海陆温差是海-陆间热力对比的重要表征,对区域乃至全球气候产生重要影响.研究基于2001-2021年中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感数据,研究了中国东部地区地表温度、海表温度以及海陆温差的时空变化及区域差异特征.结果表明:2001-2021年中国东部地区地表温度和海表温度均呈显著上升趋势,上升幅度分别为0.34 ℃/10a和0.32 ℃/10a;夜间地表温度和海表温度的上升态势更突出;各季节中,冬季地表温度和夏季海表温度增幅最大,分别达0.45 ℃/10a和0.43 ℃/10a(P＜0.05);空间上,中国东部地表温度总体呈南高北低的格局特征,海表温度则表现出从东北向西南递增、近岸低于远岸的特征.研究时段内,中国东部地区海陆温差通常为负值,海表温度总体高于地表温度,且离海岸线越近的缓冲区范围内海陆温差越小;100 km、200 km和300 km缓冲区范围内年际海陆温差总体呈减小趋势,其中100 km缓冲区范围内的降幅最大;各季节中,春季和冬季海陆温差呈减小趋势,夏季和秋季的呈增大趋势;空间上,以30°N为界,以北和以南区域的海陆温差分别呈减小和增大趋势.

气候变化对海洋生态系统产生多方面的影响,作为海洋生物中的主体,鱼类对气候变化的响应机制研究是探索典型气候事件对海洋生态系统影响的关键.根据2013-2022年浙江近海底拖网渔业资源调查数据,结合尼诺指数(Ocean Nino Index,ONI)、海表温度(Sea Surface Temperature,SST)、海表温度距平(Sea Surface Temperature Anomaly,SSTA)、叶绿素 a 浓度(Chlorophyll a,Chl-a)等海洋环境数据,采用小波函数、相关性分析等探究典型气候事件厄尔尼诺、拉尼娜对浙江近海底层鱼类生物量及其时空分布的影响.结果表明,浙江近海底层鱼类生物量与SST及Chl-a呈极显著正相关(P＜0.01).厄尔尼诺与拉尼娜发生时期春、秋季生物量均小于正常年份,正常年份及拉尼娜事件期间春季生物量具有显著性差异(P＜0.05);正常年份及厄尔尼诺事件期间秋季生物量具有极显著性差异(P＜0.01).对ONI与海洋环境因子指数进行交叉小波发现,浙江近海SST、Chl-a对于典型气候事件均存在不同的频域同步及相关性:ONI与SST在时间局部存在2-3.9个月频域同步,SST滞后ONI3个月;ONI与Chl-a存在1.7-3个月频域同步,Chl-a与ONI呈正相关;ONI与生物量存在3-3.6个月频域同步,生物量滞后于ONI3个月;ONI与SSTA在研究期间不存在明显的频域同步.春季,相较于正常年份,厄尔尼诺期间鱼类整体分布偏北;秋季厄尔尼诺发生期间鱼类整体向南移动,拉尼娜期间则向北移动.厄尔尼诺及拉尼娜事件不仅对鱼类群落在纬度上的分布产生影响,还会对鱼类向近岸洄游的快慢产生影响.两种典型气候事件通过影响浙江近海SST等环境进而对浙江近海底层鱼类时空分布产生影响.

利用夏季和冬季两幅Landsat-8 TIRS数据,通过辐射传输方程法对防城港核电站附近海域温度反演,结合潮汐数据分析防城港核电站温排水造成附近海域温度变化的影响规律.结果表明:冬季与夏季对低于4℃的温升变化范围影响不大,高于4 ℃的温升变化范围影响显著;潮汐运动对温排水扩散方向有明显影响,潮涨时温排水向东北方向扩散,潮落时向西南方向扩散.探索核电站温排水的分布状况及分布规律,对保护海洋生态环境具有重要意义.

为研究渤海鱼类资源早期补充过程,本文将地理加权回归法(GWR)引入栖息地指数(HSI)模型,选取海表温度、海表盐度、水深和叶绿素a浓度4个环境因子建立基于GWR的渤海沙氏下鱵鱼仔稚鱼的HSIGWR模型.模拟发现:在2015年8月渤海的HSIGWR模型中,海表温度和叶绿素a浓度为全局变量,两者的回归系数分别为-0.027和0.006,对HSI影响较小.海表盐度和水深为局地变量,两者回归系数绝对值的平均值分别为0.075和0.129,对HSI的影响较大.其中,海表盐度在渤海中部与HSI呈负相关,负相关系数最大,为-0.3,在三湾呈微弱正相关,相关系数最大值为0.1;水深在整个渤海均与HSI呈负相关,且在三湾的负相关程度明显大于渤海中部,三湾的负相关系数最大,为-0.16.该HSIGWR模型的泊松相关系数为0.705,拟合效果较好,可为今后的鱼类栖息地环境研究提供一种新的方法.

基于2016-2017年中国印度洋围拖网生产数据以及同期的海表温度、叶绿素、表层海流和海面高度数据,采用广义加性模型(Generalized Additive Model,GAM)建立了围网单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort,CPUE)对海洋环境的非线性响应模型,分析了阿拉伯海鲐鱼(Scomber australasicus)渔场分布与海洋环境关系.结果 表明:空间因子和环境因子对阿拉伯海鲐鱼渔场有显著影响,GAM模型的方差解释率为30.1％;印度洋季风对鲐鱼CPUE影响大,鲐鱼CPUE在印度洋东北季风高,在夏季季风低;全年阿拉伯海鲐鱼围网渔场主要分布在60°E、13°N-15°N斜向椭圆区域;模型表明,鲐鱼渔场适宜海表温度为26～28℃,叶绿素浓度0.2～0.5 mg·m-3,海面高度0.2～ 0.4 m;影响鲐鱼渔场的因子按重要性依次为海面高度、经纬度、海表温度和叶绿素浓度.

根据2010-2015年南极磷虾渔汛期(1-6月)的渔获量和海洋遥感数据,利用数理统计方法、产量重心法等对南极磷虾单位捕捞努力渔获量(catch per unit effort,CPUE)、渔场时空变动特征作了分析.结果 表明:南极磷虾年平均CPUE总体呈上升趋势,2014年南极磷虾CPUE达到峰值(18.6 t· h-1);从月变化来看,1月南极磷虾CPUE较低(9.2t· h-1),5月CPUE最高(20.9 t·h-1),近60％的捕捞作业频次位于南设得兰群岛的夏季时段(1-3月);南极磷虾渔场集中在60°S-64°S、46°W-62°W范围内的海域;从渔场重心变动来看,每年1-6月渔场重心从南设得兰群岛附近海域向东北方向偏移,大部分重心主要集中在南设得兰群岛附近海域;南极磷虾作业渔场48.1、48.2、48.3亚区渔场适宜海表温度(sea surface temperature,SST)分别为-1.8～1.9、-1.8 ～0.8、1.1～1.4℃,1-3月CPUE高值区的适宜SST为-0.8～ 1.2℃,4-6月CPUE高值区的适宜SST为-1.8～-0.4℃;48.1、48.2、48.3亚区叶绿素浓度适宜范围分别为0.09～1.21、0.14～ 0.52、0.32～0.39 mg·m-3,CPUE高值区(＞20 t·h-1)海域的叶绿素浓度为0.13～0.83 mg·m-3;总体来说,南极磷虾渔场年平均CPUE值呈逐渐增长趋势,主捕区位于南设得兰群岛附近海域,中心渔场最适SST为-1.8～1.2℃,叶绿素浓度为0.13～0.83 mg·m-3.

红树林是分布在热带、亚热带海岸潮间带的木本群落,具有重要的生态功能.广东省是中国红树林分布面积最大的省份,在红树林保护方面具有重要地位.最大熵(Max-Ent)模型是以生态位理论为基础的物种分布模型,目前被广泛应用于物种潜在适生区预测.本研究应用MaxEnt模型,根据广东省红树林分布数据和环境变量数据,预测了该省红树林的潜在适生区分布,分析了影响红树林分布的关键环境变量及其适生区间,识别了广东省红树林保护与修复空缺区域.结果 表明,在气候、地形、底质类型、海表盐度、海表温度5组变量中,影响广东省红树林分布的最主要环境变量为气温、海表温度和降水.关键环境变量的最佳适生区间为年平均温度22.37～23.58℃、最冷季平均海表温度23.15～23.34℃、年平均降水量1647.14～ 1809.61 mm、最干月降水量23.6～27.2 mm.广东省红树林的高适生区域主要集中于珠江口-大亚湾沿岸和雷州半岛-阳江沿岸,保护空缺主要出现在阳江港、镇海湾、珠江口、红海湾等地.本研究结果可为今后广东省红树林保护和修复行动与规划的空间布局提供科学依据.

随着极端气候变化,山地灾害频发.基于秦岭山地32个气象站点的实测数据,以标准化降水蒸散指数(SPEI)为旱涝量化指标,研究了过去60年秦岭山地旱涝时空变化特征、频率、周期等变化规律,结果表明:(1)1960-2019年,秦岭山地年SPEI指数以0.124/10a的速度下降,其中,90.23％的面积呈显著下降趋势,1.96％的面积呈显著上升趋势,并在1990年发生干旱突变;秦岭北坡的干旱化趋势大于南坡,且高海拔地区干旱化更为明显.(2)突变前秦岭山地湿润比例平均值为36.94％,突变后下降为18.19％;干旱比例由突变前的17.64％急剧上升到突变后的38.19％;突变前30年秦岭山地极端干旱事件、严重干旱事件极少发生,发生频率几乎为0;突变后30年严重干旱和极端干旱事件发生频率增加,秦岭南北坡极端湿润和严重湿润事件近乎销声匿迹.(3)整体上,太阳黑子与秦岭山地旱涝变化以显著负相关关系为主;ENSO事件对秦岭山地的旱涝变化影响较大,在La Nina年易发生洪涝事件,在El Nino年易发生干旱事件;在不同时域范围内,海表温度距平(SSTA)对秦岭山地旱涝变化的影响不同:1990年以前,SPEI与SSTA存在显著的负相关关系;1990年后,SPEI与SSTA存在5-6年的强凝聚性共振周期,且SPEI滞后SSTA约1/4周期.

鲎是珍贵的海洋"活化石"生物,由于过度捕捞、环境污染和栖息地丧失等原因,中华鲎(Tachypleus tridentatus)数量呈现"断崖式"下降,鲎资源和栖息地保护迫在眉睫.本研究对中国南海北部近海海域成鲎和北部湾沿岸潮间带幼鲎进行调查,并基于幼鲎调查结果,运用MaxEnt模型对北部湾沿岸中华鲎幼鲎潜在栖息地进行预测.2018年和2019年调查结果显示南海北部海域成鲎资源分布稀疏,两次调查的99个站点中,仅在15个站点累计发现18只成年中华鲎,且主要集中在北部湾海域;潮间带幼鲎调查显示,2019年10个调查点幼鲎丰度为0.01-0.33 ind./100 m2,2020年14个调查点幼鲎丰度为0.01-0.65 ind./100 m2,其中北部湾海南沿岸海域发现鲎育幼场.根据中华鲎幼鲎潜在栖息地评估结果,最湿季均温(bio 8)和平均海表温度(mean sea surface temperature,sst)是影响其分布的主要因子.北部湾中国沿岸海域潮间带的幼鲎高适宜区占比达18.39％,主要为北部湾广西沿岸海域、广东遂溪县沿岸海域和海南新英湾,这些区域值得重点保护.本研究结果可丰富中华鲎种群本底数据,为今后鲎资源保护和恢复行动的布局提供科学依据和理论支撑.