日照和降水對青島近海海域滸苔影響的分析

李德萍,馬 艷,董海鷹,張凱靜,郭麗娜

(青島市氣象局，山東 青島 266003)

滸苔(Enteromorphaprolifera)隸屬于綠藻門石莼科滸苔屬，是中國海洋野生植物中極為豐富的大型經(jīng)濟(jì)藻類，既可分布在海水中，也可在淡水中生長。藻體為草綠色，管狀膜質(zhì)，主枝明顯，分枝多且細(xì)長，茂密，廣泛生長在世界沿岸高、中、低潮帶砂礫、巖礁和石沼中。滸苔在我國各海區(qū)均有分布，屬東海、黃海海域優(yōu)勢種，是青島的習(xí)見種[1]。2008-06，黃海中、南部海域爆發(fā)了大規(guī)模的滸苔災(zāi)害，到7月中旬，青島市海、陸共打撈清理滸苔超過100萬t。2009-04-21，江蘇省洋口港附近海域又發(fā)現(xiàn)少量滸苔，并向北漂移。05-31在黃海中只有小面積的滸苔生成，6月上中旬江蘇連云港以東海面上有成片的滸苔區(qū)發(fā)展北移。06-22-25大片滸苔出現(xiàn)于黃海中西部，滸苔密集區(qū)有較明顯的增大，覆蓋面積最大時約400 km2，其外緣線距青島大公島最近距離約60 km，距千里巖島最近距離約25 km。然后轉(zhuǎn)向東并于07-15出現(xiàn)于山東半島東部的海陽、榮成近海。青島近海沒有發(fā)現(xiàn)大范圍的滸苔，直到7月底8月初在青島石老人海水浴場發(fā)現(xiàn)了少量滸苔。2010年滸苔再一次光顧青島，滸苔自黃海中南部漂移而來，并于6月上旬在山東沿海出現(xiàn)，在向北漂移過程中陸續(xù)在山東省日照市和青島市登陸。基于2008-2010年5-7月滸苔發(fā)生時的觀測事實(shí)，本文選取了青島近海赤島、大公島和竹岔島三個海島站以及青島近岸一個陸地站青島站共4個自動站的日照時數(shù)和降水量資料(4個自動站中只有青島站有日照資料)，主要分析了日照時數(shù)和降水量對青島近海滸苔生消的影響。因?yàn)槿照諘r數(shù)增加有利于滸苔的光合作用，而降水不僅能使海水中營養(yǎng)鹽類充足，還可以改變海水的鹽度、溫度及酸堿度，使海水環(huán)境更能促進(jìn)滸苔生長[2]。根據(jù)衛(wèi)星監(jiān)測資料顯示，近三年滸苔均生成于江蘇沿岸以東的黃海南部海域[3-5]?；诖?，本文還分析了滸苔發(fā)生源地江蘇沿海的連云港、鹽城和南通三市的日照和降水情況，作為青島近海日照和降水影響滸苔生長繁殖的對比和補(bǔ)充分析資料。本研究中所提及的滸苔小范圍影響、大規(guī)模爆發(fā)以及減弱都是基于2008-2010年期間國家海洋局北海預(yù)報(bào)中心發(fā)布的滸苔監(jiān)測信息，根據(jù)滸苔對青島近海的影響程度來劃分的。

1 2008-2010年滸苔事件概況

2008-05-15，首先在距膠州灣西南大約175 km的黃海海域發(fā)現(xiàn)少量滸苔，5月底范圍明顯擴(kuò)大，并逐漸向西北方向移動。6月中下旬，外海滸苔多呈條帶分布，源源不斷向青島近岸漂移，最終呈現(xiàn)了罕見的大面積飄浮聚集態(tài)勢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從5月底至6月底，黃海西北部(包括青島膠州灣附近海域)滸苔覆蓋面積一直維持在500～800 km2。06-18，滸苔出現(xiàn)在青島膠南近海，07-12，東移至青島-即墨-海陽近海，大量滸苔在青島登陸，對社會經(jīng)濟(jì)活動產(chǎn)生嚴(yán)重影響(圖1a)。

2009-05-31，在黃海中只有小面積的滸苔生成，6月上、中旬江蘇連云港以東海面上有成片的滸苔區(qū)發(fā)展北移，北部外緣線距青島大公島最近距離約120 km，并繼續(xù)向偏北方向漂移。06-22-25大片滸苔出現(xiàn)于黃海中、西部，最大覆蓋面積接近400 km2，其外緣線距青島大公島最近距離約60 km。青島近海沒有發(fā)現(xiàn)大范圍的滸苔(圖1b)。

2010年5月底首次在東海海域發(fā)現(xiàn)滸苔，然后受風(fēng)力和洋流因素影響，自黃海中、南部漂移而來。滸苔于6月上旬陸續(xù)在山東省日照市和青島市登陸。6月中旬至7月初，先后發(fā)現(xiàn)在日照東部、膠南東南部和青島南部海域有較大面積滸苔漂浮，覆蓋面積一直維持在300～500 km2，滸苔分布外緣線距青島沿岸距離最近時約7 km，最北端已到千里巖，距青島市黃島38 km(圖1c)。

根據(jù)國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心初步研究，青島沿海滸苔爆發(fā)的原因是外海輸送的初始滸苔種群，在持續(xù)東南季風(fēng)的作用下不斷輸入青島近海。青島近海海水透明度高，營養(yǎng)鹽濃度適宜，使?jié)G苔生物量快速增長，最終形成滸苔災(zāi)害[2-3]。

根據(jù)2008-2010年滸苔自出現(xiàn)到消亡的時間分析(表1)，確定滸苔發(fā)展時間為5-7月，因此來分析2008-2010年5-7月日照時數(shù)和降水量對滸苔的影響。

圖1 2008-2010年衛(wèi)星(EOS/MODIS)監(jiān)測滸苔分布示意圖Fig. 1 Distributions of Enteromorpha prolifera monitoredby satellite (EOS/MODIS) from 2008 to 2010

年份出現(xiàn)小規(guī)模(黃海)爆發(fā)旺盛(面積最大)消亡(減弱消退)200805-1505-1905-3106-257月中旬200905-1505-3106-2006-257月中旬201005-1705-3106-2007-04—077月下旬

注：日期數(shù)據(jù)來自衛(wèi)星監(jiān)測和網(wǎng)絡(luò)信息

2 2008—2010年滸苔發(fā)生時的日照時數(shù)和降水量分析

2.1 日照時數(shù)

2.1.1 江蘇沿海日照時數(shù)

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2008-2010年的5-7月江蘇沿海城市連云港、鹽城和南通三市的日照時數(shù)分別為577.1，537.7和493.7 h，分別比常年偏少67.0, 77.3和62.8 h(圖2a)，平均日照時數(shù)為536.2 h，比常年日照時數(shù)(605.2 h)少69.0 h。說明江蘇沿海滸苔從生成到消亡整個發(fā)展過程的日照時數(shù)比常年是偏少的。

由滸苔生成時(5月)連云港、鹽城和南通三市的日照時數(shù)可發(fā)現(xiàn)：2008-2010年5月三市平均日照時數(shù)為224.3 h，比常年日照時數(shù)偏多5.4 h。其中，連云港平均日照時數(shù)為233.4 h，比常年日照時數(shù)偏少9.0 h；而鹽城、南通平均日照時數(shù)分別為223.0和216.4 h, 分別比常年日照時數(shù)偏多1.4和23.6 h。春季，連云港地區(qū)平均日照時數(shù)較高，為654 h,是江蘇沿海光照最強(qiáng)烈的地區(qū)之一[5]，而該地區(qū)5月平均日照時數(shù)242.4 h,占春季日照時數(shù)的37%。所以，盡管連云港2008-2010年5月的平均日照時數(shù)比常年偏少，但仍然比鹽城和南通的平均日照時數(shù)多10.4和17.0 h，而鹽城、南通3年的平均日照時數(shù)比常年是偏多的。本文認(rèn)為日照時數(shù)比常年偏多，光照是充足的。因此說明2008-2010年春末5月江蘇沿海的光照充足。從逐旬日照時數(shù)(圖2b、c、d)來看，連云港、鹽城、南通的平均日照時數(shù)以5月上旬最多，分別為92.3,83.1和80.1 h，分別比常年日照時數(shù)偏多13.7，11.4和18.9 h。將三市的日照時數(shù)平均來看，江蘇沿海5月上、中、下旬的平均日照時數(shù)分別是85.2，64.1和75 h ，只有5月上旬比常年偏多，為14.7 h，5月中、下旬分別比常年偏少，為5.7和3.0 h。這說明2008-2010年春末5月日照時數(shù)偏多，主要以5月上旬偏多為主。可見，滸苔被發(fā)現(xiàn)前光照偏強(qiáng)，是滸苔繁殖的有利條件。此外，5-7月光照偏少主要由6月中旬和7月中旬兩個時段光照少所致，其中連云港以7月中旬日照時數(shù)最少，為44.8 h，鹽城、南通6月中旬日照時數(shù)最少，分別為35.7和24.0 h。這兩時段的日照偏少主要是由降水量偏多所致。而降水偏多會導(dǎo)致海水的營養(yǎng)鹽增加，海水的酸堿度發(fā)生改變，從而促進(jìn)滸苔的繁殖生長。

圖2 2008-2010年5-7月江蘇沿海日照時數(shù)Fig. 2 Sunshine duration along the coastal area of Jiangsu in the periods of May toJuly from 2008 to 2010

2.1.2 青島近岸日照時數(shù)

分析2008-2010年5-7月青島近岸平均總?cè)照諘r數(shù)為570 h，比常年總?cè)照諘r數(shù)偏少80 h。其中2008年青島近岸總?cè)照諘r數(shù)最少，為471 h，比常年總?cè)照諘r數(shù)偏少179 h，2009年青島近岸總?cè)照諘r數(shù)最多，為629 h，比常年總?cè)照諘r數(shù)偏少21 h，2010年青島近岸總?cè)照諘r數(shù)609 h，比常年總?cè)照諘r數(shù)偏少41 h(圖3a)。說明青島這三年滸苔發(fā)展過程中的總?cè)照諘r數(shù)也是偏少的。

2008-2010年5-7月的逐旬平均日照時數(shù)為63.3 h，比常年5-7月的逐旬平均日照時數(shù)偏少8.9 h，其中只有5月上旬和6月下旬日照時數(shù)分別是85.3和74.3 h，分別比常年偏多2.8和8.2 h。其余各旬日照時數(shù)均比常年偏少，其中6月中旬最少，為39.7 h，比常年偏少31.7 h。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，滸苔主要從5月下旬開始影響青島海域，一般到6月下旬大范圍影響青島近海。由圖3b可看出，旬日照時數(shù)從5月下旬的73.0 h降到6月上旬的69.7 h，直至降到低谷即6月中旬的39.7 h，這是由2008年6月上、中旬的雨日和霧日較多，2009年和2010年6月中旬甚至出現(xiàn)了連續(xù)的大霧天氣所致。而6月下旬日照時數(shù)出現(xiàn)了74.3 h的次高值，比常年偏多8.2 h (圖3b)，這主要與6月下旬降水量及雨日偏少有關(guān)。與此同時，發(fā)現(xiàn)滸苔在青島近海大規(guī)模爆發(fā)。說明6月下旬青島近海充足的光照，更加有利于滸苔的生長發(fā)育。7月上、中旬隨著降水的增多，日照時數(shù)逐步遞減。

圖3 2008-2010年5-7月青島近岸日照時數(shù)Fig. 3 Sunshine duration along the coastal area of Qingdao in the periods of May to July from 2008 to 2010

2.2 降水量

2.2.1 江蘇沿海地區(qū)降水量

分析2008-2010年5-7月連云港、鹽城和南通三市降水量(圖4a)發(fā)現(xiàn)，三站平均降水量470.0 mm,比常年偏多52.7 mm。2008年三站平均降水量最多，為538.5 mm，比常年偏多121.2 mm；2009年三站平均降水量次之,為518.7 mm, 比常年偏多101.4 mm；2010年三站平均降水量最少，為352.8 mm，比常年偏少64.5 mm。分析連云港、鹽城和南通三市逐旬降水量(圖4b、c、d)發(fā)現(xiàn)，5月上、中、下旬三市平均降水量分別為22.2，39.6和30.2 mm，分別比常年偏多4.5，13.9和6.7 mm。5月份江蘇沿海降水量92.0 mm，比常年偏多25.1 mm，5月份降水偏多主要是5月中旬偏多(5月中旬平均降水量39.6 mm，比常年偏多13.9 mm)。由于雨后海水營養(yǎng)鹽較多，天空晴朗，云量較少，利于滸苔的光合作用使其生長繁殖，最終導(dǎo)致5月底滸苔發(fā)展迅速[3]。此外，5-7月份總降水量偏多是因?yàn)?月中旬和7月上旬的降水量也偏多。降水量較多會促使岸邊的有機(jī)物質(zhì)沖到海里，進(jìn)而改變海水的溫度、鹽度和酸堿度等物理性質(zhì)，有利于滸苔的繁殖生長[6]。以上分析表明，江蘇沿海降水量在滸苔繁殖和發(fā)展期間都是偏多的。此處5月降水量偏多與日照時數(shù)偏多并不矛盾，因?yàn)槿照諘r數(shù)主要以5月上旬偏多為主，降水量是以5月中旬偏多為主的。

圖4 2008-2010年5-7月江蘇沿海各站降水量Fig. 4 Precipitations along the coastal area of Jiangsu in the periods of May to Julyfrom 2008 to 2010

2.2.2 青島近岸及沿海降水量

2008-2010年5-7月青島站、大公島、竹岔島和赤島平均降水量為289.5 mm，比常年偏多8.6 mm。2008年5-7月四站平均降水量最多，為384.1 mm，比常年偏多103.2 mm；2009年5-7月四站平均降水量次之，為294.0 mm，比常年偏多13.1 mm；2010年5—7月四站平均降水量最少，為190.6 mm，比常年偏少90.3 mm。三年5-7月平均降水量以青島站最多，396.2 mm，竹岔島三年5—7月平均降水量次之為359.4 mm，赤島三年5—7月平均降水量235.2 mm，大公島三年5—7月平均降水量最少，為167.4 mm。這與測站的地形及降雨的局地分布不均有關(guān)(圖5a)。

分析2008-2010年5-7月青島、大公島、竹岔島和赤島站四站逐旬降水量(圖5b、c、d)，發(fā)現(xiàn)5月上、中、下旬平均降水量分別為18.1，29.8和19.1 mm，分別比常年偏多0.1，10.4和1.7 mm；6月上、中、下旬平均降水量分別為14.5,19.1和8.7 mm，分別比常年偏少8.5,3.7和29.4 mm；7月上、中、下旬平均降水量分別為63.0,68.7和40.0 mm，上、中旬比常年偏多22.7和16.0 mm，下旬比常年偏少9.2 mm?？梢?，5月降水量比常年偏多，且以5月中旬偏多為主。6月降水量比常年偏少，且以6月下旬偏少為主。由于5月降水偏多，降水明顯增多后10～20 d更利于滸苔生長[3]，這種降水偏多的延伸效應(yīng)推遲到6月份，并且6月降水偏少，天空晴朗，日照時數(shù)偏多，利于滸苔的光合作用。綜合來說，6月的氣象條件更加有利于滸苔生長繁殖。7月初雨季開始，7月上、中旬降水量偏多，導(dǎo)致近海營養(yǎng)鹽偏多，滸苔生長旺盛[6]。以上分析說明滸苔生長發(fā)育期間青島近海降水量是充沛的。滸苔大發(fā)生前5月中旬降水偏多，6月尤其是6月下旬青島近海降水偏少，從而使得光照充足，再到7月上旬到中旬的降水量偏多。這種降水偏多到光照充足再到降水偏多的氣候條件使得青島近海海域滸苔生長旺盛。7月中旬前后隨著人工打撈或風(fēng)向偏西風(fēng)分量的加大使?jié)G苔從旺盛到消亡直至移出青島。

圖5 2008-2010年5-7月青島沿海各站降水量Fig. 5 Precipitations along the coastal area of Qingdao in the periods of May to Julyfrom 2008 to 2010

3 結(jié) 論

青島近海海域發(fā)生的滸苔一般于5月中旬前后生成于江蘇沿岸以東的黃海南部海域，在持續(xù)東南季風(fēng)的作用下不斷輸入青島近海，6月下旬前后滸苔發(fā)展旺盛，7月中旬前后滸苔逐漸減弱消亡?；?008-2010年5-7月滸苔影響青島近海海域的事實(shí)，本研究著重分析了青島近岸及近海4個自動氣象站和江蘇沿海三市的日照時數(shù)及降水量的特征及其對滸苔生消的影響。主要結(jié)論是：

1)滸苔生成地附近江蘇近岸2008-2010年5-7月的平均日照時數(shù)為536.2 h，比常年偏少69.0 h；5月份平均日照時數(shù)為224.3 h，比常年偏多5.4 h；5月上旬平均日照時數(shù)85.2 h，比常年偏多14.7 h，說明江蘇沿海滸苔從生成到消亡整個發(fā)展過程的日照時數(shù)比常年是偏少的。但5月日照充足，且以5月上旬日照時數(shù)偏多為主。5月上旬光照充足，成為5月中旬前后海上滸苔迅速繁殖的有利條件之一。滸苔從生成到消亡整個發(fā)展過程(2008-2010年5-7月)青島的日照時數(shù)570 h，比常年偏少80 h，5月上旬和6月下旬日照時數(shù)分別是85.3和74.3 h，分別比常年偏多2.8和8.2 h。說明5月下旬滸苔開始影響青島海域，6月下旬滸苔明顯影響青島海域時，青島近岸光照充足?？傊照粘渥愦偈?jié)G苔生長繁殖。

2)2008-2010年5-7月江蘇沿海三站平均降水量470.0 mm,比常年偏多52.7 mm，2008年5-7月平均降水量最多，為538.5 mm，比常年偏多121.2 mm；青島近海四站平均降水量為289.5 mm，比常年偏多8.6 mm。2008年5-7月平均降水量最多，為384.1 mm，比常年偏多103.2 mm。5月份江蘇沿海降水量92.0 mm，比常年偏多25.1 mm，主要以5月中旬降水量偏多為主，有利于滸苔生長繁殖。青島近海滸苔大發(fā)生前5月中旬降水量29.8 mm，比常年偏多；在6月，尤其是6月下旬青島近海降水量8.7 mm，比常年偏少，從而使得光照充足；再到7月上旬降水量63.0 mm，比常年偏多。這種降水偏多到降水偏少(光照充足)再到降水偏多的氣候條件使得青島近海海域滸苔生長旺盛?？傊邓嘤欣跐G苔生長旺盛。

致謝：感謝江蘇省氣象局提供的日照和降水觀測資料。

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