摘要
浮游植物水华是微藻在淡水和海洋水体表层的聚集。
由于在空间和时间上的巨大异质性藻类大量繁殖很难在大范围内描述其特征。为了填补这一知识空白，这个团队开发了一种绘制全球沿海藻类大量繁殖地图的方法，基于Aqua卫星的浮游植物水华发生数据集，以描述全球沿海海洋藻类水华的空间和时间模式。
PART 1
研究方法
01
自动检测水华方法
在该研究中，三个可见波段(红、绿、蓝)的遥感反射数据被转换到国际照明委员会(CIE)创建的二维颜色空间中。其中CIE色度图上的位置表示人眼感知的颜色。由于淡水湖中的浮游植物水华显示为绿色，因此预计含有水华的像素的反射算率分布在CIE色度图的绿色色域中；水华越强，距离图的上边界越近（水越绿）。
Y值表示荧光强度
02
算法性能评估
1.CIE-荧光算法可以排除大型藻类（马尾藻和石莼）对检测浮游植物水华的影响。
2.利用HAEDAT(有害藻类事件数据库)数据集现场报告的水华事件验证了卫星检测到的浮游植物水华。对于HAEDAT数据集中的每个水华事件，我们获得了所报告的水华时期的所有MODIS图像。结果表明，全球79.3%的水华事件被卫星成功识别。
PART 2
统计结果
a.基于每日空间分布卫星探测的年平均水华数量的空间分布 在调查的153个沿海国家中，有126个国家出现了浮游植物水华。受水华影响的总向积为3147万平方公里，当于全球陆地面积的24.2%和全球海洋面积的8.6%
欧洲(952万平方公里占受影响总面积的30.3%)和北美洲(678万平方公里占受影响总面积的21.5%)的水华面积最大。相比之下，最频繁的水华出现在非洲和南美洲。澳大利亚经历了最低的水华频率和受影响面积。
PART 3
长期趋势
a.在1×1网格尺度上水华频率变化趋势的空间格局
2003年至2020年期间，全球受水华影响的总面积扩大了397万平方公相当于每年14万平方公里。此外，水华显著扩张的国家数目约为呈下降趋势的国家数目的1.6倍。在观察期内，全球平均水华频率增长率为59.2%。在空间上，水华频率显著增加趋势的区域比呈相反趋势的区大77.6%。
b.年平均水华频率和全球受水华影响总面积的变化趋势
在全球范围内，揭示了2003年至2020年间水华影响区域与水华频率之间的总体一致波动。但是在过去的20年中，23个国家和10个大型海洋生态系统中的水华范围和频率之间没有显著的关系。强调了藻类水华的空间和时间变化以及持续卫星监测的重要性
PART 4
影响因素
海表温度(SST)的升高会刺激水华的发生，我们发现年平均水华频率与符合的海表温度数据之间存在显著的正相关。
气候变化也会影响海洋环流，改营养物质的运输，从而推海洋浮植物水华形成。使用海温梯度作为海洋中尺度海流大小的代表。与SST相比，SST的趋势似乎在空间上更符合水华频率。
人为营养物富集的变化也可能促了水华的趋势。我们研究了肥料使用(氮或磷)与水华频率的趋势。发现在中国、伊朗、越南和菲律宾存在高度的正相关性。此外，荷兰、中国、越南、阿根廷等国家，其水产养殖产量与水华频率之间存在显著的正相关。
【End】
参考文献:Coastal phytoplankton blooms expand and intensify in the 21st century. Nature,2024,615:280-284.
制作者:李乐 10231910071 生物科学23级
蒋姝瑜10231910047生物科学23级
指导老师:姜晓东教授
本文来源于2024年“水生生物学”课堂讨论。
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