CN109856357A - 一种基于浮标在线监测数据的赤潮短期预警方法及用途 - Google Patents

Abstract

一种基于浮标在线监测数据的赤潮短期预警方法及用途，用于预警赤潮的发生，预警方法包括如下步骤：向赤潮高发海域投放浮标在线监测设备，浮标监测设备可以监测目标海域浮游生物细胞密度，铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量，海水的温度，盐度和气候条件，将监测结果通过无线传输至监测点显示终端，按时间顺序提取前一日15时至当日14时连续24h的时间表，显示各个时间段浮标监测设备反馈到的监测数据，根据其变化趋势和下列判定条件进行赤潮短期预警。本发明可以对赤潮发生进行短期预警监测，及时对危险海域进行治理，降低因赤潮带来的一系列危害。

Description

一种基于浮标在线监测数据的赤潮短期预警方法及用途

技术领域

本发明涉及赤潮预警监测领域，尤其涉及一种基于浮标在线监测数据的赤潮短期预警方法及用途。

背景技术

“赤潮”，是海洋生态系统中的一种异常现象。它是由海藻家族中的赤潮藻在特定环境条件下爆发性地增殖造成的。根据引发赤潮的生物种类和数量的不同，海水有时也呈现黄、绿、褐色等不同颜色。

赤潮发生后，除海水变成红色外，同时海水的pH值也会升高，粘稠度增加，非赤潮藻类的浮游生物会死亡、衰减；赤潮藻也因爆发性增殖、过度聚集而大量死亡。造成以下危害：

一是大量赤潮生物集聚于鱼类的鳃部，使鱼类因缺氧而窒息死亡；

二是赤潮生物死亡后，藻体在分解过程中大量消耗水中的溶解氧，导致鱼类及其它海洋生物因缺氧死亡，使海洋的正常生态系统遭到严重的破坏；

三是鱼类吞食大量有毒藻类，可致鱼类死亡；

四是有些藻类可分泌毒素，毒素通过食物链严重威胁消费者的健康和生命安全。

赤潮在世界范围内大规模爆发已经严重影响了公众健康、生态系统健康以及渔业和经济发展。因此有效地赤潮预警监测是海洋生态灾害管理的重要方法，可以预防和减轻因赤潮灾害造成的海洋生态环境损伤和渔业经济损失，为海洋生态环境保护、防灾减灾以及海洋生态风险管理提供重要的决策依据和技术支撑。已有的赤潮预警预测方法较多，典型的有遥感分析法、神经网络法、多元回归分析法等等。遥感分析法通过解析水色遥感图像得出叶绿素含量来判断是否有赤潮发生，可用于大范围预测，但往往属于赤潮发生后预测，提前预测难度较大。神经网络法和多元回归分析法可做赤潮发生前预测，但因都涉及大量参数，分析过程比较复杂，预测结果准确性也不够理想。这几种方法还因缺乏赤潮期间水质参数的连续实时监测数据，而使预测结果具有一定的局限性。浮标在线监测可以自动获取海洋水质参数长期、连续、实时监测数据，可以弥补传统监测手段(如船测或人工采样)无法获取长时间序列监测数据的不足。

为解决上述问题，本申请中提出一种基于浮标在线监测数据的赤潮短期预警方法及用途。

发明内容

(一)发明目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于浮标在线监测数据的赤潮短期预警方法及用途，可以对赤潮发生进行短期预警监测，及时对危险海域进行治理，降低因赤潮带来的一系列危害。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种基于浮标在线监测数据的赤潮短期预警方法及用途，用于预警赤潮的发生，预警方法包括如下步骤：向赤潮高发海域投放浮标在线监测设备，浮标监测设备可以监测目标海域浮游生物细胞密度，铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量，海水的温度，盐度和气候条件，将监测结果通过无线传输至监测点显示终端，按时间顺序提取前一日15时至当日14时连续24h的时间表，显示各个时间段浮标监测设备反馈到的监测数据，根据其变化趋势和下列判定条件进行赤潮短期预警；

a：浮游生物细胞密度达到赤潮发生时的浓度阀值10²—10⁶细胞/毫升；

b：铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量均有上升的趋势；

c：赤潮发生的适宜温度范围为20—30℃；

d：赤潮发生的适宜盐度范围为26—37‰；

e：赤潮发生的适宜气候条件一般为干旱少雨、天气闷热、以及风力较弱；

当同时满足上述条件时，监测点发出赤潮预警信息为大概率在未来1-3天内发生赤潮；

当同时满足3-4点上述条件时，监测点发出赤潮预警信息为中等概率在未来1-3天内发生赤潮；

当只满足1-2点上述条件时，监测点发出赤潮预警信息为低概率在未来1-3天内发生赤潮，但仍需继续观察数据变化；

如均不满足上述条件时，不发出赤潮预警信息。

优选的，浮标在线监测设备数据显示目标海域浮游生物细胞密度持续增长且接近赤潮发生时的浓度阀值。

优选的，浮标在线监测设备数据显示目标海域一周内水温突然升高大于2℃。

优选的，浮标在线监测设备数据显示目标海域海水盐度持续处于15—21.6‰。

优选的，根据浮标在线监测设备反馈数据信息结果绘制目标海域赤潮发生短期预警安全图；

采用红色、黄色、蓝色和绿色四种安全色区分赤潮发生预警结果；

浮标在线监测设备反馈数据信息结果为大概率发生赤潮的目标海域标注红色；

浮标在线监测设备反馈数据信息结果为中等概率发生赤潮的目标海域标注黄色；

浮标在线监测设备反馈数据信息结果为低概率发生赤潮的目标海域标注蓝色；

浮标在线监测设备反馈数据信息结果不发出赤潮预警信息的目标海域标注绿色。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：浮标在线监测设备通过24小时多次不间断的对目标海域浮游生物细胞密度，铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量，海水的温度，盐度和气候条件的监测，将结果显示在监测点终端处，工作人员通过对数据对比判定条件对目标海域赤潮发生情况进行总结，通过不同安全色表明不同海域赤潮的发生概率，清晰明确的看出各目标海域情况，方便工作人员对不同概率发生赤潮海域进行监测预警，同时为后续的监测区分重点，及时对危险海域进行治理，降低因赤潮带来的一系列危害。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明提出的一种基于浮标在线监测数据的赤潮短期预警方法及用途，用于预警赤潮的发生，预警方法包括如下步骤：向赤潮高发海域投放浮标在线监测设备，浮标监测设备可以监测目标海域浮游生物细胞密度，铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量，海水的温度，盐度和气候条件，将监测结果通过无线传输至监测点显示终端，按时间顺序提取前一日15时至当日14时连续24h的时间表，显示各个时间段浮标监测设备反馈到的监测数据，根据其变化趋势和下列判定条件进行赤潮短期预警；

a：浮游生物细胞密度达到赤潮发生时的浓度阀值10²—10⁶细胞/毫升；

b：铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量均有上升的趋势；

c：赤潮发生的适宜温度范围为20—30℃；

d：赤潮发生的适宜盐度范围为26—37‰；

e：赤潮发生的适宜气候条件一般为干旱少雨、天气闷热、以及风力较弱；

当同时满足上述条件时，监测点发出赤潮预警信息为大概率在未来1-3天内发生赤潮；

当同时满足3-4点上述条件时，监测点发出赤潮预警信息为中等概率在未来1-3天内发生赤潮；

当只满足1-2点上述条件时，监测点发出赤潮预警信息为低概率在未来1-3天内发生赤潮，但仍需继续观察数据变化；

如均不满足上述条件时，不发出赤潮预警信息。

本发明中，浮游生物作为赤潮的主要组成部分，时赤潮发生首要条件，浮游生物的骤然大量增殖是直接或间接导致赤潮发生的前提，海水富营养化是赤潮发生的物质基础，由于城市工业废水和生活污水大量排入海中，使营养物质在水体中富集，造成海域富营养化，海水富营养化表现在水域中氮、磷等营养盐类，铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量大大增加，促进赤潮生物的大量繁殖，导致赤潮的发生；作为赤潮发生的物质基础，如果海水中在没有足够的铁、锰等元素，即使在最适合的温度、盐度、PH和基本的营养条件下也不会增加赤潮生物种群的密度。

海水的温度，盐度和气候条件作为赤潮发生的重要影响因素，是导致赤潮能否形成的重要指标，海水的温度是赤潮发生的重要环境因子，20—30℃是赤潮发生的适宜温度范围；海水盐度的变化也是促使赤潮生物大量繁殖的原因之一，盐度在26—37的范围内均有发生赤潮的可能；而根据历史数据表明，在赤潮发生时，目标海域多为干旱少雨，天气闷热，风力较弱的气候环境。

浮标在线监测设备通过24小时多次不间断的对目标海域浮游生物细胞密度，铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量，海水的温度，盐度和气候条件的监测，将结果显示在监测点终端处，工作人员通过对数据对比判定条件对目标海域赤潮发生进行短期预警监测，及时对危险海域进行治理，降低因赤潮带来的一系列危害。

在一个可选的实施例中，浮标在线监测设备数据显示目标海域浮游生物细胞密度持续增长且接近赤潮发生时的浓度阀值。浮游生物作为赤潮的主要组成部分，时赤潮发生首要条件，浮游生物的骤然大量增殖是直接或间接导致赤潮发生的前提，当目标水域浮游生物细胞密度持续增长且接近赤潮发生时的浓度阀值，表明目标水域环境适合浮游生物大量繁殖，如不加以管控很有可能触发赤潮。

在一个可选的实施例中，浮标在线监测设备数据显示目标海域一周内水温突然升高大于2℃。海水的温度是赤潮发生的重要环境因子，20—30℃是赤潮发生的适宜温度范围，根据历史数据表明，一周内目标水域水温突然升高大于2℃时，在后续几天内会有发生赤潮的可能。

在一个可选的实施例中，浮标在线监测设备数据显示目标海域海水盐度持续处于15—21.6‰。海水盐度的变化也是促使赤潮生物大量繁殖的原因之一，盐度在26—37的范围内均有发生赤潮的可能；海水盐度在15—21.6‰时，容易形成温跃层和盐跃层。温、盐跃层的存在为赤潮生物的聚集提供了条件，易诱发赤潮。

在一个可选的实施例中，根据浮标在线监测设备反馈数据信息结果绘制目标海域赤潮发生短期预警安全图；

采用红色、黄色、蓝色和绿色四种安全色区分赤潮发生预警结果；

浮标在线监测设备反馈数据信息结果为大概率发生赤潮的目标海域标注红色；

浮标在线监测设备反馈数据信息结果为中等概率发生赤潮的目标海域标注黄色；

浮标在线监测设备反馈数据信息结果为低概率发生赤潮的目标海域标注蓝色；

浮标在线监测设备反馈数据信息结果不发出赤潮预警信息的目标海域标注绿色。

需要说明的是，通过不同安全色表明不同海域赤潮的发生概率，清晰明确的看出各目标海域情况，方便工作人员对不同概率发生赤潮海域进行监测预警，同时为后续的监测区分重点，及时对危险海域进行治理，降低因赤潮带来的一系列危害。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (5)

1.一种基于浮标在线监测数据的赤潮短期预警方法及用途，其特征在于，用于预警赤潮的发生，预警方法包括如下步骤：向赤潮高发海域投放浮标在线监测设备，浮标监测设备可以监测目标海域浮游生物细胞密度，铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量，海水的温度，盐度和气候条件，将监测结果通过无线传输至监测点显示终端，按时间顺序提取前一日15时至当日14时连续24h的时间表，显示各个时间段浮标监测设备反馈到的监测数据，根据其变化趋势和下列判定条件进行赤潮短期预警；

a：浮游生物细胞密度达到赤潮发生时的浓度阀值102—106细胞/毫升；

b：铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量均有上升的趋势；

c：赤潮发生的适宜温度范围为20—30℃；

d：赤潮发生的适宜盐度范围为26—37‰；

e：赤潮发生的适宜气候条件一般为干旱少雨、天气闷热、以及风力较弱；

当同时满足上述条件时，监测点发出赤潮预警信息为大概率在未来1-3天内发生赤潮；

当同时满足3-4点上述条件时，监测点发出赤潮预警信息为中等概率在未来1-3天内发生赤潮；

当只满足1-2点上述条件时，监测点发出赤潮预警信息为低概率在未来1-3天内发生赤潮，但仍需继续观察数据变化；

如均不满足上述条件时，不发出赤潮预警信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于浮标在线监测数据的赤潮短期预警方法及用途，其特征在于，浮标在线监测设备数据显示目标海域浮游生物细胞密度持续增长且接近赤潮发生时的浓度阀值。

3.根据权利要求1所述的一种基于浮标在线监测数据的赤潮短期预警方法及用途，其特征在于，浮标在线监测设备数据显示目标海域一周内水温突然升高大于2℃。

4.根据权利要求1所述的一种基于浮标在线监测数据的赤潮短期预警方法及用途，其特征在于，浮标在线监测设备数据显示目标海域海水盐度持续处于15—21.6‰。

5.根据权利要求1所述的一种基于浮标在线监测数据的赤潮短期预警方法及用途，其特征在于，根据浮标在线监测设备反馈数据信息结果绘制目标海域赤潮发生短期预警安全图；

采用红色、黄色、蓝色和绿色四种安全色区分赤潮发生预警结果；

浮标在线监测设备反馈数据信息结果为大概率发生赤潮的目标海域标注红色；

浮标在线监测设备反馈数据信息结果为中等概率发生赤潮的目标海域标注黄色；

浮标在线监测设备反馈数据信息结果为低概率发生赤潮的目标海域标注蓝色；

浮标在线监测设备反馈数据信息结果不发出赤潮预警信息的目标海域标注绿色。