Исследование системы индикаторов раннего предупреждения о бедствиях «красных приливов» в прибрежной зоне Циньхуандао

Почему важны изменения окраски моря

Отдыхающие на пляжах северного Китая всё чаще наблюдают, как прибрежные воды приобретают зловещий ржаво‑красный или коричневый цвет. Эти «красные приливы», вызванные вспышками роста микроскопических водорослей, могут убивать рыбу, наносить ущерб туризму и представлять угрозу здоровью людей. Новое исследование сосредоточено на оживлённых прибрежных водах района Хайган в Циньхуандао и ставит практический вопрос: можно ли заметить признаки надвигающегося красного прилива достаточно рано, чтобы успеть отреагировать? Объединив умные буйки на море и спутниковые наблюдения из космоса, исследователи попытались выяснить, какие изменения качества воды лучше всего предвещают образование вредного цветения.

Наблюдение за морем с помощью умных буйков и спутников

Чтобы отслеживать накопление и поведение красных приливов, команда развернула автоматические буйки, оснащённые множеством датчиков, в прибрежной зоне у мыса Хайган. С конца апреля до конца октября 2024 года эти приборы измеряли температуру воды, солёность, мутность, кислотность, растворённый кислород, нитратные питательные вещества и хлорофилл‑a — пигмент, отражающий количество растительно‑подобного планктона в воде. Одновременно четыре спутника Земли собирали данные о цвете моря и концентрации хлорофилла на большой площади. С помощью метода распознавания образов учёные преобразовали спутниковые сигналы в карты времени и места появления красных приливов, а затем сверяли эти карты с редкими полевыми обследованиями, чтобы подтвердить реальность цветений.

Как часто море становилось красным

Мониторинг показал, что красные приливы в этих прибрежных водах — не редкость. Всего за семь месяцев в районе зафиксировали 16 отдельных вспышек, общая продолжительность которых составила 55 дней, а площадь покрытия превысила десять тысяч квадратных километров. Отдельные события обычно длились один‑два дня в конце весны и начале лета, но с августа по октябрь они становились крупнее и более длительными, иногда растягиваясь до 11 дней. Средняя площадь, затронутая одним красным приливом, превышала 600 квадратных километров; особенно обширными были цветения в августе. Эта картина подчёркивает, что позднее лето и ранняя осень — наиболее опасные сезоны для вредных цветений водорослей в регионе.

Что менялось в воде до и во время цветений

Записи буйков показали, что физико‑химические условия моря менялись в течение сезона. Поверхностные воды прогревались примерно от 5 °C в конце весны до более чем 30 °C в середине августа, затем снова охлаждались, тогда как солёность была выше весной и в начале лета и снижалась позже, вероятно, из‑за дождей и стока рек, разбавлявших прибрежную зону. Уровни хлорофилла‑a, служащего прокси для биомассы водорослей, были низкими с апреля по июль, но резко выросли с августа, что соответствовало более частым и продолжительным цветениям. Нитраты — ключевой питательный элемент — держались на умеренном уровне большую часть периода, но резко повышались в конце августа и снова в октябре. Растворённый кислород и его суточные колебания, а также мутность воды и кислотность также менялись, предоставляя исследователям богатый набор потенциальных предупреждающих индикаторов для анализа.

Выбор самых надёжных признаков тревоги

Чтобы превратить эти измерения в действующую систему оповещения, авторы рассматривали каждый экологический параметр как кандидат на роль сигнала тревоги и оценивали, как часто он правильно совпадал с днями, когда спутники фиксировали красный прилив. Они сравнивали долю правильно пойманных событий с долей пропущенных — баланс между тем, чтобы улавливать как можно больше цветений, и тем, чтобы не генерировать постоянные ложные тревоги. Очень высокие пороги хлорофилла‑a действительно указывали на цветения, но возникали так редко, что большинство приливов проходили незамеченными. Напротив, определённые диапазоны концентрации нитратов и, особенно, величина суточных колебаний растворённого кислорода давали более надёжные подсказки. Когда нитрат поднялся примерно до 0,19 миллиграмма на литр, система правильно отмечала примерно три из пяти дней с цветением. Ещё более впечатляюще: использование вариации растворённого кислорода вместо его абсолютного уровня позволило выстроить схему предупреждения, которая при выбранных настройках не пропустила ни одного зарегистрированного события.

Почему это важно для побережий и сообществ

Для руководителей прибрежного хозяйства, рыболовов и представителей туристического бизнеса смысл исследования в том, что красные приливы можно предвидеть, наблюдая несколько ключевых сигналов, а не все возможные изменения качества воды. В прибрежной зоне Циньхуандао частые, длительные цветения концентрировались в позднем лете и ранней осени, а самые практичные ранние предупреждения давали наблюдения за интенсивностью колебаний растворённого кислорода и за моментами, когда концентрация нитратов пересекала критический диапазон. Развернув несколько буйков в вероятных зонах цветения и сочетая их показания со спутниковыми наблюдениями, власти могут получить несколько дней заблаговременного предупреждения, чтобы скорректировать рыбную ловлю, сбор моллюсков или пляжные мероприятия до пика цветения. Проще говоря, эта работа помогает превратить едва уловимые химические сигналы моря в понятное раннее предупреждение о том, что вода вот‑вот станет красной.

Цитирование: Yu, L., Yuchen, W., Ning, Z. et al. Research on the early warning indicator system for red tide disasters in the nearshore sea area in Qinhuangdao. Sci Rep 16, 11456 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40344-6

Ключевые слова: красные приливы, вредные цветения водорослей, раннее предупреждение, прибрежный мониторинг, Циньхуандао