溫度、光照和降水量對江蘇海域滸苔綠潮暴發的影響

梁曉紅，時珉，奚子惠

（江蘇省海涂研究中心，江蘇 南京 210036）

滸苔（Ulva prolifera），隸屬綠藻門，是一種大型多細胞藻類，滸苔綠潮是滸苔在一定環境條件下暴發性增殖或聚集達到某一水平，導致生態環境異常的一種現象。近幾年江蘇管轄海域連年出現滸苔綠潮，每年暴發的規模和持續時間相差較大，溫度、光照和降水量均為影響滸苔綠潮發生發展的重要環境影響因子。現根據2016—2021 年江蘇管轄海域滸苔綠潮分布的遙感數據，分析海溫、光照時長、降水量對滸苔綠潮暴發影響。

1 海溫

2016—2021 年江蘇管轄海域滸苔綠潮分布見表1。

表1 2016—2021 年江蘇管轄海域滸苔綠潮發生情況

由表1 可見，2021 年江蘇管轄海域滸苔綠潮暴發的規模較大，最大覆蓋面積約108 km2，最大分布面積約12 591 km2（為近6 年最大值，是2020年的5 倍），且持續時間較長，消亡時間比2020 年遲1 個月以上。海表面溫度對綠潮的形成具有重要影響，是滸苔暴發的關鍵環境因子[1-2]。滸苔對溫度的適應性較廣[3]，5～30 ℃均具有明顯的種群增長率，且滸苔生長率隨溫度的增加呈先升高后降低的趨勢，其最適宜生長的溫度為20～26 ℃[4]。Song 等[5]的研究表明，溫度不僅對成熟滸苔的增殖速率有顯著影響，而且對綠藻微觀繁殖體的萌發也有正相關的促進作用。黃海綠潮早期發生過程的現場調查[6]表明，大規模綠潮形成時的水溫約為17 ℃，溫度是調控黃海綠潮大規模暴發的關鍵環境因子。

現選取歐洲中期天氣預報中心（ECWMF）2020—2021 年的海表面溫度格點數據，探究近年來黃海海域表層海溫的時空變化特征以及海溫變化與滸苔生長的關系。數據空間分辨率為0.25°×0.25°，時間分辨率為 1 h，分析范圍為 114—150°E，0—42°N。由于滸苔的生長速度和規模在一定程度上與關鍵海域海溫升高速率有關，故比較了2020和2021 年黃海海域在滸苔萌發階段（3—5 月）的海表面溫度差異和上升情況。

1.1 春季南黃海海溫分布

根據文獻[3-4]報道，當海溫到達14 ℃時，滸苔進入萌發階段。2020 和2021 年3—5 月的黃海海域月平均海表面溫度分布見圖 1（a）（b）（c）（d）（e）（f）（圖中黑色粗實線為14 ℃等溫線）。由圖1可見，在江蘇南部海域，2021 年，3 月份平均海溫略高于2020 年；4 月份黃海南部，尤其是江蘇南部海域外海的海溫，比2020 年整體偏高了1 ℃；進入5 月份，江蘇海域的海表面溫度已高于22 ℃，此時滸苔開始在江蘇海域大規模形成。

圖1 2020 和2021 年3—5 月黃海海域月平均海表面溫度分布①

1.2 春季南黃海海溫變化

2020 和 2021 年 3—5 月黃海海域月平均海表面溫度變化（每日海溫與前一日海溫差值）見圖 2（a）（b）（c）（d）（e）（f）。由圖 2 可見，2020 年 3 月份江蘇外海海域呈降溫趨勢，而2021 年3 月，降溫海域的面積已經顯著變小，增溫海域的范圍明顯高于2020年。2021 年3 月，黃海南部海域的海溫略高于2020 年，此外，外海海域的海溫上升也偏早。江蘇海域南部蘇北淺灘在2021 年4 月出現了一個明顯的海溫上升中心（圖中方框所標注），這使得2021年4 月江蘇海域南部海溫的上升速率更快，為滸苔的萌發與大規模形成提供了有利條件。2021 年4 月整體偏高的海溫和蘇北淺灘的升溫中心，導致2021 年5 月江蘇海域的海溫比2020 年高出許多。

圖2 2020 和2021 年3—5 月黃海海域月平均海表面溫度變化

2 光照

適宜的光照條件是滸苔保持較高的繁殖增長速度的重要條件。王建偉等[7]的試驗表明，滸苔在生長和繁殖過程中，達到一定光照條件，即可有較快的生長速度和孢子釋放能力。高盛泉等[8]進一步研究表明，海上漂浮的滸苔，絕大部分是在水面之下，受水表滸苔遮蓋以及水體透明度的影響，到達水下的光照大幅度衰減。光合作用是維持滸苔充氣葉狀體氣泡、保持浮力的基礎，滸苔雌雄配子具有正趨光性，易大量聚集，結合后，同游孢子均呈負趨光性。

2019—2021 年江蘇省月平均日照時數見圖3。由圖3 可見，2021 年日照時數較平穩，滸苔綠潮發生的關鍵月份（5—7 月）維持在月均172.8 h；2019 年1—2 月日照時數偏低，但3 月份以后日照時數明顯上升，5—7 月的月均日照時數168.4 h；2020 年日照時數波動較大，5—7 月日照時數處于低谷，月均日照時數128.3 h，7 月份月均日照時數最低，只有85.7 h，是2019 年同時段的53.1%，是2021 年同時段的56.7%。這可能是2020 年滸苔綠潮規模較小、持續時間較短的原因之一。

圖3 2019—2021 年江蘇省月平均日照時數

3 降水量

在滸苔快速發展階段，降水量是影響綠潮生長規模的一個重要因素。白雨等[9]研究發現，當海水溫度達到觸發溫度15 ℃后，有效降水可以刺激綠潮的萌發，并在降水后的半個月內發現綠潮。李彥之[10]對比2008—2012 年黃海降水數據，發現降水條件與滸苔的暴發強度存在明顯的相關性。

2019—2021 年 2—7 月江蘇沿海 14 個站點的降水總量分布見圖4。

圖4 2019—2021 年2—7 月江蘇省沿海14 個站點降水總量分布

由圖 4 可見，2020 和 2021 年 2—7 月江蘇沿海站點降水量總和明顯高于2019 年，其中射陽站、大豐站和通州站2021 年的半年降水總量明顯偏多，平均達到了870.5 mm，是2019 年的3.4 倍，相比2020 年也明顯偏多。本研究結果表明，2021 年沿海降水量偏多是滸苔暴發性增長的一個原因。可能是較多的陸地降水增大了地表徑流強度，沖刷了河灘、江灘的營養物質，并流入海中，使海水中的營養物質含量上升，促進滸苔的生長。

4 結論

（1）2021 年江蘇海域海溫上升速率較快，南部海域在2021 年4 月出現了一個明顯的海溫上升中心，使得江蘇南部海域在2021 年4 月的海溫比2020 高的基礎上，海溫上升速率更快，為滸苔的發生與大規模的暴發提供了有利條件。

（2）2021 年江蘇省日照時數偏長，長時間的充足光照加速了滸苔的繁殖增長。

（3）2021 年江蘇沿海降水量偏多，較多的陸地降水，使海水中的營養物質含量增加，有利于滸苔的生長。

滸苔綠潮形成是多種因素共同作用的結果，滸苔暴發還受哪些因素的影響，有待深入研究。