长岛海带养殖海域海表温度遥感监测分析.docx

    长岛海带养殖海域海表温度遥感监测分析    张佳泽 孙月莹 张胜茂 张收元 邹国华Summary：海带富含营养物质，属于高经济价值养殖的藻类，海表温度是影响海带产量的主要因素之一文章对长岛海带养殖海域南北方向样本点1～4，东西方向样本点5～8，利用GEE编程提取MODIS-Terra的L3SMI的海表温度，按月计算各像素的平均值分析结果显示2019年4～9月样本点1～4温度差异较大，最大差值为2℃11、12月，1月、2月，南面的海域相比北面的海域温度低，3～6月份相反样本点5～8同月温度差距最大为1℃，在4～9月，东面样本点海域温度低于西面样本点海域温度，其他月份东面样本点海域温度高于西面Key：长岛;海带养殖;海表温度;遥感：S973      ：A：1009-3044（2022）11-0092-031 引言海带（Laminaria japonica） 富含维生素B2、烟酸以及碘等多种微量元素，具有很高的经济价值，在我国有较大的养殖规模[1-2]据统计，2020年我国藻类总产量为262万t，海带产量达到165万t，占藻类总产量的63.15%[3]海带自然生长在亚寒带，通常生长期为2到3年，我国采用筏式养殖技术，结合自然光全人工育苗，海带养殖周期缩短为1年[4]。

海带生长通常经过几个阶段[5]，在幼龄期孢子体的形成从单细胞的受精卵开始，叶片薄而平滑，当长成海带苗后需要在适合的海域环境中暂养，使其适应海水环境条件，达20cm左右后开始分苗，一般10月初至中旬出库，10月底到11月上旬开始分苗海带苗种暂养筏架用竹竿制作，规格通常为9m 长宽的正方形，可暂养3～4帘海带苗种暂养一段时间后开始挂苗，挂苗是用吊绳直接将养殖绳挂到筏架上，一般采用平养法挂苗，苗绳斜平地挂于水层中山东是我国最大海带养殖省份之一，2020年我国海带养殖產量为50.92万吨，占全国海藻产量的30.83%长岛海带人工养殖较早，始于1958年，被渔家称为“衣食父母”，为中国海带之乡[6]长岛位于辽东半岛和山东半岛之间，地理环境独特，生态环境优良，水质清新，是我国海带生产最为理想的养殖基地[7]海水表面温度海洋水文的一项基本要素[8]，是初级生产力分布重要影响因子[9]，有研究发现海带叶长最大时水温为11～14℃，叶宽最大时水温为13～15℃[4]，遥感技术具有监测范围大、瞬时成像、快速处理、迅速获取信息和实施动态监测等优势[10-11]，本文利用GEE（Google Earth Engine） 提取MODIS-Terra的L3SMI的海表温度，为掌握长岛海域海表温度时空变化信息提供参考。

2 数据与方法2.1 研究范围长岛地处渤海，由大小十八个岛屿组成，本文研究区域选择长岛所属的几个岛屿，主要包括北隍城、南隍城、大钦岛、小钦岛、砣子、北长山、南长山、大黑山等8个由北向南选择南北隍城岛、小钦岛、大钦岛、砣子岛、南长山岛附近海域的1～5个点，由东向西选择南长山岛、北长山岛、庙岛、大黑山岛附近海域的5～8点（表1） ，统计各点月平均海表温度2.2 遥感数据海洋环境数据使用美国宇航局的中等分辨率成像光谱仪（MODIS） 反演的三级标准映射图像产品（SMI，Standard Mapped Image Products） [12]，SMI产品是由地球的等距圆柱投影构成的二维阵列，月平均数据是一个月中像素值在某个点处的平均值，选用MODIS-Terra的L3SMI海表温度，数据空间分辨率为4 km（图1a） ，数据插值后效果如图1b2.3 数据处理流程利用GEE提取MODIS-Terra的海表温度，首先根据经纬度设置1～8个样本点对象，设置遥感数据源为MODIS-Terra的L3SMI，然后根据起止时间，获取海表温度遥感数据，计算月平均值，根据样本点读取数据，并转换为数值型，便利读取所有点的数据，在起止时间范围的数据读取完后以文件形式导出海表温度数据（图2） 。

3 结果与分析海带原为冷水性海藻[13]，其生长温度为0～13℃，以2～7℃为最适温长岛海域各样本点温度变化范围在3～26℃（表2） ，温度最高值在8月，温度最低值在2月每年的11月份海带夹苗，一颗颗夹在麻绳上，生长周期约为6个月，1～4月海表温度在3～9℃，是最适合海带生长月份海带在海上养殖过程经过凹凸期、薄嫩期、厚成期、成熟期、衰老期（表3） 海带在薄嫩期（脆嫩期或平滑期） 海带长到1m左右，生长部呈楔形，生长部及其新形成的组织使叶片厚度增加这个时期叶片生长速度最快，含水量多，质地脆而嫩，极易折断春季，随着海区水温的升高（12℃） ，海带进入厚成期，长度生长速度迅速下降，厚成期晚期海带叶片梢部脱落速度大于海带叶片增长速度，可以进行大规模的收获一般从4月中下旬开始，到8月中旬结束2019年3～10月，在样本点5～8海表温度高于本点1～4，其他月份（图3） ，样本点5～8海表温度低于样本点1～4，最低值都在2月份，最高值都在8月份计算样本点1～4各月平均值，然后计算各样本点温度与平均值的差（图4） ，2019年4～9月样本点1～4温度差异较大，最大各点最大差值2℃11、12月，1月、2月，南面的海域相比北面的海域温度低，3～6月份相反。

长岛海岛一般“五一”前后陆续成熟[6]，每年5～7月是长岛海带收获季节，长岛南面海域比北面海域升温早，因此海带南面早于北面海域先熟海带的薄厚与生长期有关，长岛产的海带厚实，而福建产的海带薄一些样本点5～8各月海表温度平均值的差（图5） ，同月样本点温度差距最大为1℃，在4～9月，东面样本点海域温度低于西面样本点海域温度，其他月份东面样本点海域温度高于西面样本点海域温度，因此长岛东面海域的海带略早熟于西面海域4 结束语海带养殖过程经过挂苗、凹凸期、薄嫩期、厚成期、成熟期、衰老期等阶段，其生长过程受海表温度影响较大本文对长岛的北隍城、南隍城、大钦岛、小钦岛、砣子、北长山、南长山、大黑山附近海域样本点，利用GEE编程提取MODIS-Terra的L3SMI的海表温度，按月计算各像素的平均值每年5～7月是长岛海带收获季节，长岛南面海域比北面海域升温早，因此海带南面早于北面海域先熟东面样本点海域温度低于西面样本点海域温度，其他月份东面样本点海域温度高于西面样本点海域温度，因此长岛东面海域的海带略早熟于西面海域Reference：[1] 杜冰青，杜逢超，于宁.山东省海带产业链增值路径研究[J].中国渔业经济，2019，37（4）：67-76.[2] 崔雪森，田晓清，康伟，等.基于卷积神经网络的微藻种类识别[J].上海海洋大学学报，2021，30（4）：710-717.[3] 国家藻类产业技术体系.海带产业发展报告[J].中国水产，2021（8）：23-41.[4] 王翔宇，宋洪泽，辛美丽，等.温度对海带幼孢子体后期的叶长、叶宽的影响[J].水产科学，2021，40（1）：96-102.[5] 刘涛.海带养殖技术[M].青岛：中国海洋大学出版社，2019.[6] 刘文权，袁克廷.当春晒海带[J].走向世界，2018（22）：80-81.[7] 袁廷柱，刘凯，詹冬梅，等.长岛海区海带品种优选试验[J].河北渔业，2020（10）：50-52，63.[8] 吴磊，王彬，潘锡山，等.融合海表温度产品在渤黄东海的对比分析及初步验证[J].海洋通报，2020，39（6）：657-668.[9] 郑贵洲，熊良超，廖艳雯，等.利用MODIS数据反演南海南部海表温度及时空变化分析[J].遥感技术与应用，2020，35（1）：132-140.[10] 伍玉梅，王芮，程田飞，等.基于卫星遥感的赤潮信息提取研究进展[J].渔业信息与战略，2019，34（3）：214-220.[11] 吴祖立，张胜茂，戴阳，等.空间信息技术在海洋牧场中的应用研究进展[J].海洋渔业，2019，41（6）：753-762.[12] 张胜茂，常卫东，王斐，等.基于GEE的东海渔场长时间序列环境分析[J].电脑与信息技术，2021，29（1）：17-20.[13] 陈思旺，许凯，王文磊，等.南日岛养殖海带的生长、碳氮磷元素含量及对海水颗粒和溶解有机物的影响[J].水产学报，2020，44（8）：1306-1316.  -全文完-。