[發(fā)明專利]一種近海海洋低氧狀況的推測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410146416.4
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103902833A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳建裕;潘德爐;毛志華;龔芳
• 申請（專利權(quán)）人: 國家海洋局第二海洋研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種近海海洋低氧狀況的測算方法，尤其涉及一種集成浮標(biāo)觀察和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域底層溶解氧的測算方法，如所希望那樣以經(jīng)濟(jì)的方式，通過建立統(tǒng)計經(jīng)驗?zāi)Ｐ停眯l(wèi)星遙感獲取的表層葉綠素信息計算目標(biāo)區(qū)域水體底層溶解氧水平，及時有效地獲取低氧范圍和程度等相關(guān)信息。

背景技術(shù)

缺氧（Hypoxia）是指水環(huán)境中氧的含量處于較低水平或者氧被大量消耗。通常將溶解氧（Dissolved?oxygen,DO）濃度小于3.0mg/L的水體稱為低氧水體。近岸海域的低氧現(xiàn)象，通常發(fā)生在河口及近海陸架海域，它與人類活動導(dǎo)致的近岸水體富營養(yǎng)化，與入海河水各季節(jié)的徑流量、營養(yǎng)物質(zhì)、季風(fēng)及上升流等水文因素密切相關(guān)，屬季節(jié)性缺氧。近岸海區(qū)低氧現(xiàn)象從上世紀(jì)50年代開始就已經(jīng)成為影響海洋生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展的災(zāi)害之一，發(fā)生頻率從1950年之前只有在近20個海區(qū)監(jiān)測到低氧發(fā)生，至21世紀(jì)初全球范圍內(nèi)已有不少于400個海區(qū)發(fā)生低氧，覆蓋面積超過245,000km²，主要集中在人口密集度高、營養(yǎng)物質(zhì)排放量大的北半球近岸海區(qū)（Diaz?and?Rosenberg,2008）。

溶解氧是海洋生態(tài)系統(tǒng)中重要的環(huán)境參數(shù)，是海洋中大多數(shù)生物賴以生存的物質(zhì)條件，對維持海洋生態(tài)系統(tǒng)非常重要。海水中溶解氧濃度的分布、變化與溫度、鹽度、生物活動和水體運動等密切相關(guān)，對了解海區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況具有重要意義。低氧問題的出現(xiàn)常常造成底層生物量減少，本地物種小型化，并導(dǎo)致魚類患病率增加，生物多樣性降低，最終造成生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改變和破壞。在中國，低氧現(xiàn)象是長江口及其附近海域季節(jié)性的環(huán)境問題。90年代末，李道季等(2002)在長江口外海域發(fā)現(xiàn)水體溶解氧低至1.0mg/l，而水體溶解氧2.0mg/l的缺氧區(qū)面積可達(dá)13,700km2。陳鎮(zhèn)東等（2007）認(rèn)為，長江口及其附近海域的低氧現(xiàn)象與該區(qū)域生源有機(jī)物及河流攜帶的有機(jī)物沉降到底層水體有關(guān)。該區(qū)域季節(jié)性低氧也涉及到長江沖淡水?dāng)U散、層化強度、臺灣暖流水入侵、上升流、營養(yǎng)鹽供應(yīng)、有機(jī)質(zhì)（包括陸源有機(jī)質(zhì)）水平輸運和陸架寬度、地形等因素有關(guān)（張經(jīng)et?al.,2010）。

低氧現(xiàn)象的形成是個復(fù)雜的過程，受到多種因素的共同影響。一般認(rèn)為，水體層化是缺氧形成的外部物理背景，底部有機(jī)質(zhì)分解耗氧是缺氧形成和發(fā)展的生物地球化學(xué)內(nèi)因（Rabalais,et?al.,2010;Zhu?et?al.,2011）。沉積物或水體底層含有的大量有機(jī)物，在一定條件下發(fā)生降解作用，消耗大量氧氣，導(dǎo)致溶解氧降低。但如果水體交換很好，生物降解消耗的氧氣會得到及時的補充，海洋也形不成低氧現(xiàn)象。所以生物因素并非是造成海洋低氧的必要條件。海洋中低氧區(qū)的形成還需要物理因素的存在，比如，水體層化使底層水體難以與上層溶氧較高的水體進(jìn)行交換，從而使底層溶解消耗后得不到有效補充，造成低氧區(qū)的形成。該層化作用包括鹽度層化、溫度層化等，一般在河口水域溫度較高的季節(jié)，大量高溫、低鹽、低密度的淡水覆蓋在表層，容易使底層高鹽、高密度海水形成獨立水團(tuán)，導(dǎo)致層化作用，使表層氧氣難以與底層交換。因此海洋中低氧區(qū)的形成還與水域的地形地貌、流場、溫度等物理因素有關(guān)（Wang，2009）。因而，水柱(體)層化是指形成鹽躍層(或密度躍層)界面，水體的垂向交換受到阻止，是缺氧形成的必要條件。一般在風(fēng)力較弱的春季，大量沖淡水從河口排入海灣，易形成鹽躍層(或密度躍層)，阻止水體垂向混合和交換，隨著氣溫上升，層化作用在夏季達(dá)到高峰。長江口等河口底層水季節(jié)性缺氧只發(fā)生于密度躍層以下的水體，一般形成于春末夏初，在仲夏達(dá)到高峰，在夏末秋初結(jié)束，具有明顯的季節(jié)特征。

河口季節(jié)性的低氧現(xiàn)象具有年度和季節(jié)變化性，區(qū)域低氧的范圍、厚度和低氧程度受多種環(huán)境因子的控制。觀察低氧現(xiàn)象：衛(wèi)星遙感監(jiān)測的特點是空間覆蓋范圍大，時間同步性好，時空的分辨率較高；船舶監(jiān)測具有監(jiān)測參數(shù)最多和獲取數(shù)據(jù)質(zhì)量最高的優(yōu)點，但其空間覆蓋范圍少，時間同步性差，時空分辨率也較低；錨系浮標(biāo)是實現(xiàn)缺氧區(qū)水體剖面生態(tài)與環(huán)境參數(shù)長期監(jiān)測的唯一有效手段，但其受平臺和傳感器兩大技術(shù)因素的制約。因而，科學(xué)合理地認(rèn)知低氧的空間分布與低氧程度，在于最大限度地有效利用多種監(jiān)測手段，分析低氧發(fā)展演化規(guī)律及其變化趨勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種近海海洋低氧狀況的測算方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種近海海洋低氧狀況的測算方法，包括如下步驟：

（1）獲取工作區(qū)域水深地形、水體躍層、底層溶解氧及遙感表層葉綠素等多年歷史調(diào)查資料；