流向、遥感降雨量数据和中等分辨率成像光谱仪可见光波段影像,利用小波分析和集成经验模态分解方法分析了观测期间内伶仃洋海表面叶绿素a的时间变化特征及其影响因子。
分析结果表明,观测期间海水表层叶绿素a质量浓度的变化范围为0.44~1.75μg·L^(-1),平均值为0.80μg·L^(-1),其变化周期主要为6h、12h 和24h。
其与相对应周期的潮流存在明显的相位关系,并且在降雨后两者的相位关系发生了转换。
7月5日—12日,叶绿素a与潮流基本呈反相位关系,涨急时叶绿素a质量浓度低,落急时叶绿素a质量浓度较高,浓度相差约为0.3μg·L^(-1)。
珠江流域在7月8日—13日发生了一次强降雨过程,降雨前后海水表层叶绿素a质量浓度在6h、12h和24h周期波段的振幅由0.02~0.09μg·L^(-1)增加到0.15μg·L^(-1)左右。
同时,降雨对珠江河口的叶绿素a质量浓度造成了一个持续80h的增加过程,浓度增加了0.3μg·L^(-1)。
发生降雨后,7月13日—20日期间潮流滞后于叶绿素a约6h,水位最高时叶绿素a质量浓度最低,水位最低时叶绿素a质量浓度最高。
由以上结果可以看出,降雨不仅引起了河口区叶绿素a质量浓度的增加,还造成了叶绿素a和潮流间相位关系的转换。
【总页数】10页(P16-25)【作者】曾滇婷;李君益;谢玲玲;叶小敏;周达【作者单位】广东海洋大学;陆架及深远海气候资源与环境广东省高校重点实验室;国家卫星海洋应用中心;国家海洋技术中心;自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P735.12【相关文献】1.西安夏季碳气溶胶细粒子时间变化特征分析2.2011年春、夏季黄、东海叶绿素a和初级生产力的时空变化特征3.南海东北部夏季叶绿素a浓度垂向变化特征及其对水动力过程的响应4.华北地区夏季水资源特征分析及其对气候变化的响应(Ⅱ):华北地区夏季水量丰、枯与气候变化的关系5.华北地区夏季水资源特征分析及其对气候变化的响应(Ⅰ):近40年华北地区夏季水资源特征分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
近40年来中国湖泊叶绿素a浓度的时空分异特征分析
近40年来中国湖泊叶绿素a浓度的时空分异特征分析武昭鑫;孔祥生;徐兆鹏;曾健;刘鑫【期刊名称】《海洋与湖沼》【年(卷),期】2024(55)2【摘要】随着经济社会快速发展,中国湖泊表现出不同程度的富营养化,湖泊生态正面临着严峻挑战。
叶绿素a是评价水体营养状态的重要指标,可以反映湖泊中浮游植物生物量情况。
基于Landsat系列数据集,对1986~2022年间中国范围内面积在10 km^(2)以上湖泊叶绿素a浓度分布状况进行研究,并对各区域叶绿素a浓度演变趋势进行分析,结果表明:(1)中国湖泊叶绿素a浓度存在地域性空间分布差异。
叶绿素a浓度分布整体呈现东南高,西北低的态势,大约69%的湖泊处于轻富营养化程度,中富营养化状态约占17%。
以35°N和100°E为分界线,各区域叶绿素a浓度随经纬度呈现出一定的变化规律。
(2)近40年间中国湖泊叶绿素a浓度年均值处于缓慢波动上升趋势,时间序列呈现先降低后升高,再降低的变化状态。
所有湖泊叶绿素a浓度显著上升的数量占比约为30%,显著下降的占比约为24.8%,变化不显著的约占45.2%。
整体变化较为稳定,变异系数处于中等波动水平以下,波动较大的区域位于青藏高原,东北地区和长江中下游的部分地区。
(3)各流域内湖泊叶绿素a浓度时空分异特征表现为:空间分布上,内陆流域和西南流域普遍较低,珠江流域和东南流域较高。
时间变化上,除了西南流域和内陆流域的湖泊叶绿素a浓度呈现下降趋势外,其他流域均为上升趋势。
中国湖泊叶绿素a浓度呈现出明显的地域性差异和时间变化趋势,这主要归因于地区气候、水文条件、土地利用以及人类活动变化等因素。
受温暖湿润气候和较强人类活动的影响,东南部地区的湖泊叶绿素a浓度相对较高。
西北部地区气温偏低,降水较少,湖泊叶绿素a浓度普遍较低。
近40年的时间尺度上,受城市化、工业化快速发展和全球气候变化的共同影响,中国整体湖泊叶绿素a浓度呈缓慢上升趋势。
叶绿素a荧光遥感研究进展
第11卷 第1期2007年1月遥 感 学 报J OURNAL OF REMOTE SENSI N GV o.l 11,N o .1Jan .,2007收稿日期:2005-10-20;修订日期:2006-01-25基金项目:国家863计划项目(编号:2005AA635200,2005AA604150)及908计划项目(编号:908-02-03-01)资助。
作者简介:邢小罡(1982) ),男,中国海洋大学海洋环境学院物理海洋博士研究生,现参加国家海洋环境监测中心课题研究。
主要研究方向为海洋水色遥感。
E-m ai:l x i ngx i aogang2004@hot m ai .l co m 。
文章编号:1007-4619(2007)01-0137-08叶绿素a 荧光遥感研究进展邢小罡1,2,赵冬至2,刘玉光1,杨建洪2,沈 红2,3,赵 玲2,王 林2,3(1.中国海洋大学物理海洋研究所,山东青岛 266100;2.国家海洋环境监测中心,辽宁大连 116023;3.大连海事大学环境科学与工程学院,辽宁大连 116026)摘 要: 继叶绿素a 反演的/蓝绿比值法0后,叶绿素a 荧光遥感成为海水叶绿素a 浓度反演的重要方法,对提高二类水体和赤潮水体的叶绿素a 浓度的反演精度效果明显。
本文回顾了人们对水体叶绿素a 荧光的认识、测量和研究的历史过程,介绍了荧光产生的生物学机理以及它随叶绿素a 浓度的正相关和/红移现象0等主要光谱特征。
本文还总结了荧光量子产量、不同藻种生理状态、水体其他物质及大气的吸收等多种因素对叶绿素a 荧光遥感的影响。
基于对叶绿素a 荧光光谱特征和影响因素的认识,人们相继建立了两种荧光遥感方法)))基线荧光高度法和归一化荧光高度法。
对于前景广阔的叶绿素荧光遥感领域,人们正进行着更深入的研究与探索,积累更多的现场数据和卫星同步数据,逐步完善和改进反演模型。
关键词: 叶绿素a ;荧光遥感;基线荧光高度;归一化荧光高度;MOD IS ;M ER IS 中图分类号: TP79 文献标识码: AProgress in Fl uorescence R e m ote Sensi ng of Chlorophyl-l aX I NG X i ao -ga ng 1,2,Z HAO Dong -zhi 2,L I U Y u -gua ng 1,YANG Jian -hong 2,S HEN H ong 2,3,Z HAO L i ng 2,WANG L i n 2,3(1.Instit u te of Physic a lO c eanogra ph y,Ocean Universit y of Ch i na ,Shandong Q i ngdao 266100,Ch i na ;2.N ationa lM arineE nviron m e n t a lM on itorin g Center ,L i aon i n Da li an 116023,China ;3.Colle g e o f Environ m ent Eng i neeri ng ,Da li an M ariti m e Un i versit y,L i a onin g D alian 116026,Ch i na )Abstract : Besides e mpiri ca l algorithm w ith the Blue -G reen R ati o ,fluor escence re mote se nsi ng of Chl orophyllsis also a n m i portant and validm ethod for retri ev i ng chlorophyl-l a c once ntr ation i n the ocean ,especially for Case Ⅱw aters and the sea w it h algal bloo m i ng .This study revie w s the histor y of initial cogn itions ,invest i gations and deta iled a ppr oac hes to w ards chl orophyll fluorescence ,intr oduces the b i olog i ca lm ec ha n i s m of fl uorescence re mote sensi ng and m ai n spectral characteristics suc h as the posit i ve correlat i on bet wee n fl uorescence and c hlor ophyll concentrat i on ,the Red -Shift pheno m ena .In addition ,there ar e m a ny i nflue ntial factors whic h i ncrease the co m plex ity of fluor escence re m ote sensing ,suc h as fluor escence quantu m yiel d ,physi olog ical status of various al gae ,substance w ith relate d optical property in the ocean ,at m ospheric absorpt i on etc .Based on these cognit i ons ,sci entists have found t wo w a ys to calc ulate t he a mount of fl uorescence detected by ocean color se nsors :fluorescence line hei ght and nor m alized fluor escence he i ght .These t wo ways ar e c urrently the foundation to retrieve c h l or ophyl-l a conce ntration in the ocean .A s the i n -situ measure m ents a nd sync hr onous satellite data areaccu mulated ,the fluor escence re m ote sensi ng of chl orophy l-l a conce ntration in Case Ⅱwaters shoul d be understood more deepl y and ne w algorit hm coul d be e xpected .K ey words : chlorophyl-l a ;fl uorescence re m ote sensi ng ;fl uorescence line hei ght ;nor m alized fl uorescence hei ght ;MOD I S ;MER IS138遥感学报第11卷1引言海洋水色遥感是利用水色卫星传感器获取可见光和红外波段的海面离水辐亮度并反演海表面水色信息的遥感技术。
基于GOCI的东海叶绿素a浓度3种反演算法的对比及其昼变化分析
基于 ＧＯＣＩ的东海叶绿素 ａ浓度 ３种 反演算法的对比及其昼变化分析
王 芮１，２，伍玉梅２，杨胜龙２，崔雪森２，王 琳３，４，张胜茂２
（１．上海海洋大学，上海 ２０１３０６；２．中国水产科学研究院东海水产研究所，上海 ２０００９０； ３．农业部渔业遥感科学观测实验站，北京 １０００４１；４．中国水产科学研究院，北京 １０００４１）
相比 于 ＭＯＤＩＳ（Ｍｏｄｅｒａｔｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｉｍａｇｉｎｇ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）、ＳｅａＷＩＦＳ（Ｓｅａｖｉｅｗｉｎｇｗｉｄｅｆｉｅｌｄｏｆ ｖｉｅｗｓｅｎｓｏｒ）等遥感传感器，第一颗地球静止水色 卫 星 ＣＯＭＳ （Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｃｅａｎ ａｎｄ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｓａｔｅｌｌｉｔｅ）上 搭 载 的 水 色 成 像 仪 ＧＯＣＩ（Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙｏｃｅａｎｃｏｌｏｒｉｍａｇｅｒ）拥有更高 的时间分辨率 （１ｈ）和 更 高 的 信 噪 比，而 且 相 对 于 ＳｅａＷＩＦＳ增加了 ６８０ｎｍ波段和 ７４５ｎｍ波段，可 用于水体中叶绿素的反演以及大气的精确校正， 全天提供目标区域 ８个时间的观测数据，对于监 测海洋水体叶绿素 ａ浓度的细节变化、赤潮等突 发性事件，有着极大的应用前景［１０］。中国东海是 典型的陆 架 海 域，长 江 等 河 流 入 海，使 之 富 集 叶 绿素、悬浮物质和黄色物质等影响海洋光学性质 的海水组分 ［１１］，这 也 导 致 海 水 富 营 养 化、赤 潮 等 海洋灾害现象频繁发生，给沿海经济带来巨大损 失。因此，利用 ＧＯＣＩ数据反演东海叶绿素 ａ浓 度，能更高 频 次 地 开 展 东 海 赤 潮、绿 潮 等 突 发 性 海洋灾害事件的观测，研究它们的时空变动特点 和规律，对开展相关的监测和预报具有十分重要 的意义。
淮河中游叶绿素a的时空分布特征及富营养化评价
第39卷第1期大连海洋大学学报Vol.39No.1 2024年2月JOURNAL OF DALIAN OCEAN UNIVERSITY Feb.2024DOI:10.16535/ki.dlhyxb.2023-140文章编号:2095-1388(2024)01-0114-10淮河中游叶绿素a的时空分布特征及富营养化评价何利聪1,王东伟1,张敏莹2,周彦锋1,2∗(1.南京农业大学无锡渔业学院,江苏无锡214081;2.中国水产科学研究院淡水渔业研究中心农业农村部淡水渔业和种质资源利用重点实验室,江苏无锡214081)摘要:为探究淮河中游水体中叶绿素a(Chl-a)浓度的时空分布特征及富营养化状况,分别于2019年6月(平水期)㊁9月(丰水期)和2020年2月(枯水期)在淮河中游水域设置28个采样断面进行水质调查分析,并运用主成分分析(PCA)和多元线性逐步回归分析方法探究了Chl-a的时空分布与环境因子的关系㊂结果表明:淮河中游Chl-a浓度呈现出明显的时空分布特征,Chl-a年平均值为(20.12ʃ7.25)μg/L,变化范围为2.97~80.61μg/L,不同水文期Chl-a浓度变化明显,表现为丰水期>平水期>枯水期;其空间变化特征为临淮岗闸上段>临淮岗至蚌埠闸河段>蚌埠闸下段;主成分分析显示,临淮岗闸上段Chl-a浓度与透明度(SD)㊁溶解氧(DO)呈显著正相关(P<0.05),与亚硝酸盐氮(NO-2-N)呈显著负相关(P<0.05),临淮岗闸至蚌埠闸河段Chl-a浓度与DO㊁pH呈显著正相关(P<0.05),蚌埠闸下段河流Chl-a浓度与化学需氧量(COD Mn)和总磷(TP)呈显著正相关(P<0.05);多元线性回归分析显示,pH㊁TP和总氮(TN)是影响淮河中游Chl-a浓度的主要环境因子,pH为Chl-a浓度变化的被动因子,TN在不同水文期与Chl-a浓度相关性存在较大差异,TP可能是淮河中游浮游植物生长的限制营养因子;淮河中游水体以轻度富营养化为主,综合营养状态指数(TLI)时空变化特征与Chl-a浓度变化特征相近,其中临淮岗闸㊁淮河干流及颍河与涡河交汇口是水质变化的主要突变点㊂研究表明,淮河中游主要存在TN浓度超标的情况,水坝㊁支流汇入和面源污染所导致的河流水文情势的改变是引起TLI变化的主要影响因素㊂关键词:淮河;综合营养状态指数;叶绿素a;闸坝;环境因子中图分类号:S913;X832㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀随着城镇化和工业化的推进,水资源开发利用需求不断增强,极大地扰动了河流的原生环境,致使河流水文连通性降低㊁水质环境恶化,河流水体富营养化问题逐渐凸显[1]㊂目前,水体富营养化评价分级标准主要针对湖泊水体,河流水体富营养化评价体系尚不健全㊂叶绿素a(Chl-a)是浮游植物的重要组成成分,可反映水体浮游植物生物量,其作为划分水体营养状态的重要依据[2],在评估湖泊[3]㊁水库[4]㊁河口[5]㊁海洋[6]生产力及水环境质量中起着关键作用㊂然而,以Chl-a作为河流富营养化评价依据的相关研究较少㊂通过监测河流Chl-a浓度的变化,可有效判别水体的富营养状况,但由于尚无不同营养状态下Chl-a阈值的国家标准,当前水域营养状态评价中存在多种评价标准,其中以水利部‘地表水资源质量评价技术规程“[7]中叶绿素浓度行业评价标准应用最为广泛㊂淮河古称淮水,与长江㊁黄河和济水并称 四渎 ,为当代中国七大江河之一㊂淮河发源于河南省桐柏县,流经湖北㊁河南㊁安徽和江苏四省,全长约1000km[8],其中从洪河口到洪泽湖主要出口三河闸的淮河中游段,为历史上黄河决溢㊁泛滥㊁改道不断侵扰的河段,河床普遍淤高,水系紊乱㊁水患频发[9]㊂从1950年汛后治淮开始,根据 蓄洪兼筹 的治淮方针,在淮河上修建了大量闸坝,在治理水患的同时,实现了水资源的充分利用㊂至2000年,淮河流域修建了约1.1万座蓄㊀收稿日期:2023-06-19㊀基金项目:安徽省重点水域水生生物资源监测项目(ZF2021-18-0786);中国水产科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助(2023TD65)㊀作者简介:何利聪(1999 ),男,硕士研究生㊂E-mail:274502707@㊀通信作者:周彦锋(1979 ),男,副研究员㊂E-mail:zhouyf@水水库和拦河节制闸[10]㊂然而,过多的闸坝工程对淮河的自然生态产生了许多负面影响,如多次闸坝泄洪将坝前积累的污水下泄到下游河段,造成严重污染事故[11]㊂自此之后,国家就将淮河作为 三河三湖 污染治理的重点,经过国家 九五 和 十五 水污染综合治理,淮河的水污染状况得到了一定改善[12]㊂然而,对于淮河水质的研究一直没有停止,曾凤莲等[13]研究发现,1999 2019年间淮河流域主要污染因子氨氮㊁COD 含量逐年下降,总磷含量呈上升趋势;刘玉年等[14]研究发现,临淮岗闸以下段较闸上段污染严重;严子奇等[15]研究发现,淮河流域内半数以上的水功能区水质超标,但当前针对淮河中游的水体富营养化状态和Chl-a 浓度的时空变化特征鲜见报道㊂本研究中,系统分析了淮河中游Chl-a 浓度和综合营养状态指数的时空变化特征,探讨了淮河中游水体在不同Chl-a 浓度下的营养状态,以及闸坝㊁支流对淮河干流水体营养状态的影响,并分析了环境因子与Chl-a 浓度的相关性,以期为淮河中游水体富营养化控制及其水生态治理提供科学依据㊂1㊀材料与方法1.1㊀研究区域概况淮河中游从洪河口至洪泽湖出口三河闸全长490km,地面落差为16m,北岸是面积辽阔的淮北平原,南岸是绵延东西的江淮丘陵㊂淮河地处中国的亚热带与暖温带过渡区,受大陆性季风气候影响,其气候复杂多变,降雨时空分布不均,水旱灾害频发[16]㊂淮河作为中国第一条全面治理的大河,也是闸坝设置密度最高的河流之一[17],其中淮河中游的临淮岗闸和蚌埠闸已成为防汛抗旱㊁节水灌溉㊁水资源涵养和旅游利用等多功能的水利工程㊂1.2㊀方法1.2.1㊀监测点位布设与样品测定㊀基于鱼类繁殖㊁索饵和越冬的习性,综合考虑淮河中游的水文特征,于2019年6月(平水期)㊁9月(丰水期)和2020年2月(枯水期)对淮河干流三河尖至红山头河段开展了调查分析㊂依据闸坝建设地点将调查河段分为3部分,分别为临淮岗闸上段(L 段)㊁临淮岗闸至蚌埠闸段(Z 段)和蚌埠闸下段(B 段)㊂其中,L 段设置采样断面1~6,Z 段设置采样断面7~22,B 段设置采样断面23~28,共28个采样断面(图1)㊂参照‘水质采样方案设计技术规定“[18]要求采样,采集表层0.5m 水样㊂采用多参数水质检测仪YSI 现场测定水温(WT)㊁溶解氧(DO)和酸碱度(pH),采用赛氏圆盘法测定透明度(SD),采用丙酮萃取分光光度法㊁碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法㊁钼酸铵分光光度法㊁酸性高锰酸钾法和紫外分光光度法分别测定Chl-a㊁总氮(TN)㊁总磷(TP )㊁化学需氧量(COD Mn )㊁亚硝酸盐氮(NO -2-N )含量㊂除pH㊁SD㊁WT 外,其他指标的含量均为质量浓度,以下简称 浓度㊂图1㊀淮河中游采样站位分布Fig.1㊀Distribution of sampling stations in the middle reaches of Huaihe River1.2.2㊀综合营养状态指数的计算㊀采用综合营养状态指数(TLI)评价淮河中游水体营养状态,该指标基于Chl-a㊁TN㊁TP㊁SD 和COD Mn 5个水质参数计算得到[19-20],其计算公式为㊀㊀㊀I TL (ð)=ðnj =1W j ˑI TL (j ),(1)㊀㊀㊀W j =r 2ij/ðnj =1r 2ij ㊂(2)式中:I TL (ð)为综合营养状态指数(TLI);W j为第j 种参数所占综合营养状态指数的权重;I TL (j )为第j 种参数的营养状态指数;r ij 为第j 种参数与基准参数Chl-a 的相关系数;n 为指标数目㊂511第1期何利聪,等:淮河中游叶绿素a 的时空分布特征及富营养化评价5种水质参数的营养状态指数计算公式分别为㊀I TL (Chl-a)=10[2.5+1.086ln ρ(Chl-a)],(3)㊀I TL (TN)=10[5.453+1.694ln ρ(TN)],(4)㊀I TL (TP)=10[9.436+1.624ln ρ(TP)],(5)㊀I TL (COD Mn )=10[0.109+2.661ˑ㊀㊀㊀㊀㊀㊀ln ρ(COD Mn )],(6)㊀I TL (SD)=10[5.118-1.94ln ρ(SD )]㊂(7)综合营养状态指数评价结果分级标准:TLI =30~50为中营养,TLI =50~60为轻度富营养,TLI =60~70为中度富营养㊂1.2.3㊀主成分分析和多元线性逐步回归分析㊀采用Canoco 5软件进行主成分分析(Principal compo-nent analysis,PCA),研究淮河中游不同河段环境因子与Chl-a 浓度的相关性,解析不同河段的主要环境因子,并采用SPSS 26.0软件进行多元线性逐步回归分析,筛选出不同水文期影响Chl-a 浓度的主要环境因子㊂1.3㊀数据处理采用Excel 2010软件对数据进行统计和整理;采用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),对不同水文期环境因子和Chl-a 浓度进行差异性分析;采用ArcGIS 10.8软件利用空间插值法对Chl-a 浓度和综合营养状态指数(TLI)进行反距离加权法(Inverse distance weighted,IDW)绘图㊂2㊀结果与分析2.1㊀淮河中游水环境因子变化特征从表1可见:淮河中游各河段水温变幅较小,各水文期间有显著性差异(P <0.05),谷值出现在枯水期,峰值出现在丰水期;丰水期SD 平均值显著高于平水期和枯水期(P <0.05);pH 年平均值为8.10,DO 年平均值为15.76mg /L,3个时期的pH 和DO 平均值均为丰水期显著高于平水期和枯水期(P <0.05);TN 年平均浓度为2.53mg /L,枯水期远超Ⅴ类水质标准;TP 年平均浓度为0.12mg /L,平水期与丰水期均达Ⅲ类水质标准;平水期NO -2-N 浓度的平均值显著高于丰水期㊁枯水期(P <0.05),平水期B 段浓度最高,达0.15mg /L;COD Mn 年平均浓度沿河段呈递减趋势,平水期和丰水期COD Mn 浓度平均值显著高于枯水期(P <0.05),且3个时期均达Ⅲ类水质标准㊂表1㊀淮河中游不同时期河段的水环境参数Tab.1㊀Water environmental parameters in the middle reaches of Huaihe River during different periods水文期hydrologicalperiod 河段reach水温/ħWT 透明度/mSDpH 值pH value溶解氧/(mg㊃L -1)DO总氮/(mg㊃L -1)TN总磷/(mg㊃L -1)TP叶绿素a /(μg㊃L -1)Chl-a化学需氧量/(mg㊃L -1)COD Mn 亚硝酸盐氮/(mg㊃L -1)NO -2-NL 段27.04ʃ0.24a 0.09ʃ0.03a 7.55ʃ0.09a 5.00ʃ0.46a2.54ʃ0.06a0.15ʃ0.01a 10.89ʃ1.50a 5.23ʃ0.14a0.11ʃ0.02a平水期normal periodZ 段27.44ʃ0.60ab 0.27ʃ0.18b 7.74ʃ0.15a 4.98ʃ1.22a2.19ʃ0.35a 0.13ʃ0.04ab 9.92ʃ4.17a 4.95ʃ0.56ab0.03ʃ0.03b B 段28.00ʃ0.82b 0.37ʃ0.04b 8.47ʃ0.18b 7.74ʃ1.25b 3.02ʃ0.31b 0.10ʃ0.01b 15.80ʃ10.26ab 4.55ʃ0.34b0.15ʃ0.04a 平均值27.47ʃ0.68B 0.25ʃ0.17B 7.86ʃ0.36C 5.58ʃ1.61C 2.44ʃ0.46B 0.13ʃ0.04A 11.38ʃ6.50B 4.93ʃ0.51A 0.07ʃ0.06A L 段29.94ʃ0.48a 0.44ʃ0.05a 8.29ʃ0.74a 34.89ʃ5.02a 1.29ʃ0.21a0.15ʃ0.02a 38.24ʃ19.69ab 4.89ʃ0.46a0.01ʃ0.01a 丰水期wet seasonZ 段29.39ʃ0.84ab 0.49ʃ0.11a 8.38ʃ0.30a 28.09ʃ12.39a 1.36ʃ0.18a 0.12ʃ0.02b 42.35ʃ21.15a 4.75ʃ0.33a0.01ʃ0.01a B 段28.74ʃ0.36b 0.39ʃ0.08a 8.40ʃ0.43a 25.72ʃ7.18a 2.32ʃ0.60b 0.16ʃ0.03a 22.13ʃ18.27b 5.16ʃ1.03a0.04ʃ0.03b平均值29.37ʃ0.79A 0.46ʃ0.10A 8.36ʃ0.46A 29.04ʃ10.65A 1.55ʃ0.54C 0.13ʃ0.03A 37.13ʃ22.55A 4.87ʃ0.60A 0.02ʃ0.02B L 段 6.17ʃ0.32a 0.23ʃ0.17a 8.21ʃ0.11a 12.89ʃ0.68a 4.12ʃ0.18a0.11ʃ0.03a 23.58ʃ10.77a 4.69ʃ0.29a0.04ʃ0.00a枯水期dry seasonZ 段5.67ʃ0.37b 0.27ʃ0.10a 8.00ʃ0.20b 12.67ʃ0.17a 3.39ʃ0.20b 0.08ʃ0.02b6.89ʃ0.64b 4.20ʃ0.24b0.03ʃ0.00b B 段5.71ʃ0.28c 0.41ʃ0.04b 8.11ʃ0.10b 12.45ʃ0.08b 3.56ʃ0.33c 0.08ʃ0.00b 5.59ʃ1.13b 3.94ʃ0.26c 0.03ʃ0.01b 平均值 5.78ʃ0.40C 0.29ʃ0.13B 8.07ʃ0.19B 12.67ʃ0.37B 3.59ʃ0.38A 0.09ʃ0.02B 10.19ʃ8.66B 4.25ʃ0.36B0.03ʃ0.01B ㊀注:同列中标有不同大写字母者表示不同水文期平均值有显著性差异(P <0.05),标有不同小写字母者表示同一水文期不同河段有显著性差异(P <0.05),标有相同字母者表示同组间无显著性差异(P >0.05),下同㊂Note:Means with different capital letters within the same column are significantly different during different hydrological periods at the 0.05probabilitylevel,means with different letters are significant differences in different river sections during the same hydrological period at the 0.05probability level,and the means with the same letter within the same column are not significant differences,et sequentia.2.2㊀淮河中游Chl-a 浓度的时空分布特征淮河中游Chl-a 浓度在不同水文期变化明显,年平均值为(20.12ʃ7.25)μg /L,变化范围为2.97~80.61μg /L;丰水期Chl-a 浓度平均值显著高于平水期和枯水期(P <0.05);最大值出现在丰水期Z 段的颍河交汇口(B10),最小值出现在平水期Z 段(B14)(图2)㊂淮河中游Chl-a 浓度在611大连海洋大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第39卷不同河段存在空间差异,在枯水期L 段Chl-a 浓度显著高于Z 段与B 段(P <0.05);在平水期B 段Chl-a 浓度显著高于Z 段(P <0.05);在丰水期3个河段Chl-a 浓度虽无显著性差异(P >0.05),但Z 段浓度最高,B 段最低;Chl-a 浓度从L 段至B 段沿线呈逐渐降低的趋势(图2)㊂依据‘地表水资源质量评价技术规程“[7]标准:Chl-aɤ1μg /L为贫营养,1μg /L <Chl-a ɤ10μg /L 为中营养,10μg /L<Chl-aɤ26μg /L 为轻度富营养,26μg /L<Chl-aɤ160μg /L 为中度富营养,对不同水文期不同采样断面的水体水质进行评价㊂结果显示:淮河中游平水期96.43%断面处于中营养至轻度富营养化状态;丰水期89.29%断面处于轻度富营养化至中度富营养化状态;枯水期L 段为轻度富营养化状态,Z 段与B 段均为中营养化状态;全年断面10.71%处于中营养化状态,71.49%处于轻度富营养化状态,17.80%处于中度富营养化状态㊂2.3㊀淮河中游综合营养状态指数的时空分布特征淮河中游TLI 为47.93~68.38,平均值为57.33,以轻度富营养状态为主㊂TLI 的时空变化特征与Chl-a 浓度基本一致,时间上,TLI 依次为丰水期(60.61)>平水期(56.74)>枯水期(55.79);空间上,TLI 依次为L 段(61.03)>Z 段(56.65)>B 段(52.54)(图3)㊂闸坝和支流通过影响TLI关㊀∗表示组间有显著性差异(P <0.05)㊂㊀∗means significant difference between groups (P <0.05).图2㊀淮河中游叶绿素a 浓度的时空变化Fig.2㊀Temporal-spatial variation in the Chl-a concen-tration in the middle reaches of Huaihe River键评价参数造成TLI 的时空差异性,其中,平水期临淮岗闸下段至颍河交汇口河段(B7~B10)的SD 显著低于颍河交汇口至涡河交汇口河段(B11~B22)(P <0.05),B7~B10断面的TN㊁TP 及TLI显著高于B11~B22断面(P <0.05),中度营养化区域主要为Z 段颍河汇口(B10)以上河段及北淝河交汇口以下河段(B24~B25);丰水期,B7~B10断面Chl-a 平均浓度低于B11~B22断面(P >0.05),中度富营养化区域主要为L 段及Z 段颍河与涡河交汇口(B11~B22)中间区段;枯水期,L段图3㊀淮河中游叶绿素a 浓度和TLI 的时空分布Fig.3㊀Temporal-spatial distribution map of Chl-a concentration and TLI in the middle reaches of Huaihe River711第1期何利聪,等:淮河中游叶绿素a 的时空分布特征及富营养化评价的TN㊁COD Mn浓度显著高于Z段与B段(P< 0.05)(表1),L段为中度富营养化状态,Z段与B段为轻度富营养化状态(表2)㊂表2㊀淮河中游河流汇口的水环境参数和综合营养状态指数Tab.2㊀Water environmental parameters and TLI of the confluence rivers in the middle reaches of Huaihe River水文期hydrological period 河段reach透明度/mSD总氮/(mg㊃L-1)TN总磷/(mg㊃L-1)TP叶绿素a/(μg㊃L-1)Chl-a化学需氧量/(mg㊃L-1)COD Mn综合营养状态指数TLI平水期normal period B7~B100.05ʃ0.02a 2.56ʃ0.32a0.19ʃ0.04a10.89ʃ1.50a 5.31ʃ0.19a60.70ʃ1.46a B11~B220.31ʃ0.16b 2.02ʃ0.24b0.11ʃ0.01b9.92ʃ4.17a 4.91ʃ0.61a51.59ʃ2.82b丰水期wet season B7~B100.39ʃ0.05a 1.29ʃ0.19a0.14ʃ0.02a36.25ʃ27.65a 5.08ʃ0.23a60.01ʃ5.88a B7~B220.49ʃ0.11b 1.29ʃ0.18a0.11ʃ0.01b50.81ʃ16.98a 4.71ʃ0.31a63.29ʃ2.85a枯水期dry season B7~B100.15ʃ0.02a 3.58ʃ0.24a0.09ʃ0.02a10.33ʃ3.97a 4.52ʃ0.15a55.12ʃ1.23a B11~B220.30ʃ0.09b 3.29ʃ0.10b0.08ʃ0.01a 6.51ʃ0.38a 4.13ʃ0.17b53.07ʃ0.66b2.4㊀Chl-a浓度与环境因子的PCA分析淮河中游3个河段主成分分析结果见表3,L㊁Z㊁B3个河段的主成分均有3个,其解释的方差累积贡献率分别为88.73%㊁78.93%和80.43%㊂第一主成分因子(F1)对方差解释率均高于42%,其中,SD㊁DO在L段具有较高的绝对值相关系数, TN在Z段具有较高的绝对值相关系数,COD Mn和TP在B段具有较高的绝对值相关系数,Chl-a浓度在不同河段的相关系数均较高㊂第二主成分因子(F2)方差解释率分别为30.92%㊁24.34%和20.43%,其中,TP和COD Mn在L段和Z段具有较高的绝对值相关系数,DO和NO-2-N在B段具有较高的绝对值相关系数㊂第三主成分因子(F3)方差解释率分别为14.45%㊁11.79%和14.76%,其中,COD Mn在L段的绝对值相关系数较高㊂PCA分析显示,淮河中游3个河段Chl-a的重要驱动因子存在较大差异㊂其中,L段Chl-a浓度与SD㊁DO呈显著正相关(P<0.05),与NO-2-N 呈显著负相关(P<0.05);Z段Chl-a浓度与DO㊁pH呈显著正相关(P<0.05),与TN呈显著负相关(P<0.05);B段Chl-a浓度与COD Mn㊁TP呈显著正相关(P<0.05)(图4)㊂而TN与3个河段的Chl-a浓度均呈负相关,是影响淮河中游水质的主要环境因子;TP与3个河段的Chl-a浓度均呈正相关,可能是淮河中游浮游植物生长的限制营养因子㊂表3㊀各水质指标主成分载荷矩阵Tab.3㊀Principal component matrices of each water quality parameter主成分principal component特征值eigenvalue方差解释率/%varianceinterpretation rate累积贡献率/%cumulativecontribution温度WT透明度SD pH溶解氧DO总氮TN总磷TP叶绿素aChl-a化学需氧量COD Mn亚硝酸盐氮NO-2-NF1 3.9043.3643.360.320.480.400.49-0.410.250.450.13-0.45 L段F2 2.7830.9274.280.55-0.20-0.41-0.23-0.460.55-0.090.500.44 F3 1.3014.4588.73-0.520.130.49-0.480.590.430.640.710.11 F1 3.8542.8042.800.450.350.400.42-0.480.330.470.34-0.37 Z段F2 2.1924.3467.14-0.420.560.490.380.21-0.560.36-0.600.18 F3 1.0611.7978.93-0.65-0.690.540.620.570.350.360.31-0.63 F1 4.0745.2445.240.43-0.360.430.38-0.380.450.420.470.09 B段F2 1.8420.4365.670.35-0.500.47-0.610.47-0.350.180.120.68 F3 1.3314.7680.430.610.67-0.56-0.430.610.320.27-0.270.592.5㊀Chl-a浓度与环境因子的多元线性回归分析从表4可见:由于水文期的不同,环境因子对Chl-a浓度的影响程度存在差异,平水期淮河中游Chl-a浓度仅与DO呈正相关;丰水期筛选出NO-2-N㊁COD Mn㊁TN和DO4个影响因子,其中Chl-a 浓度与NO-2-N㊁TN和DO呈负相关,与COD Mn呈正相关;枯水期Chl-a浓度与COD Mn㊁SD和TN呈正相关,与NO-2-N呈负相关,其复相关系数最高(0.944);淮河中游全年筛选出影响Chl-a浓度的主要环境因子是pH㊁TN和TP,Chl-a浓度与pH㊁TP呈正相关,与TN呈负相关㊂3㊀讨论3.1㊀淮河中游的营养状态及其影响因素水体富营养化会加剧水质的恶化,促进水体中811大连海洋大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第39卷图4㊀不同河段叶绿素a 浓度与环境因子的PCA 分析Fig.4㊀Principal component analysis between Chl-a concentration and environmental factors in different river reaches表4㊀不同水文期叶绿素a 浓度与环境因子的逐步回归方程Tab.4㊀Stepwise regression equation of Chl-a and the related environmental factors during different hydrological periods水文期hydrological period多元线性逐步回归方程multiple linear stepwise regression equation复相关系数RF P 平水期normal periodρ(Chl-a)=-3.791+2.572ρ(DO)0.63817.8890.000丰水期wet seasonρ(Chl-a)=-29.845-732.575ρ(NO -2-N)+27.684ρ(COD Mn )-0.980ˑ㊀㊀㊀ρ(DO)-17.012ρ(TN)0.81211.1160.000枯水期dry seasonρ(Chl-a)=-98.819+11.596ρ(COD Mn )+22.438ρ(TN)+0.247ρ(SD)-㊀㊀㊀852.679ρ(NO -2-N)0.94447.1960.000全年all yearρ(Chl-a)=-161.390+23.571ρ(pH)-8.337ρ(TN)+100.097ρ(TP)0.70826.7430.000有害藻类的增加,破坏鱼类赖以生存的水生态环境[21]㊂在历经3个 五年计划 的持续治淮后,尽管淮河流域排污总量已有所削减,但水污染形势依然十分严峻,水质超标现象仍较普遍[13],其中面源污染是淮河流域地表水体污染的主要来源之一,也是水体中TN 的主要来源[22]㊂本研究中,采用单因子法评价发现,淮河中游全段各水文期TP 和COD Mn 均未超过Ⅲ类水质标准,TN 则均超过Ⅲ类水质标准,达到Ⅳ类甚至Ⅴ类标准㊂本研究中,Chl-a 浓度及TLI 评价结果均显示,淮河中游水体全年以轻度富营养化为主,丰水期以轻度富营养化与中度富营养化为主㊂丰水期两种方法评价结果一致性达89.29%,而平水期与枯水期TLI 评价结果显示,92.86%断面被评判的水体不同营养状态对应的Chl-a 浓度范围为:中营养状态,Chl-aɤ4.5μg /L;轻度富营养化状态,4.5μg /L<Chl-aɤ12μg /L;中度富营养化状态,12μg /L <Chl-a㊂各营养状态对应的Chl-a 浓度均低于‘地表水资源质量评价技术规程“[7]中Chl-a 浓度标准㊂这表明,淮河中游平水期和枯水期采用TLI 评价结果富营养化程度较Chl-a 浓度评价结果高,其原因可能是淮河中游丰水期温度高㊁光照充足且营养盐浓度充足,浮游植物快速增殖,生物量显著高于平水期与枯水期[23],同时作为TLI 评价关键参数的TN,其浓度在平水期与枯水期远高于丰水期,故出现以Chl-a>10μg /L 为富营养化评价浓度基准,在淮河中游丰水期适用性较高,平水期和枯水期适用性较低的现象,其本质可能是由于河流水体的营养状态受多参数协同控制,单一参数评价易造成关键信息缺失,且不同区域㊁时期水体关键因子富营养状态下的基准浓度存在差异,评价结果间易产生矛盾,而河流多参数评价下参数的选取及其贡献率研究体系尚需扩展[24]㊂相比于湖泊水体的稳定性,河流水体的变化较强,同时存在河相水体及湖相水体,时空差异较明显,水体富营养化评价的关键因子基准浓度及其贡献率波动较大[3],因此,在不同水文期及水相差异较大的河段水体均应构建相应评价体系,以保证评价结果的准确性㊂淮河不同河段水体的营养状况受水坝㊁支流汇入和面源污染等多因素影响㊂刘二纯等[25]发现,水坝建设会造成局部河段的生境发生改变,并对水环境和浮游植物的生物量产生一定的影响㊂本研究中发现,不同水文期L 段的富营养化状况均较其他区域较严重,原因可能是闸坝改变了河流的水文情势,进而导致淮河中游各区域水体的TLI 产生差异㊂颍河为淮河的最大支流,其汇入后显著影响了淮河干流的水体营养状态,2020年‘中国生态环境状况公报“数据显示,颍河上游为Ⅳ类水质,911第1期何利聪,等:淮河中游叶绿素a 的时空分布特征及富营养化评价中下游均为Ⅲ类水质㊂淮河平水期L段及Z段颍河汇口段水体为中度富营养化,而颍河交汇口以下区域为轻度富营养化,可能是由于颍河水体的汇入对水体进行了稀释,从而对水体TLI产生了影响[11]㊂而淮河中游丰水期干流与颍河交汇口至涡河交汇口的中度富营养化,可能是由于颍河水体汇入后Chl-a浓度的上升所造成㊂今后淮河的治理需分河段进行,对河流交汇口重点监控[26],明晰各区域责任,减少淮河流域的面源污染,预防污染物进入淮河[22]㊂3.2㊀Chl-a浓度的时空变化特征Chl-a浓度可在一定程度上反映浮游植物生物量,其分布受距离㊁水动力条件㊁营养盐和气候变化等多因素影响从而存在明显的时空变化[25]㊂本研究表明,淮河中游的Chl-a浓度有着明显的空间变化特征,不同河段Chl-a年平均浓度表现为L段>Z段>B段,整体上沿水流方向呈下降趋势,其原因可能是河流经过闸坝时会造成浮游植物的积累[23],这与河流水库Chl-a浓度从上游向下游依次减少的情况类似[27]㊂河流中浮游植物的纵向演替现象普遍存在,其群落结构和种类组成受多种环境因素共同影响,而Chl-a浓度也会发生相应的改变[28-29]㊂周贝贝等[30]对南京秦淮河的Chl-a研究发现,随着流程距离的增加,Chl-a浓度会呈现出一定的波动性,但无明显规律㊂本研究中,淮河中游丰水期Chl-a浓度的波动性也印证了这一观点㊂刘毛亚等[28]发现,距上游距离不同引起的水力停留时间差异是直接或间接影响水体Chl-a浓度的重要因素㊂刘二纯等[25]发现,梯形水坝的修建会造成上游区域TN和硝酸盐浓度升高,为浮游植物的生长繁殖创造了有利条件㊂本研究中,淮河中游L段流程距离较短,枯水期水体流动较缓,TN浓度在3个河段中最高,同时受汛期与降雨造成的外源性营养输入影响较小,Chl-a浓度纵向演变特征最为明显,呈现出沿水流方向逐渐下降的态势㊂本研究表明,淮河中游不同水文期Chl-a浓度具有明显的时间变化特征,丰水期Chl-a浓度显著高于平水期和枯水期㊂丰水期处于夏末初秋,降雨丰富,存在较多的外源性营养盐输入,光照与温度皆适宜浮游植物的生长繁殖,因此,水体中的Chl-a浓度最高[31]㊂淮河中游平水期水质监测时期正处于梅雨季节,此时降雨较多,水体中泥沙浓度高,透明度较丰水期与枯水期低,再加上光照不足,使得水体中Chl-a浓度较低㊂而枯水期在3个水文期中温度最低,其Chl-a浓度也最低㊂3.3㊀Chl-a浓度与环境因子的变化关系浮游植物的生长繁殖受多种因素共同作用,而水体中Chl-a浓度可在一定程度上代表浮游植物的生物量[28]㊂杨晓曦等[23]发现,淮河中游浮游植物密度与生物量在不同水文期均与Chl-a浓度呈显著正相关㊂由于淮河中游不同时期㊁区域的环境因子差异,Chl-a浓度与环境因子的相关性也存在差异㊂本研究中,通过主成分分析发现,淮河中游不同河段Chl-a浓度的重要驱动因子也存在较大差异,其中,L段Chl-a浓度主要受SD㊁DO和NO-2-N含量影响,Z段Chl-a浓度受DO㊁pH含量影响,而在B段水体富营养化程度较L段与Z段低,Chl-a浓度主要受水体中COD Mn和TP浓度影响㊂通过对淮河中游不同河段Chl-a浓度重要驱动因子的研究,有利于对淮河不同区域采取更加科学的管理措施,可有针对性地控制水体中重要水质指标浓度㊂本研究中,从淮河中游Chl-a浓度与环境因子的多元线性逐步回归方程发现,pH㊁TN和TP是影响Chl-a浓度的主要环境因子㊂淮河中游pH的年平均值为8.10,为弱碱性㊂浮游植物在碱性条件下捕获空气中CO2的能力会加强,光合作用的速率会加快,水体中Chl-a的浓度也会得到提高[30]㊂同时,浮游植物的光合作用可吸收水体中CO2,释放O2,提高水体中的pH水平[32]㊂pH作为浮游植物生长的响应性㊁结果性因子,在淮河中游与Chl-a浓度呈显著正相关,为Chl-a浓度变化的被动因子㊂氮㊁磷浓度是影响浮游植物生长的重要环境因子,对水体中Chl-a的浓度高低起着调控作用[33]㊂本研究中,通过对淮河中游水质数据分析发现,Chl-a浓度与TP均呈正相关;Chl-a浓度与TN的相关性在不同水文期存在差异,其中在丰水期呈负相关,在枯水期呈正相关㊂袁伟皓等[34]发现,Chl-a浓度与TN的相关性受浮游植物对TN 浓度适应性的影响,TN在不同浓度条件下与Chl-a 浓度的相关性有较大差异㊂淮河中游丰水期与枯水期Chl-a浓度与TN相关性的差异,其原因可能是由于TN浓度差异造成水体中藻类优势种的更替,浮游植物群落结构发生改变㊂氮磷比被广泛用于研究水体中限制营养因子,一般来说,若TN/TP<9~ 13,氮就可能是限制因子;若TN/TP>17~21,磷就可能是限制因子[30]㊂本研究中,淮河中游TN/ TP质量比平均值为24.65,说明磷可能是淮河中游浮游植物生长的限制营养因子㊂021大连海洋大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第39卷4 结论1)淮河中游水体以轻度富营养化状态为主,水体中主要存在TN浓度超标的情况㊂Chl-a浓度可较好地指示淮河中游富营养化状况,临淮岗闸㊁淮河干流及颍河与涡河交汇口是淮河中游3个主要的水质突变点,水坝水流调度㊁面源污染和支流的影响是造成淮河中游富营养化时空差异的主要因素㊂2)不同河段影响Chl-a浓度的主要环境因子存在较大差异,临淮岗闸上段为SD㊁DO和NO-2-N,临淮岗闸至蚌埠闸河段为DO㊁pH和TN,蚌埠闸下段则为COD Mn和TP㊂因此,淮河中游水体富营养化状况的监测与治理需采用 一区一策 的方针,在不同河段重点监测影响Chl-a浓度变化的主要环境因子㊂3)淮河中游Chl-a浓度主要受pH㊁TN和TP 影响,其中,pH㊁TP与Chl-a浓度呈正相关,磷可能是淮河中游浮游植物生长的限制营养因子㊂参考文献:[1]㊀马经安,李红清.浅谈国内外江河湖库水体富营养化状况[J].长江流域资源与环境,2002,11(6):575-578.㊀㊀㊀MA J A,LI H Q.Preliminary discussion on eutrophication status of lakes,reservoirs and rivers in China and overseas[J].Resources and Environment in the Yangtze Basin,2002,11(6):575-578.(in Chinese)[2]㊀郭子扬,李畅游,史小红,等.寒旱区呼伦湖水体叶绿素a含量的时空分布特征及其影响因子分析[J].生态环境学报,2019, 28(7):1434-1442.㊀㊀㊀GUO Z Y,LI C Y,SHI X H,et al.Spatial and temporal distribution characteristics of chlorophyll a content and its influencing factor a-nalysis in Hulun Lake of cold and dry areas[J].Ecology and Envi-ronmental Sciences,2019,28(7):1434-1442.(in Chinese) [3]㊀娄保锋,周正,苏海,等.鄱阳湖营养水平关键指标时空分布特征及适宜控制标准[J].湖泊科学,2023,35(3):897-909.㊀㊀㊀LOU B F,ZHOU Z,SU H,et al.Temporal and spatial characteris-tics of key indicators of nutritional level and control standards in Lake Poyang[J].Journal of Lake Sciences,2023,35(3):897-909.(in Chinese)[4]㊀徐鹏飞,程乾,金平斌.基于神经网络模型的千岛湖清洁水体叶绿素a遥感反演研究[J].长江流域资源与环境,2021,30(7):1670-1679.㊀㊀㊀XU P F,CHENG Q,JIN P B.Inversion of chlorophyll-a of clean water in Qiandao Lake with remote sensing data using the neural network[J].Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2021,30(7):1670-1679.(in Chinese)[5]㊀马奔,赵辉.夏季珠江口叶绿素a和营养盐分布特征及其与环境因子的关系[J].海洋环境科学,2021,40(5):707-716.㊀㊀㊀MA B,ZHAO H.Distribution characteristics of chlorophyll a and nutrients in the Pearl River Estuary in summer and their relation-ship with environmental factors[J].Marine Environmental Sci-ence,2021,40(5):707-716.(in Chinese)[6]㊀王全颖,杜雨蒙,刘龙,等.2013年夏季秦皇岛海域叶绿素a浓度分布及其与环境因子的关系[J].海洋湖沼通报,2022,44(2):121-127.㊀㊀㊀WANG Q Y,DU Y M,LIU L,et al.Distribution of chlorophyll a and its relationship with environmental factors in summer2013 [J].Transactions of Oceanology and Limnology,2022,44(2): 121-127.(in Chinese)[7]㊀中华人民共和国水利部.地表水资源质量评价技术规程:SL3952007[S].北京:中国水利水电出版社,2007.㊀㊀㊀Ministry of Water Resources of The People s Republic of China.Technological regulations for surface water resources quality assess-ment:SL3952007[S].Beijing:China Water&Power Press, 2007.(in Chinese)[8]㊀刘凯,周彦锋,段金荣,等.淮河中游国家级水产种质资源保护区冬季浮游动物群落特征的研究[J].上海海洋大学学报, 2016,25(6):908-917.㊀㊀㊀LIU K,ZHOU Y F,DUAN J R,et al.Study on characteristics of zooplankton community structure of two national aquatic germplasm reserves in the middle reaches of Huaihe River in winter[J].Journal of Shanghai Ocean University,2016,25(6):908-917.(in Chinese) [9]㊀刘四中.浅析淮河中游河道演变趋势与整治效果[J].治淮,2002(10):7-8.㊀㊀㊀LIU S Z.Analysis on the evolution trend and regulation effect of the middle reaches of Huaihe River[J].Harnessing the Huaihe River,2002(10):7-8.(in Chinese)[10]㊀蒋艳,彭期冬,骆辉煌,等.淮河流域水质污染时空变异特征分析[J].水利学报,2011,42(11):1283-1288.㊀㊀㊀JIANG Y,PENG Q D,LUO H H,et al.Analysis of spatial and temporal variation of water quality in Huaihe River Basin[J].Journal of Hydraulic Engineering,2011,42(11):1283-1288.(inChinese)[11]㊀陈豪.闸控河流水生态健康关键影响因子识别与和谐调控研究[D].郑州:郑州大学,2016.㊀㊀㊀CHEN H.Research on key impact factors identification of water ec-ological health and harmony regulation in rivers controlled bysluices[D].Zhengzhou:Zhengzhou University,2016.(in Chinese) [12]㊀娄巍立.淮河安徽段水产种质资源保护区渔业生物资源现状及保护策略[D].南京:南京农业大学,2019.㊀㊀㊀LOU W L.Present situation and protection strategy of fishery bio-logical resources in conservation zone,Anhui section of HuaiheRiver[D].Nanjing:Nanjing Agricultural University,2019.(inChinese)[13]㊀曾凤连,杨刚,王萍,等.淮河干流水环境质量时空变化特征及污染趋势分析[J].水生态学杂志,2021,42(5):86-94.㊀㊀㊀ZENG F L,YANG G,WANG P,et al.Temporal and spatial varia-tion of water quality and pollution trend of Huaihe River[J].Journal of Hydroecology,2021,42(5):86-94.(in Chinese) [14]㊀刘玉年,夏军,程绪水,等.淮河流域典型闸坝断面的生态综合评价[J].解放军理工大学学报(自然科学版),2008,9(6):693-697.㊀㊀㊀LIU Y N,XIA J,CHENG X S,et al.Integrated assessment of river121第1期何利聪,等:淮河中游叶绿素a的时空分布特征及富营养化评价。
海洋叶绿素a浓度反演及其在赤潮监测中的应用_图文(精)
海洋叶绿素a浓度反演及其在赤潮监测中的应用X 张春桂1曾银东2张星3潘卫华1林晶11(福建省气象科学研究所,福州3500012(福建省海洋环境与渔业资源监测中心,福州3500033(福建省气象局,福州350001摘要采用OC2和OC3两种标准经验算法以及Clark和N SM C-CASE2两种半分析算法进行了M O DIS海洋叶绿素a 浓度反演,并根据2004年福建近海赤潮监控区内10个站点的叶绿素a浓度观测数据对反演结果进行了分析。
利用20022005年M O DIS叶绿素a浓度反演结果对同期发生在福建近海的赤潮灾害进行了初步研究,并探讨了250m和500m分辨率的M ODI S可见光数据对赤潮灾害监测的可能性。
结果表明:两种标准经验算法和两种半分析算法对叶绿素a浓度的反演均存在不同程度的偏高,相对而言,OC3标准经验算法比较适合基于M ODIS的福建近海叶绿素a浓度反演;M ODI S红光(250m和绿光(500m通道数据的比值在赤潮灾害发生过程中发生了显著变化,在灾害发生时其值明显较灾前和灾后均偏大。
关键词:遥感;赤潮;叶绿素a;M ODIS资料引言赤潮(也称有害藻华是指由于海洋浮游生物的过度繁殖造成海水变色的现象,一般认为是一种自然灾害。
赤潮除了使渔业经济遭受损失外,有毒赤潮还会导致海洋生物和人畜死亡,已成为全球海洋公害,因此赤潮灾害被列为国际海洋生物研究的重要内容。
随着我国海洋开发和沿海地区经济的快速发展,我国赤潮灾害发生越来越频繁,据统计20世纪70年代我国赤潮灾害发生9次,80年代发生75次,至90年代猛增到262次[1]。
福建沿海是我国赤潮多发区之一,有记录的赤潮事件共计113起,并呈逐年增多的趋势,其中2001年6起,2002年17起, 2003年29起。
在福建沿岸海域已经引发过赤潮灾害的生物达17种,东海原甲藻、米氏凯伦藻、夜光藻和中肋骨条藻是近年来诱发赤潮灾害的主要生物,多数无毒无害,少数甲藻引起的赤潮有毒有害[2]。
2000年秋季黄_东海典型海区叶绿素a的时空分布及其粒径组成特征_夏滨
第19卷第4期2001年12月 黄渤海海洋JOURNAL OF OCEANOGRAP HY OF HU ANGHAI&BOHAI SEAS 19(4)pp.37～42December.20012000年秋季黄、东海典型海区叶绿素a的时空分布及其粒径组成特征夏 滨, 吕瑞华, 孙丕喜(国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛,266061)摘 要:分析了2000年秋季黄、东海几个典型海区的叶绿素a调查资料,结果表明:在没有温跃层存在的海区,叶绿素a的垂直分布是均匀的,昼夜(24h)变化的幅度也很小,且上、下层不同粒径的浮游植物所含叶绿素a的比例变化也不大。
但在明显存在温跃层的海区中,叶绿素a的垂直变化明显,昼夜变化的幅度较大,且在温跃层的上、下方显示相反的变化规律;不同粒径浮游植物叶绿素a的比例组成在温跃层上、下方明显不同,在温跃层的下方,较大粒径(2～20L m,>20L m)的叶绿素a所占的比例明显大于其在表层水中所占的比例。
关键词:叶绿素a;昼夜变化;垂直分布;粒径结构;黄海东部;长江口外中图分类号:X55 文献标识码:A 文章编号:1000-7199(2001)04-0037-06叶绿素a是海洋中主要初级生产者浮游植物现存量的一个良好指标,也是浮游植物行光合作用的主要色素,海洋生产机理的研究最终依赖于初级生产力的调查研究,而叶绿素a的含量与初级生产力有着极为密切的关系。
对于东、黄海区叶绿素a的系统调查研究,早在20世纪80年代就已开始,并获得了一些研究结果[1～5]。
1984-1986年在“黄、渤、东海图集”项目中进行过4个季度月的大面调查,1997-2000年在“126-02”项目中,再次对黄、东海海区叶绿素a进行了全面调查研究,这些工作的开展对于黄、东海海区叶绿素a的量值、分布及动态变化等有了一个初步的认识。
我们于2000年10月21日-11月5日在黄海中部、长江口外和东海中部等典型海区进行了国家重点基础研究发展规划项目——“东、黄海生态系统动力学与生物资源可持续利用"研究课题中的多学科综合调查。
中国近海叶绿素a的强度的变化趋势及其影响因素
中国近海叶绿素a的强度的变化趋势及其影响因素叶绿素是植物光合作用的主要色素。
叶绿素是一种镁卟啉化合物，叶绿素分为叶绿素a，叶绿素b，叶绿素c，叶绿素d，叶绿素f等。
叶绿素a的分子结构通过四个吡咯环通过四个甲基（=CH-）连接形成称为卟啉的环状结构（环上具有侧链）。
目前来说海洋叶绿素浓度已经成为测量海洋浮游植物生物量和海洋环境富营养化的最基本指标之一。
对海洋中的生态系统初级生产力的研究也起到了至关重要的作用。
海洋遥感是一种把海洋和沿海地区作为监测和研究对象的遥感，这其中包括了物理海洋遥感，生物海洋学遥感和化学海洋遥感。
海洋遥感通常是使用传感器来对海洋进行保持远距离的非接触式观测，从而可以获得所需要的海洋学和海洋学元素的图像或者是数据。
原理是海洋不断向周围环境辐射电磁能。
海洋的图像或数据可以通过使用专门设计的传感器接收，记录，传输，处理和处理能量来获得。
在经过将近30年的发展后，海洋遥感数据现已在应用海洋渔业方面普及。
通过分析不同的电磁波能量所携带的信息，人们可以直接或间接地反演某些海洋物理量，例如海水温度。
叶绿素浓度，海面高度等，利用这些反演的海洋环境要素来评估海洋渔业资源、预测海洋渔场的变动，是为了实现海洋资源的合理开发，利用，管理和保护。
标签：叶绿素a;遥感;海洋渔业遥感海洋植物（岸上的高等植物除外）不能依靠根来吸收土壤中的養分，如陆地植物。
其最主要的生产者是单细胞浮游植物，他们可以直接吸收溶解在海水中的各种营养素。
并且由于海水的强溶解性，浮游植物光合作用所必需的无机盐，例如氮和磷将以适于浮游植物吸收的形式存在于海水中。
以便于浮游植物的直接吸收。
同时，海水是半透明的液体，这意味着光照可以穿透到一定的深度，进而为浮游植物所进行的光合作用提供必要的照明条件。
此外，海水中二氧化碳和碳酸氢盐的含量非常丰富。
有了这些条件的保障下，生活在海洋表面和海洋中的大量浮游植物就可以通过光合作用产生许多有机物质，例如碳水化合物等有机物。
南海叶绿素浓度的时空变化特征分析
南海叶绿素浓度的时空变化特征分析刘昕;王静;程旭华;闫桐【摘要】10.3969/j.issn.1009-5470.2012.04.006% 运用经验正交函数(EOF)分解方法，分析了 SeaWiFS传感器获取的近13年的逐月叶绿素浓度资料，得出南海叶绿素浓度的空间分布形态及其随时间的变化特征。
结果显示，南海叶绿素浓度在空间上主要表现为4种典型的分布结构，而时间上以季节变化为主：EOF1呈现了南海叶绿素浓度近海高、海盆区低的基本分布特征；EOF2显示出夏季越南沿岸激流形叶绿素浓度高值带的存在，除显著的季节变化外，其时间序列也表现出明显的年际变化特征，并与ENSO事件关系紧密；EOF3体现了南海叶绿素浓度随东北季风加强而升高的现象，其高值区分布于东北-西南向的海盆主轴以北，并在吕宋岛西北海域形成一个极大值中心；另外， EOF4反映了叶绿素浓度较短时间尺度的变化规律，在空间分布上表现为明显的三涡结构，与南海海面高度的三涡结构有极好的对应关系。
【期刊名称】《热带海洋学报》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】7页(P42-48)【关键词】南海;叶绿素浓度;海洋遥感;EOF分析【作者】刘昕;王静;程旭华;闫桐【作者单位】中山大学地理科学与规划学院, 广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室, 广东广州 510275; 热带海洋环境国家重点实验室中国科学院南海海洋研究所, 广东广州 510301;中山大学地理科学与规划学院, 广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室, 广东广州 510275;热带海洋环境国家重点实验室中国科学院南海海洋研究所, 广东广州 510301;热带海洋环境国家重点实验室中国科学院南海海洋研究所, 广东广州 510301【正文语种】中文【中图分类】P731;P735;X87浮游植物在海洋生态系统中扮演着极其重要的角色, 对全球生命系统的维持和发展有着举足轻重的作用。
叶绿素浓度作为表征海洋浮游植物生物量的指标, 准确分析其时空变化特征对于认识海洋生态系统具有重要意义。
基于OC-CCI数据的南海高叶绿素a浓度水域面积的时空变化研究
基于OC-CCI数据的南海高叶绿素a浓度水域面积的时空变化研究李傲;冯洋;王云涛;薛惠洁【期刊名称】《热带海洋学报》【年(卷),期】2022(41)2【摘要】浮游植物是海洋生态系统食物链的基础组成,并通过光合作用影响着海表二氧化碳通量变化。
文章基于高叶绿素a浓度水域面积指标构建南海浮游植物生物量的估算体系。
利用遥感数据,采用经验正交函数分解插值方法,重构长时间序列的南海叶绿素a浓度场,并研究了南海高叶绿素a浓度水域面积特征的时空分布。
结果发现:高叶绿素a浓度水域面积变化有着显著季节特征,在冬季面积达到最大值,在夏季达到最小值,但是该水域对应的叶绿素a浓度却在冬季达到最小值,在夏季达到最大值,这一特征可能是由于风驱动的海表动力过程使得海表叶绿素重新分布;空间分布上,高叶绿素a浓度水域常年存在于海岸附近,特别是在中国沿海、越南沿岸、泰国湾以及婆罗洲岛附近。
在巽他陆架与湄公河口东部中央海盆,高叶绿素a浓度区域面积呈年际变化。
受厄尔尼诺调控的南海季风,导致不同年份湄公河口东南沿海存在不同程度的北部冷水侵入,北部冷水入侵可能是引起局地浮游植物生物量增减的原因。
【总页数】13页(P77-89)【作者】李傲;冯洋;王云涛;薛惠洁【作者单位】热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所);中国科学院大学;南方海洋科学与工程广东省实验室(广州);自然资源部第二海洋研究所【正文语种】中文【中图分类】P735.52【相关文献】1.基于MERIS数据的滇池叶绿素浓度时空变化(2003-2009年)及趋势2.基于MODIS数据反演的渤海叶绿素浓度时空变化3.基于CCI-LC数据的甘南和川西北地区土地覆盖类型时空动态分布及草地面积变化驱动力研究4.基于2002—2018年MODIS数据的黄海叶绿素a时空变化研究5.基于高时空分辨率可见光遥感数据的桉树种植面积提取方法研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
台风对海洋叶绿素a浓度影响的定量遥感初探
台风对海洋叶绿素a浓度影响的定量遥感初探付东洋;潘德炉;丁又专;邹巨洪【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2009(031)003【摘要】研究台风对海洋水色环境的影响,是目前海洋遥感技术又一应用领域.由于台风期间天气恶劣,遥感资料较少,国际上主要针对个别典型台风,研究其对海表温度、海洋叶绿素a浓度及初级生产力的影响,很少通过遥感资料系统地对这一影响进行定量分析和建模.自2000到2007年,过境中国近海以及西北太平洋海域台风近百次,作者通过系统地分析这期间MODIS,SeawiFS的3A级叶绿素a浓度数据,结果发现:(1)台风促进了相应海域叶绿素a浓度的大幅增长,总体上平均增长约1.426倍,个别区域在5倍以上,同时,该增长一般延后3～6 d,在7～10 d后恢复到原来的水平;(2)进一步对这些数据进行一元统计线性回归,发现叶绿素a浓度增长比(Rchl-a与台风影响因子(Tw)满足如下关系:Rchl-ahh-0.001 2Tw+1.017,其相关系数达0.8;(3)台风期间叶绿素a浓度与无台风时叶绿素a浓度之间有很强的线性关系,其关系满足:Cchl-a=1.236 7C0chl-a+0.063 6,且相关系数高达0.98.这一初步研究结果对进一步通过遥感手段深入研究台风对海洋水色环境的影响有借鉴意义.【总页数】11页(P46-56)【作者】付东洋;潘德炉;丁又专;邹巨洪【作者单位】中国科学院南海海洋研究所,广东广州,510301;广东海洋大学信息学院,广东湛江,524088;国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室,浙江杭州,310012;国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室,浙江杭州,310012;国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室,浙江杭州,310012;国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室,浙江杭州,310012【正文语种】中文【中图分类】X834;P735【相关文献】1.湖泊藻类叶绿素-a和悬浮物浓度的高光谱定量遥感模型研究 [J], 刘堂友;匡定波;尹球2.台风对海洋叶绿素a浓度影响的延迟效应 [J], 付东洋;丁又专;刘大召;潘德炉3.基于HJ卫星的近岸Ⅱ类水体叶绿素a浓度定量遥感反演研究——以滦河口北部海域为例 [J], 罗建美;霍永伟;韩晓庆4.西北太平洋台风对冷涡及叶绿素浓度的影响 [J], 王同宇;张书文;蒋晨;刘潇;曾伟强;李韬5.基于TM数据的太湖叶绿素a浓度定量遥感反演方法研究 [J], 杨一鹏;王桥;肖青;闻建光因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中剔除了那些常年严重缺值的地点, 只保留了观测
值至少超过 85 个月的地点, 并采用了 Kriging 插值 法补充少量资料缺损地点的数值[17] . 引入距平参数
分析 Q( 叶绿素 a) 与多年平均值的偏差, 该距平是以
1998 $ 2006 年的同月平均值作为基本参考点.
采用离 散功率谱方法分析东海 Q( 叶绿素 a) 的
Rrs510PRrs555) ]
( 2)
式中, C a 为 Q( 叶绿素 a) , mgPm3; R 为卫星测得的遥
感反 射 率. Q( 叶绿素 a) 的 平 均 相 对 误 差 为 36147% , 均方根差为 0173 mgPm3 [ 9,14] . 周伟华 等[ 4]
的 2002 年 4 月 长 江 口 综 合 调 查 数 据 表 明,
于短周期的变化, 对我国东海长周期 Q( 叶绿素 a) 的
变化鲜见报道. 为此, 笔者借助于目前观测时间最
长、可信度较高的 SeaWiFS 卫星资料对东海及其分
海区的Q( 叶绿素 a) 年平均分布、季节变化及多年变
化进行了分析.
1 数据与方法
1. 1 数据说明
Q( 叶绿素 a) 月均值是由美 国国家航空航天局
WU Yu- mei, XU Zhao- li, CUI Xue- sen, FAN Wei
Key Laboratory of Marine & Estuarine Fisheries, Ministry of Agriculture, East China Sea Fisheries Research Institute, Shanghai 200090, Ch ina
T k = nPk
( 5)
最后, 对离散功率谱方法获得的主要振动功率
谱及周 期 进 行 F 检验, 超 过 95% 的 置 信限 才 有 效[ 18] .
2 结果与讨论
2. 1 Q( 叶绿素 a) 的年变化及空间分布特点
Abstract: The tempora-l spatial changes of chlorophyl-l a concentration 1Q( ch-l a) 2 obtained by SeaWiFS in the East China Sea ( ECS) during 1997- 2007 were analyzed. The results showed that the annual average Q( ch-l a) in the inshore area was much higher than that in the offshore; the average sharply decreased from inshore to offshore; and the highest Q( ch-l a) was located in the estuary of the Yangtze River. In the ECS, Q( ch-l a) showed a significant annual cycle, reaching the highest in March and April and the lowest in July and August every year. In the recent 11 years, Q( ch-l a) and annual anomalies decreased in the ECS, especially in the inshore. Q( ch-l a) was the highest ( > 210 mgPm3 ) in the north inshore, and was higher ( 01 8- 210 mgPm3) in the south inshore and the Taiwan Strait, and was the lowest ( < 110 mgPm3 ) in the north and south offshores. The Q( ch-l a) in the inshore of the ECS was mainly affected by the rich nourishment brought by the land flows, which resulted in high Q( ch-l a) , great change and short period. Q( ch-l a) in the offshore and T aiwan Strait was largely impacted by the Kuroshio and its offset, which resulted in low Q( ch-l a) , little change and long period. Key words: East China Sea; SeaWiFS; chlorophyl-l a; spectrum analysis
期长.
关键词: 东海; SeaWiFS; 叶绿素 a; 谱分析
中图分类号: X55
文 献标志码: A
文章编号: 1001- 6929( 2008) 06- 0137- 06
Tempora-l spatial Change of Concentration of Chlorophyl-l a in the East China Sea During 1997-2007
128b30cE, 23b30 cN~ 33b00cN, 鉴于长江及沿岸陆地
径流的悬浮泥沙含量过高, 水体过于混浊, 会严重影
响 Q( 叶绿素 a) 的反演精度, 因此剔除了从连云港到
福州沿岸附近的海区.
1. 2 数据处理及方法
东海近海海区上空由于云覆盖较多且近岸的水
体比较混浊, 因此出现了较多的缺值, 故在数据处理
可能. 对叶绿素及其初级生产力的相关研究已有一定
进展[ 4-13] . 周伟华等[ 4] 利用 4 个月的实测资料, 研究 了长江口海区 Q( 叶绿素 a) 及初级生产 力的分布特
1 38
环境科学研究
第 21 卷
点; 林学举等[ 5] 采用近半个月的资料分析了东海和
黄海典型海域 Q( 叶绿素 a) 的垂向变化与周日波动;
东海渔业资源非常丰富, 我国著名的舟山渔场 和大沙渔场等分布于此, 但它也是我国赤潮的高发 区, 频繁大面积的赤潮爆发严重破坏了该地区海洋 的生态环境, 并且影响 到了海洋鱼类 食品的安全.
收稿日期: 2008- 02- 28
修订日期: 2008- 04- 19
基金项目: 国家自然 科学基 金重 大研究 计划项 目( 90511005) ; 我国
显著性变化周期. 该方法的基本思想是对于某个含
有 n 个时间序列的数据 xt ( t = 1, 2, ,, n) , 首先, 计
算该数据在不同波数 k 时的傅里叶系数:
E ak =
2 n
n t= 1
xt
cos
2Pk n
(
t
-
1)
E bk =
2 n
n t= 1
xt
sin
2Pk n
(
t
-
1)
( 3)
式中, ak 和 bk 分别是第k 个波数对应的余弦和正弦
出现在 3) 4 月, 波谷在 7) 8 月. 在近 11 年间, Q( 叶绿素 a) 及距平呈下降趋 势, 最 显著的 是在东海 近海海 区. Q( 叶绿素 a) 及
距平的变化具有明显的区域性, 东海北部近海多年的月 均值最高1Q( 叶绿素 a) > 210 mgPm32, 南部近海和台湾 海峡次之( 018~
Q( 叶绿素 a) 为 01246~ 91080 mgPm3, 平均值为 11090 mgPm3 . SeaWiFS 卫 星得 到的 Q( 叶绿素 a) 为 0117~
7188 mgPm3, 平均 值为 1144 mgPm3, SeaWiFS 卫星获
得的Q( 叶绿素 a) 与实测值比较接近, 即 SeaWiFS 卫
卫星遥感技术与应用, wym- 07@ 163. com.
海水叶绿素质量浓度是海洋生态研究中的一个重要
指标, 其在预防赤潮灾害、保护海洋环境、分析渔场 形成等均具有指导作用. 海洋叶绿素质量浓度具有 区域性强、变化快的特点[ 1-2] , 但却难以对其进行大 面积、长时间的实测, 所以相关数据比较匮乏. 但 20 世纪 70 年代以来发射的多颗海洋水色观测卫星为 海洋环境研究提供了较高精度的水色数据[ 3] , 使开 展海上大范围、长时间的叶绿素质量浓度研究成为
第 21 卷 第 6 期
环境科学研究 Research of Environmental Sciences
Vol. 21, No. 6, 2008
1997 ) 2007 年东海叶绿素 a 质量浓度的时空变化分析
伍玉梅, 徐兆礼, 崔雪森, 樊 伟
中国水产科学研究院 东海水产研究所, 渔业 资源遥感信息技术重点开放实验室, 上海 200090
摘要: 分析 了 1997) 2007 年由 SeaWiFS 卫星获得的我国东 海Q( 叶绿素 a) 的时空 变化特 点. 结果表 明, Q( 叶绿素 a) 多 年平均
值在近海明显高于外海, 近海往外快速递减, 最高值位 于长江 口大沙 滩. 东 海Q( 叶绿素 a) 呈明显 的年周 期性变 化, 波 峰基本
( NASA) 提供的 1997 年 10 月 ) 2007 年 5 月 SeaWiFS
卫星三级反演数据, 该数据采用的计算公式为:
C = 10( 0. 366- 3. 067R+ 1.93R2+ 0. 649R3- 1. 532R4) a
( 1)
R = lg[ max ( R rs443PR rs555, R rs490PRrs 555,