[發明專利]一種近海海洋低氧狀況的推測方法

有效

• 申請號: 201410146416.4
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103902833A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 陳建裕;潘德爐;毛志華;龔芳
• 申請（專利權）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: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發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觀察和衛星遙感數據進行目標區域底層溶解氧的測算方法，如所希望那樣以經濟的方式，通過建立統計經驗模型，利用衛星遙感獲取的表層葉綠素信息計算目標區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信息。

背景技術

缺氧（Hypoxia）是指水環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。近岸海域的低氧現象，通常發生在河口及近海陸架海域，它與人類活動導致的近岸水體富營養化，與入海河水各季節的徑流量、營養物質、季風及上升流等水文因素密切相關，屬季節性缺氧。近岸海區低氧現象從上世紀50年代開始就已經成為影響海洋生態環境健康發展的災害之一，發生頻率從1950年之前只有在近20個海區監測到低氧發生，至21世紀初全球范圍內已有不少于400個海區發生低氧，覆蓋面積超過245,000km²，主要集中在人口密集度高、營養物質排放量大的北半球近岸海區（Diaz?and?Rosenberg,2008）。

溶解氧是海洋生態系統中重要的環境參數，是海洋中大多數生物賴以生存的物質條件，對維持海洋生態系統非常重要。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，對了解海區的生態環境狀況具有重要意義。低氧問題的出現常常造成底層生物量減少，本地物種小型化，并導致魚類患病率增加，生物多樣性降低，最終造成生態系統結構的改變和破壞。在中國，低氧現象是長江口及其附近海域季節性的環境問題。90年代末，李道季等(2002)在長江口外海域發現水體溶解氧低至1.0mg/l，而水體溶解氧2.0mg/l的缺氧區面積可達13,700km2。陳鎮東等（2007）認為，長江口及其附近海域的低氧現象與該區域生源有機物及河流攜帶的有機物沉降到底層水體有關。該區域季節性低氧也涉及到長江沖淡水擴散、層化強度、臺灣暖流水入侵、上升流、營養鹽供應、有機質（包括陸源有機質）水平輸運和陸架寬度、地形等因素有關（張經et?al.,2010）。

低氧現象的形成是個復雜的過程，受到多種因素的共同影響。一般認為，水體層化是缺氧形成的外部物理背景，底部有機質分解耗氧是缺氧形成和發展的生物地球化學內因（Rabalais,et?al.,2010;Zhu?et?al.,2011）。沉積物或水體底層含有的大量有機物，在一定條件下發生降解作用，消耗大量氧氣，導致溶解氧降低。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，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，導致層化作用，使表層氧氣難以與底層交換。因此海洋中低氧區的形成還與水域的地形地貌、流場、溫度等物理因素有關（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，層化作用在夏季達到高峰。長江口等河口底層水季節性缺氧只發生于密度躍層以下的水體，一般形成于春末夏初，在仲夏達到高峰，在夏末秋初結束，具有明顯的季節特征。

河口季節性的低氧現象具有年度和季節變化性，區域低氧的范圍、厚度和低氧程度受多種環境因子的控制。觀察低氧現象：衛星遙感監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；船舶監測具有監測參數最多和獲取數據質量最高的優點，但其空間覆蓋范圍少，時間同步性差，時空分辨率也較低；錨系浮標是實現缺氧區水體剖面生態與環境參數長期監測的唯一有效手段，但其受平臺和傳感器兩大技術因素的制約。因而，科學合理地認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測手段，分析低氧發展演化規律及其變化趨勢。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種近海海洋低氧狀況的測算方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：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查資料；