赤潮是一種有害藻華現象，指海洋或某些淡水水域中，某些微小的浮游植物（主要是藻類，有時也包括原生動物）、細菌或浮游動物在特定環境條件下爆發性增殖或高度聚集，導致水體變色（通常是紅色、紅褐色、橙色、綠色等）的生態異常現象。并非所有藻華都是有害的，但赤潮通常特指那些對海洋生態系統、漁業資源、人類健康或沿海經濟活動產生負面影響的藻華。

赤潮的持續時間和擴散范圍是高度動態和復雜的，受多種物理、化學、生物和氣象因素的共同作用和相互作用影響。主要相關因素包括：

營養鹽水平與供應：

• 初始濃度： 赤潮爆發需要高濃度的氮、磷等營養鹽（尤其是溶解無機氮、磷）。初始營養鹽濃度越高，藻類增殖的物質基礎越雄厚。
• 持續供應： 赤潮能否持續，很大程度上取決于是否有持續的、新的營養鹽輸入來補充藻類消耗。來源包括：
  • 河流徑流（攜帶農業化肥、生活污水、工業廢水）。
  • 上升流（將富含營養鹽的深層海水帶到表層）。
  • 大氣沉降（如氮沉降）。
  • 底泥釋放（在特定條件下，如低氧、擾動，底泥中的營養鹽會釋放到水體中）。
• 一旦營養鹽被大量消耗殆盡，且沒有新的補充，赤潮就會逐漸消退。

水文氣象條件：

• 水體穩定性： 持續的風平浪靜、日照充足、水溫適宜的天氣最有利于赤潮維持。強風、大浪、暴雨會破壞水體穩定性，加速藻類沉降、稀釋營養鹽濃度、降低水溫或增加濁度，從而縮短赤潮持續時間。
• 水溫： 每種赤潮生物都有其適宜的溫度范圍。水溫過高或過低都可能抑制其生長或導致其死亡。適宜且穩定的水溫是赤潮持續的重要條件。
• 光照： 藻類需要光照進行光合作用。持續的晴朗天氣有利于赤潮維持。陰雨、大霧會減少光照，抑制藻類生長。
• 降雨： 強降雨一方面可能帶來新的陸源營養鹽輸入，延長赤潮；另一方面也可能通過大量淡水輸入造成水體層化（鹽度躍層）或稀釋作用，破壞赤潮生物的生存環境，導致其消退。

赤潮生物自身的生物學特性：

• 生長速率： 不同藻種的增殖速度不同。
• 營養策略： 有些藻類能利用多種形態的營養鹽（如有機態氮磷），甚至能進行混合營養（兼有光合和攝食能力），這增強了它們在營養鹽變化環境中的生存能力，可能延長赤潮。
• 生活史策略： 有些藻類能形成休眠孢子（孢囊）沉入底泥，當環境再次適宜時萌發，這可能導致赤潮在同一區域反復發生，整體上延長了影響時間。
• 種間競爭與捕食： 浮游動物對藻類的攝食壓力、藻類之間的競爭關系也會影響特定赤潮種群的存續時間。

水體滯留時間：

• 在半封閉或封閉的海灣、河口等水體交換緩慢的區域，赤潮生物和營養鹽不易被帶走，更容易聚集和維持較長時間。開闊海域的赤潮通常持續時間較短，擴散范圍更大。

海流與環流：

• 這是決定赤潮水平擴散范圍的最主要物理因素。海流像傳送帶一樣，將赤潮生物和它們聚集的水團輸送到下游或鄰近海域。沿岸流、上升流鋒面、渦旋等都能顯著影響赤潮的擴散方向和范圍。強流可以迅速將赤潮擴散到廣闊海域，弱流則可能使其局限在局部區域。

風：

• 風驅動表層海水的運動（風生流）。風向和風速直接影響赤潮水團的漂移方向和速度，從而影響其擴散范圍。風還能引起水體混合，影響垂直分布。

地形：

• 海岸線形狀、海灣、島嶼、海峽等地形特征會引導或限制海流的路徑，從而影響赤潮水團的擴散方向和范圍。例如，突出的岬角可能阻擋或分流赤潮水團，海灣則可能成為聚集區。

水體層化與混合：

• 垂直擴散： 溫度躍層或鹽度躍層的存在會阻礙上下層水體的混合。如果赤潮生物主要分布在表層，層化會限制其向深層擴散。強風浪或對流（如降溫）會破壞層化，促進垂直混合，使赤潮生物分布到更深的水層（但濃度可能降低）。
• 水平擴散： 層化水體的邊界（鋒面）有時會成為赤潮聚集或擴散的通道。

赤潮生物的特性：

• 運動能力： 有些藻類（如某些甲藻）具有鞭毛，能進行主動的垂直遷移（如白天上浮到表層光合作用，夜晚下沉到營養鹽更豐富的次表層）。這種遷移能力會影響它們在水體中的垂直分布和水平運輸的效率。
• 聚集行為： 某些藻類在特定條件下（如趨化性）會聚集在一起，形成高密度的斑塊或條帶，影響其空間分布格局。

初始來源位置和規模：

• 赤潮最初在何處爆發（如河口、養殖區排污口附近）以及初始的規模（面積和生物量），是決定其后續可能擴散范圍的基礎。

• 持續時間： 主要受營養鹽持續供應能力、有利且穩定的水文氣象條件（水溫、光照、風浪小）、赤潮生物自身特性（生長速率、營養策略、抗逆性）以及水體滯留時間等因素控制。營養鹽耗竭或惡劣天氣通常是導致赤潮快速消退的關鍵誘因。
• 擴散范圍： 主要受海流和環流、風、地形、水體層化結構等物理輸送過程主導，同時赤潮生物的運動能力和聚集行為也起到一定作用。海流是決定水平擴散范圍和方向的最核心動力。

理解這些復雜的相互作用對于預測、監測和管理赤潮災害至關重要。科學家們利用衛星遙感、浮標觀測、數值模型等多種手段來研究這些過程，以期更準確地預測赤潮的發生、發展和消亡。