秦皇岛近岸海域赤潮灾害预警指标体系研究

海边水色变化为何重要

在中国北方，越来越多的海滩游人见到近海水域出现诡异的铁锈红或褐色。这些由微小藻类爆发性繁殖引起的“赤潮”，会导致鱼类大量死亡、破坏旅游业并威胁人类健康。本研究聚焦于秦皇岛海港区繁忙的近岸海域，提出一个务实的问题：我们能否及早发现赤潮的预警信号以便采取应对措施？研究人员通过将海上智能浮标与太空卫星观测结合，试图识别哪些水质变化最能预示有害藻华即将形成。

用智能浮标和卫星监视海洋

为跟踪赤潮的形成和演变，团队在海港区近岸海域布设了配备多种传感器的自动浮标。从2024年4月下旬至10月底，这些仪器测量了水温、盐度、浊度、酸度、溶解氧、硝酸盐营养盐以及叶绿素a（一种反映水中类植物性浮游生物量的色素）。与此同时，四颗地球观测卫星在大范围内收集海色和叶绿素数据。研究人员利用模式识别方法将卫星信号转换为赤潮出现的时空图谱，并通过不定期的实地调查核验这些图谱中标示的藻华是否真实存在。

海面变红的频率

监测显示，赤潮在该近岸海域并非罕见。在仅仅七个月内，该区域发生了16次独立的藻华事件，累计持续55天，覆盖面积超过一万平方公里。单次事件在晚春和初夏通常持续一到两天，但在八月至十月间往往更大、更持久，有时延续至11天。单次赤潮平均影响面积超过600平方公里，且八月的藻华尤为广泛。这一规律强调了晚夏和初秋是该区域有害藻华爆发的高风险季节。

藻华发生前及期间水质发生了哪些变化

浮标记录显示，海水的物理和化学特性随季节发生变化。表层水温从晚春约5°C升至八月中旬超过30°C，随后回落；盐度在春季和初夏较高，后期下降，可能与降雨和河流径流淡化近岸海区有关。叶绿素a水平在4月至7月较低，但从8月开始急剧上升，与更频繁、更持久的藻华相呼应。作为关键营养盐的硝酸盐在大部分时间保持适中，但在八月下旬和十月再次出现峰值。溶解氧及其日变化、浊度和酸度也呈现波动，为研究人员提供了一组丰富的潜在预警指标以供检验。

挑选最可靠的预警信号

为了把这些测量转化为可运行的预警系统，团队把每个环境因子视为一个候选警报，评估它们在多大程度上正确对应卫星观测到赤潮的日子。他们比较了被捕获的真实事件比例与被漏报的比例，以在尽量捕捉藻华与避免频繁误报之间取得平衡。极高的叶绿素a阈值确实能指示藻华，但发生频率太低，大多数赤潮会被漏掉。相比之下，某些范围的硝酸盐浓度，尤其是日常溶解氧波动的幅度，提供了更可靠的线索。当硝酸盐上升至约0.19毫克/升时，系统能正确标记大约五成多的藻华日。更为显著的是，利用溶解氧的波动幅度而非其绝对值构建的预警方案，在选定参数下未漏报任何记录到的事件。

这对沿海与社区意味着什么

对沿海管理者、渔民和旅游经营者而言，研究的信息是：不必监控所有可能的水质变化，只要关注几项关键信号就能预见赤潮。在秦皇岛近岸海区，频繁且持续时间长的藻华集中在晚夏和初秋，最实用的早期预警来自监测溶解氧的强烈波动和硝酸盐何时跨越关键范围。通过在易发区部署多只浮标并将其读数与卫星观测结合，当局可以争取几天的预警时间，以调整渔业、贝类采收或海滩活动，防止藻华达到高峰。简而言之，这项工作有助于把海洋微妙的化学信号转化为清晰的早期警报，提示海水即将变红。

引用: 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

关键词: 赤潮, 有害藻华, 预警, 沿海监测, 秦皇岛