《Marine Environmental Research》：Synoptic view of an unprecedented red tide in autumn/winter in the Bohai Sea, China, triggered by extreme rainfall events
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本研究利用多源高分辨率卫星数据，分析了2021年秋季冬季渤海湾异常红潮的时空分布特征及驱动机制。红潮首次出现在10月12日，持续至11月27日，最大覆盖面积达3287.46 km2，涉及渤海湾、黄河河口、莱州湾及渤海海峡等区域。研究表明，极端降水引发的黄河异常洪水导致营养盐输入增加，与气候变暖背景下的适宜水温、光照等条件共同驱动了此次异常红潮。历史数据表明，2007年渤海冬季红潮亦由类似气象事件引发，提示气候变化加剧了红潮发生风险，需加强生态监测与预警。
刘荣杰|肖彦芳|崔婷伟|王宁|赵伟|赵鑫|郭晓娟|孙坤鹏|马毅
自然资源部第一海洋研究所，中国青岛266061
摘要： 在全球气候变化的背景下，非典型赤潮事件的发生成增加了。渤海具有温带季风气候特征，通常在夏季发生赤潮，而在秋季和冬季则较为罕见。然而，2021年的秋季和冬季，渤海却出现了大规模的赤潮。其空间和时间分布特征以及背后的驱动机制需要进一步研究。本研究利用多源高分辨率卫星数据来描绘这次前所未有的赤潮的时空演变过程。通过分析海表温度（SST）、光合有效辐射（PAR）、海表盐度（SSS）和河流营养物质数据，探究了赤潮的驱动机制。多卫星数据显示，此次赤潮具有广泛的分布范围和较长的持续时间，首次被监测到是在10月12日，并持续到11月27日，每日最大和最小覆盖面积分别为3287.46平方公里和9平方公里。赤潮过程包括渤海湾南部、黄河口以及莱州湾和渤海海峡南部的三个子过程，累计分布面积超过35,000平方公里。驱动机制分析表明，赤潮可能与河流营养物质负荷增加有关，这可能是由于20世纪40年代以来最严重的黄河秋季洪水事件导致的极端降雨造成的。历史数据分析显示，2007年渤海发生的另一次冬季赤潮也是由非典型气象事件引起的。结果表明，在全球气候变化的背景下，除了气象事件本身，其生态危害风险也值得研究。
引言 赤潮是一种全球性的海洋生态灾难，对海洋生态系统构成威胁（Ahn和Shanmugam，2006；Hu等人，2005）。近年来，由于气候变化和水体富营养化，赤潮发生频率增加（Dai等人，2023）。赤潮的频繁发生对海洋环境造成严重影响，有毒赤潮还会导致鱼类、贝类和海洋哺乳动物死亡，甚至对人类健康构成威胁（Ding等人，2024；Landsberg等人，2009；Lum等人，2021；Yan等人，2022；Yao等人，2023）。因此，赤潮已成为海洋生态系统中一个重要的问题。因此，对赤潮的监测至关重要。
卫星凭借其大覆盖范围和短重访周期，在赤潮监测中发挥着重要作用。利用中国的高空间分辨率卫星数据，刘等人（2019a）在中国广东省近海检测到了夜光藻（Noctiluca scintillans）赤潮。基于多传感器图像，对中国北部湾的前所未有的夜光藻赤潮进行了研究。阿拉伯湾也记录了一次持续约一年的大规模赤潮（Zhao和Ghedira，2014）。通过卫星和现场观测，在缅因湾发现了一次持续一周的强烈亚历山大藻（Alexandrium catenella）赤潮（Li等人，2020）。利用卫星图像，首次在厄尔巴国家公园沿岸检测到了夜光藻赤潮（Mahdy等人，2022）。上述研究证明了卫星遥感在赤潮监测中的不可或缺的优势。
渤海是中国北部的一个半封闭边缘海（Liu等人，2017）。作为内海，渤海在过去半个世纪中受到了人类活动的严重影响（Maúre等人，2021）。大量营养物质通过河流流入海洋，导致渤海富营养化（Wang等人，2019；Xin等人，2019）。水体富营养化使得渤海频繁发生赤潮（Li等人，2023；Song等人，2016）。渤海具有温带气候特征，有害藻类大量繁殖主要发生在夏季（6月至8月），秋季较少见，冬季几乎不发生（Li等人，2023；Song等人，2016）。然而，2021年10月至12月，渤海观察到了以Akashiwo sanguinea和Gonyaulax polygramma为主要物种的前所未有的赤潮（中国海洋灾害公报，2021）。尽管我们对这一异常赤潮过程及其背后的驱动机制知之甚少。
在这项研究中，我们利用多传感器卫星图像调查了2021年秋季/冬季渤海的异常赤潮过程，并分析了其驱动因素。研究目的有两个：1）全面了解赤潮过程；2）揭示其背后的驱动机制。
研究区域 渤海是一个浅内海，由辽东湾、渤海湾、莱州湾和中央沿岸海域组成（Liu等人，2017）。它被辽东半岛、山东半岛和河北省所环绕。包括黄河在内，有超过50条河流流入渤海（图1）。作为中国的关键经济区，渤海周边城市的快速增长显著影响了渤海的生态环境（Xiang等人
结果 利用上述方法，通过多颗卫星图像观测到了赤潮过程。结果显示，赤潮首次被检测到是在10月12日，并持续到11月27日，每日最大和最小覆盖面积分别为3287.46平方公里和9平方公里（图2，图3）。赤潮过程从渤海湾开始，向西移动至黄河口，然后延伸至莱州湾，最终到达南部海域
海表温度（SST） 海水温度对赤潮藻类的生长起着重要作用（Laabir等人，2011；Nagasoe等人，2006）。在适宜的温度条件下，赤潮藻类会迅速繁殖，从而导致赤潮的发生。为了探讨温度的影响，下载并分析了MODIS的月平均SST和月气候SST数据（图4）。
与气候SST相比，研究区域的SST变化较小
结论 通过利用多源卫星数据，本研究描述了2021年秋季和冬季渤海异常赤潮的时空动态。赤潮持续了从10月12日至11月27日。赤潮的空间分布广泛，起源于渤海湾南部，向南延伸至黄河口和莱州湾，向东延伸至渤海海峡。
CRediT作者贡献声明 刘荣杰： 撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，方法论，资金获取，概念构思。马毅： 撰写——审稿与编辑，监督。王宁： 验证，调查。赵伟： 验证，调查。肖彦芳： 验证，方法论，调查。崔婷伟： 撰写——审稿与编辑，监督，概念构思。孙坤鹏： 验证，调查。赵鑫： 可视化，验证，调查。郭晓娟： 调查，数据
利益冲突声明 ? √作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢 本研究得到了国家自然科学基金（项目编号42376179）、海洋十年国际合作中心科技合作项目（项目编号GHKJ2024004）以及中韩联合海洋研究中心（中方项目编号CN-20240101，韩方项目编号20220407）的支持。作者还要感谢国家卫星海洋应用服务中心提供HY-1C CZI遥感卫星数据（
https://osdds.nsoas.org.cn/ ），以及中国资源集团的支持
