赤潮的影響以及成因介紹

1、 赤潮遙感監(jiān)測(cè) 一、赤潮及爆發(fā)機(jī)理 二、遙感信息反演模式 三、實(shí)例 一、赤潮及爆發(fā)機(jī)理 1、 赤潮的概念 赤潮是海洋中某些浮游藻類(lèi)、原生動(dòng)物或細(xì)菌，在一定的 環(huán)境條件下暴發(fā)性繁殖或聚集而引起海洋水體變色的一種有害 生態(tài)異常現(xiàn)象，英文名稱(chēng)為Red Tide 或Harmful Algal Blooms（HABs）。 2、赤潮災(zāi)害暴發(fā)機(jī)制 光照溫度潮流底部沉積物 工業(yè)廢水 農(nóng)業(yè)廢水 生活污水 養(yǎng)殖廢水 營(yíng)養(yǎng)鹽有機(jī)物微量元素 河流 徑流 赤潮發(fā)生鹽度降水 赤潮發(fā)生與主要環(huán)境因素之間的關(guān)系 3、衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)赤潮災(zāi)害的意義 赤潮災(zāi)害的監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)十分重要的工作。目前采用了衛(wèi)星、 飛機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)船舶等多種手段

2、，對(duì)赤潮的分布形態(tài)、發(fā)生范圍、生 物種類(lèi)、貝毒和海洋水文、海洋化學(xué)等多種要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)。海洋 水色、海面溫度（SST）和葉綠素a三個(gè)方面是目前用于赤潮遙感 監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容。 二、遙感信息反演模式 1、赤潮水體的光譜特征 海水的光學(xué)特性與它的成分有關(guān)，主要由三種因素所確定： 純水、溶解物質(zhì)和懸浮體。 黃色物質(zhì)的光學(xué)吸收特性 10 20 30 400600 吸收系數(shù) (a) 0.01 0.1 1 吸收系數(shù) 300400500 (b) 波長(zhǎng)/nm 波長(zhǎng)/nm 800500 葉綠素的光譜特性 0 50 100 4006008001000 相對(duì)吸收/% 波長(zhǎng) /nm 葉綠素 葉綠素 葉綠素 a c b 1

3、、赤潮水體的光譜特征 海水吸收光譜中的不同成分的貢獻(xiàn)率 成分 光 譜 區(qū) 域/nm 400430430490490510510540540600600670670680 貧 瘠 的 水 色素15303035103021012 11 黃色物質(zhì)60705060303510301100.598999899 中 等 營(yíng) 養(yǎng) 的 水 色素15252535103031013112 黃色物質(zhì)6580556545552045220295979798 營(yíng) 養(yǎng) 豐 富 的 水 色素10202025102541014124 黃色物質(zhì)809070806570406544049596 一 百 米 以 深 的 水 黃色物

4、質(zhì)9070904075104511510 純水101030256055908599100100 2、AVHRR衛(wèi)星遙感赤潮識(shí)別方法 （1）、NDVI提取 基于NOAA-14的AVHRR圖像的NDVI指數(shù)計(jì)算如下： 式中： 為歸一化差值植被指數(shù)， 為近紅外波段灰度值， 為紅外波段灰度值。這個(gè)指標(biāo)的變化范圍為-1+1。植被覆 蓋的陸地表面趨于正值，裸露的土地接近0，開(kāi)闊的水體為負(fù)值。 )/()( RIRRIRNDVI BBBBI NDVI I IR B R B （2）、浮游植物細(xì)胞數(shù)的遙感探測(cè)模型 赤潮的生消過(guò)程：起始階段、發(fā)展階段、維持階段和消亡階段。 特征：赤潮生物的生物量增殖幅度（即維持階段

5、赤潮生物達(dá)到的最大生物量）、空 間延伸（即赤潮影響的空間范圍）、赤潮在維持階段的持續(xù)時(shí)間和赤潮發(fā)生的頻率。 赤潮生物細(xì)胞數(shù)與植被指數(shù)的關(guān)系模型如下： 其中：-1 0，變換后得： 其中： 為浮游植物細(xì)胞數(shù)，單位為細(xì)胞數(shù)/m3；Red為AVHRR 的CH1波段；NIR為 AVHRR 的CH2波段。 赤潮發(fā)生時(shí)：浮游植物細(xì)胞為正常時(shí)的102104倍，為同期非赤潮區(qū)域的20103 倍，12個(gè)赤潮優(yōu)勢(shì)種在浮游植物群落中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。 赤潮過(guò)后：浮游植物細(xì)胞數(shù)急劇下降，僅為赤潮時(shí)的10-510-3倍； bNDVIaphy)log( NDVI )Re_/()Re( 10 dNIRdNIRba phy phy

6、 3、SST衛(wèi)星遙感赤潮識(shí)別方法 （1）、赤潮生消過(guò)程中溫度的變化 不同藻種的適溫范圍 藻種北海東海南海數(shù)據(jù)來(lái)源 褐胞藻1325.8C矯曉陽(yáng) 夜光藻1628C（渤海灣） 1227C（黃河口） 13 28C 中肋骨條藻832C （2026C：渤海灣） 微型原甲藻1035C（2530C為最適溫度） 尖刺菱形藻2532C21 29C 2735C 赤潮異彎藻18.625.4C（大連灣）王惠卿 （2）赤潮形成后的溫度變化 赤潮過(guò)程中溫度變化圖 22 24 26 28 11時(shí)15時(shí)19時(shí)23時(shí)3時(shí)7時(shí)11時(shí) 930月日101月 日 溫度/ 時(shí)間 不同類(lèi)型赤潮發(fā)生時(shí)溫度變化表 藻種水層（米）海域數(shù)據(jù)來(lái)源 溫

7、度/ 發(fā)生前發(fā)生時(shí)發(fā)生后 原甲藻 0 北麂山列島張慶等 23.7825.3825.01 523.7624.3024.69 裸甲藻 高潮 廈門(mén)張珞平等 25.426.6（海區(qū)）-（赤潮區(qū)）28.3（邊緣） 低潮28.028.129.6286294 夜光蟲(chóng)0浙江近海曹欣中 2.23 夜光蟲(chóng)0黃河口田家怡 25 夜光蟲(chóng)0長(zhǎng)江口楊鴻山 中肋骨條藻0長(zhǎng)江口黃秀清20.9722.9822.08 褐胞藻0遼寧莊河矯曉陽(yáng) 25.8 微型原甲藻 鄒景忠 27.2 赤潮異彎藻 大連灣王惠卿17.426.7 骨條藻 大連灣王惠卿18226（平均） 擬菱形藻 大亞灣林祖亨2327.7 Ptychodisc us brevis North Carolina Thomas N.Pyke Jr +6 (比周?chē)w) （3）、應(yīng)用技術(shù)流程 AVHRR.1bNDVISST計(jì)算 輻射校正 地理編碼 取子區(qū) 精校正 圖像等值線 矢量 圖形 合成 邊界提取 柵格/矢量轉(zhuǎn)換 赤潮分布圖繪制 圖像等值線 赤潮信息提取流程圖 # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y # Y 威海市 煙臺(tái)市 蓬萊市 龍口市 萊州市 東營(yíng)市 黃驊市 大港區(qū) 塘沽區(qū) 漢沽區(qū) 唐山市 秦皇島 綏中市 葫蘆島 營(yíng)口市