黄、东海区总悬浮泥沙对HY-1 CCD数据叶绿素浓度反演的影响

悬浮泥沙含量对叶绿素浓度遥感反演具有一定的抑制作用,我国近岸水体受其影响更为严重.利用国家卫星海洋应用中心组织的2003年春季大规模黄、东海区海上试验获得的较高精度实测数据,详细分析了该海区各站点总悬浮泥沙含量、叶绿素浓度与遥感反射率之间的关系,确立了悬浮泥沙含量对叶绿素浓度反演的影响方式,从而获得了不同悬浮泥沙含量条件下,HY-1卫星CCD等效波段的叶绿素浓度反演模式.分析结果表明,将总悬浮泥沙含量小于6 mg/L定义为中低混浊度水体,把大于6 mg/L定义为中高混浊度水体,然后通过选择不同的悬浮泥沙修正指数分别建模,相关性能够达到实用反演的要求.建模的精度分别为中低混浊度水体,相关性R2= 0.919,平均相对误差= 0.277;中高混浊度水体,相关性R2= 0.877,平均相对误差=0.564.中高混浊度水体叶绿素浓度的反演误差较大,主要体现在低叶绿素浓度区(Cchl<1 mg/m3),表明利用CCD数据反演中高混浊度水体低值叶绿素浓度模式还有待于进一步完善.     

基于多源遥感数据的大襟岛海域叶绿素a反演及富营养化评价

本研究基于实测的Chl-a质量浓度和海表面光谱数据,构建了适用于CASI(Compact Airborne Spectrographic Imager)航空高光谱和MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)卫星遥感影像的Chl-a反演模型,并在研究海域开展了Chl-a质量浓度的反演。研究结果表明,基于CASI影像的波段比值模型可以较好地反演出研究海域的Chl-a质量浓度,研究海域内Chl-a含量为0.1~4.4 μg/L,平均相对误差为14.58%;基于MODIS卫星影像反演获得的珠江口Chl-a质量浓度为0~8 μg/L,平均相对误差为17%。总体而言,大襟岛海域整体Chl-a质量浓度的分布比较均匀,而且含量较低;基于Chl-a质量浓度计算获得卡尔森营养状态指数表明,研究海域处于贫营养化和中营养化水平,复杂水动力环境和高浊度可能是抑制研究海域浮游植物生长的主要因素。     

西沙-中沙海域春季鸢乌贼资源与海洋环境的关系

根据2006-2010年春季（3-5月）大型罩网渔船的生产监测数据,运用广义线性模型（Generalized Linear Model,GLM）对鸢乌贼单位捕捞努力量渔获量（Catch Per Unit Effort,CPUE）进行标准化,同时结合卫星遥感数据（海表温度、叶绿素a浓度及海面风场）对西沙-中沙海域春季鸢乌贼资源量变化和海洋环境的关系进行统计分析。结果表明,春季鸢乌贼资源在海表温度（Sea Surface Temperature,SST）25~28.5℃、叶绿素a浓度（chlorophyll a concentration,Chl a）0.1~0.16 mg/m3时随着水温的升高和叶绿素a浓度的降低而增大,资源量最高的SST范围为27~28.5℃、Chl a范围为0.1~0.13 mg/m3。西沙-中沙海域春季Chl a峰值出现在3月份,该时期为鸢乌贼的繁殖高峰期。鸢乌贼的资源量在5月份达到峰值,其对Chl a的响应时间延迟约2个月。此外,2008年春季鸢乌贼资源量波动较大,与2007-2008年的拉尼娜事件引起的气候异常有关。研究结果对于了解西沙-中沙海域鸢乌贼资源变动规律、指导鸢乌贼资源科学生产、开发南海外海渔业资源等具有重要意义。     

基于HJ-1卫星数据的荣成湾叶绿素a浓度时空变化特征分析

本研究利用4个航次的叶绿素a浓度实测值以及HJ-1卫星数据,对三种适用于黄海Ⅱ类水体的叶绿素a浓度反演算法(MODIS OC3M算法、NSOAS黄东海算法和进化建模法)的精度进行了验证,并利用其中的最优算法对荣成湾海域2009~2016年叶绿素a浓度的时空变化特征进行分析,以期为该海域的生态修复提供科学参考。结果表明:OC3M算法为最优算法,利用其反演得到的叶绿素a浓度季节变化特征为:秋季最高,夏季和春季次之,冬季最低;年际变化上,天鹅湖及近岸区叶绿素a浓度整体呈下降趋势,养殖区的叶绿素a浓度保持稳定;叶绿素a浓度的空间分布呈现近岸高、外海低的变化趋势。     

秋季湛江港和入海口温盐结构及生态特征

采用2015年10月采集的湛江港海域水体叶绿素a浓度、温度、盐度等参数,分析了秋季湛江港和入海口温盐结构及生态特征。研究结果表明,湛江港海域盐度的水平分布上由湾内往湾外逐渐递增,叶绿素a浓度由湾内往湾外逐渐递减,水深比较浅的区域水温较高,同时在航道入海口底层存在着“高盐低温低叶绿素”的相对稳定的冷水团结构。该水团的形成是由于湛江港出海口独特的地形构造促进区域性水体层化,同时底部水体透明度低,限制航道入海口区域底层的浮游植物的生长等因素所致。     

江苏近岸海域HJ CCD影像悬浮泥沙遥感反演

基于2012~2014年期间江苏近岸海域实测遥感反射率、悬浮泥沙浓度及HJ CCD数据,建立该海域HJ CCD影像悬浮泥沙遥感反演模型。通过研究水体实测反射光谱特征,确定对悬浮泥沙浓度变化的敏感波段,并与悬浮泥沙浓度进行函数拟合分析。结果表明:将HJ CCD Band3的等效遥感反射率、HJ CCD Band3与Band2等效遥感反射率的比值分别作为敏感因子,并采用对数函数模拟低值区、指数函数模拟高值区获得的叠加模型表现最为突出。通过卫星应用发现,第2、3波段比值模型的遥感反演结果与实际情况相符,可有效削弱大气校正、表观反射率到遥感反射率的转换方法以及HJ CCD辐射分辨率较低等一系列问题的干扰,为江苏近岸海域HJ CCD悬浮泥沙遥感反演的最优模型。     

春季海州湾临洪河口浮游植物粒级结构及环境因素

2017年4月作者对海州湾临洪河口海域16个站位的常规理化因子以及浮游植物粒级结构进行了采样和分析,结果表明:调查海域盐度和温度均值分别为35.2和11.2℃,均由近岸到外海逐渐增大;悬浮物质量浓度在3.4 mg/L～137.6 mg/L变化,均值为22.8 mg/L,由近岸到外海逐渐减少,水体逐渐清澈; pH均值为8.29,近岸低,外海高; DO均值为9.8 mg/L, COD在0.34 mg/L～6.55 mg/L变化,均值为3.42mg/L,DO和COD分布规律不明显;浮游植物粒级组成以微型与小型浮游植物为主,其叶绿素a质量浓度平均值与范围分别为1.48μg/L(0.68μg/L～3.13μg/L)、9.14μg/L(2.69μg/L～25.50μg/L),且呈现自沿岸河口向外海逐渐递减的趋势;而微微型浮游植物叶绿素a质量浓度平均值仅为0.27μg/L,且分布较不规律;小型浮游植物对浮游植物总生物量的贡献率最大,高达83.89%,微型及微微型浮游植物的贡献率分别为13.60%和2.52%;在相关性分析中,各项环境因子对小型浮游植物的分布有较大的影响,其中悬浮物、pH与小型浮游植物叶绿素a浓度表现出显著相关(P0.05),溶解氧、盐度与小型浮游植物叶绿素a质量浓度呈极显著相关(P0.01),微型、微微型浮游植物的分布与各项环境因子的相关性不明显。     

基于SDGSAT-1影像的总悬浮物浓度反演方法研究

总悬浮物浓度是海洋的重要水质参数之一,其对水体透明度、水下光场及初级生产力有显著影响,同时对河流入海口与海岸带冲淤变化过程有重要作用。本文基于我国自主研制的SDGSAT-1卫星遥感影像,使用准分析算法（Quasi-Analytical Algorithm,QAA）获取水体固有光学量,并结合2022年4月黄河口区域总悬浮物浓度实测数据,建立水体固有光学量与总悬浮物浓度实测数据的单波段、波段加减、波段比值,以及多波段组合等模型并开展遥感反演,最后将反演结果同实测数据及基于Sentinel-2B影像的总悬浮物浓度反演结果进行对比。研究结果表明：基于SDGSAT-1影像的总悬浮物浓度反演结果在黄河口高浓度区域的决定系数为0.622,均方根误差为7.94 mg/L;基于Sentinel-2B影像的总悬浮物浓度反演结果在黄河口高浓度区域的决定系数为0.589,均方根误差为8.27 mg/L。故在我国近岸海域总悬浮物浓度反演方面,SDGSAT-1影像反演精度与Sentinel-2B影像反演精度相媲美。     

基于实测数据的北海区海水表层叶绿素a浓度遥感定量反演

为提高我国海洋水色遥感技术和海水环境监测水平,文章根据北海区海水遥感现场监测数据,基于经验算法和荧光基线高度法的回归分析,开展海水表层叶绿素a浓度的遥感定量反演,并选取北黄海近岸海域样本数据进行算法检验。研究结果表明:辽东湾等9个北海区典型海域具有相同或相似海水表层光学特性,适宜建立海水表层叶绿素a浓度遥感定量反演模型;典型海域海水表层叶绿素a浓度与遥感反射率之间的相关关系较强,模型均为简单波段比值模型;二类海水研究区域海水表层叶绿素a浓度与荧光基线高度之间的相关关系不明显;北黄海近岸海域海水表层叶绿素a浓度的最优模型遥感定量反演值的相对误差的平均值为0.669μg/L。     

HJ-1A星辐射定标及近海水体大气校正的精度验证

以应用HJ-1A星数据进行近海水体定量反演为目的,对HJ-1A星CCD的星上定标系数的精度进行验证,并基于Landsat-5TM数据对其进行交叉定标。在此基础上反演近海水体的反射率,将反演结果与实测水体反射率进行比较发现:对HJ-1A星CCD数据进行交叉定标能在一定程度上能提高近海水体反射率反演的精度。结果表明,HJ-1A星CCD影像的星上定标系数不够精确,在利用该数据进行近海水体的定量反演研究时,需要利用交叉定标对星上定标参数进行修正。     

利用SeaDAS从SeaWiFS卫星数据反演中国东海叶绿素浓度

卫星海洋遥感反演海中叶绿素浓度,对海洋初级生产力估算及赤潮预报均有重要意义.本文介绍了SeaWiFS卫星传感器业务化算法OC4,利用SeaDAS软件反演中国东海叶绿素浓度,并与东海同步现场数据进行验证.结果表明:利用SeaDAS方法计算的东海叶绿素含量与实测含量之间具有较好的相关性,但总体上计算值要高于实际测量值;东海叶绿素含量具有分带性,河口、近岸海域高,中陆架次之,外陆架最低,这种发育特点与该海域的陆源营养盐输入、海洋动力系统有着显著的关系.     

2006—2007年夏、冬季浙东海域叶绿素a分布特征及其环境影响因子

为更清楚了解浙东海域浮游植物的初级生产力情况,于2006年8月(夏季)和2007年1月(冬季)在浙东海域28°00′～30°00′N、122°00′～127°30′E设置了3条调查断面,共布设25个观测站位,现场采用荧光连续法对叶绿素a进行测定,初步研究了该海域叶绿素a的空间分布特征,并探讨了水体温度、营养盐和浊度对叶绿素a分布的影响。结果表明:夏季,叶绿素a分布趋势为近岸(平均质量浓度为2.01μg/L)>外海(平均质量浓度为0.52μg/L),其主要垂直分布类型为递增型、递减型和单峰型;冬季,叶绿素a分布趋势为外海(平均质量浓度为0.50μg/L)>近岸(平均质量浓度为0.33μg/L),主要垂直分布类型为递增型、均匀型、单峰型和双峰型。夏季调查海域浮游植物叶绿素a平均质量浓度为0.93μg/L,明显高于冬季(0.46μg/L)。温度、营养盐和浊度是影响研究区夏、冬季叶绿素a分布的主要环境因子。     

大辽河口营养物基准推导方法

河口富营养化与流域氮、磷营养物的输入直接相关，制定河口营养物基准，可用于控制河口及其近岸海域富营养化，为环境管理的科学决策提供依据。大辽河是渤海最大的入海河流之一，河口污染较为严重；本文采用频数分布法、非参数分析法和实验室模拟压力响应关系法探讨大辽河口及近岸海域营养物基准的推导，最终得到大辽河口总氮（TN）、总磷（TP）及叶绿素a（Chl-a）推荐基准值分别为1.008 mg/L，0.067 mg/L和1.175 mg/m³，以期为大辽河口及其近岸海域富营养化评估和营养物标准制定提供科学依据。     

大太阳天顶角下水色卫星叶绿素遥感探测能力研究

本文利用考虑地球曲率的矢量辐射传输模型PCOART-SA，对大太阳天顶角下叶绿素浓度的卫星遥感探测极限能力进行了模拟研究。结果表明:太阳-传感器几何参数，尤其是太阳天顶角对叶绿素浓度变化的探测极限能力影响较大；大太阳天顶角下，卫星对叶绿素浓度变化的探测能力下降十几倍。在典型陆架水体（叶绿素浓度为1 μg/L），低太阳天顶角（30°）时，叶绿素浓度变化探测极限为0.012 8 μg/L（约为原浓度的1.2%），而大太阳天顶角（80°）时，探测极限为0.136 μg/L（约为原浓度的13.6%）。相比于太阳天顶角，观测天顶角增大造成的叶绿素浓度探测能力衰减较小。叶绿素浓度越高，吸收作用越强，对卫星遥感器的辐射探测灵敏度、定标及大气校正精度的要求越高。     

2021年夏季珠江口颗粒有机碳空间分布特征及其影响因素

颗粒有机碳(POC)是河口碳循环的关键变量之一,厘清其空间分布特征及影响因素是开展河口碳循环研究的重要基础。本文研究了2021年7月(珠江丰水期)珠江口大范围区域和不同水层POC浓度空间分布,探究了盐度、悬浮颗粒物浓度(SPM)和浮游植物类脂生物标志物总浓度(ΣPB,包含菜籽甾醇、甲藻甾醇和C₃₇长链烯酮)等因素对POC空间分布的影响。结果表明,研究区域POC浓度为0.05～0.85 mg/L,均值(0.29±0.19) mg/L,总体呈现近岸浓度高、河口外部区域浓度低的分布趋势,高值区集中在磨刀门近岸海域和香港南部海域。垂直分布上,POC平均浓度随着深度的增加先减小再增加,但不同断面间存在差异。A断面(黄茅海-珠江口外侧)POC浓度最大值出现在近岸及叶绿素最大层,B断面(磨刀门-珠江口外侧)POC浓度最大值出现在表层,C断面(伶仃洋-珠江口外侧)大部分站位垂直分布较均匀。POC空间分布受到多种环境和生物因素的显著影响。在某些海域和水层,温度、浊度、溶解氧、营养盐浓度、SPM以及ΣPB等参数与POC浓度具有显著正相关,而盐度与POC浓度具有显著负相关。盐度与POC...     

基于遥感反演的浒苔绿潮暴发对有色溶解有机物与叶绿素时空分布特征的影响

浒苔的暴发会对水体生态环境产生巨大的影响, 对此进行遥感监测具有十分重要的意义。本文基于现场同步实测的有色溶解有机物(colored dissolved organic matter, CDOM)吸收系数、叶绿素浓度以及光谱数据建立遥感反演模型,再结合MODIS卫星影像提取山东半岛南侧近岸海域在各年份浒苔暴发前后CDOM与叶绿素浓度的时空分布特征。结果表明, 浒苔的消亡分解会在水体中产生大量的CDOM, 但浒苔的生长繁殖同样会消耗CDOM, 此外CDOM还受到浒苔暴发时期强烈的光降解作用。在各种因素的综合作用下, 研究区海域CDOM浓度在浒苔暴发时期微弱升高, 浒苔消亡后CDOM浓度则开始回落。浒苔在暴发期会抑制其他浮游微藻的生长, 使研究区海域叶绿素浓度有所降低, 而浒苔消亡后叶绿素浓度有所上升。水体中的叶绿素受多种生物地球化学因素的影响, 因此叶绿素浓度的降低与浒苔的暴发强度之间没有明确的相关性。遥感反演可以大范围快速地提取水体中各种要素的分布情况, 但就浒苔的暴发对海水中各要素的影响机制而言, 还需要结合各种生态环境因子进行综合分析。     

北部湾海域叶绿素a质量浓度时空分布研究

叶绿素a质量浓度是水体富营养化的重要指标,及时和有效地对水体叶绿素a质量浓度进行监测和评价,对环境保护十分必要。本文基于2011年至2016年的卫星遥感数据,分析了北部湾海表叶绿素a质量浓度的时空分布特征。研究结果表明:北部湾叶绿素a质量浓度有明显的月变化和季节性变化,北部湾叶绿素a月平均质量浓度在8月和1月分别达到峰值,北部湾冬季与夏季的叶绿素a季平均质量浓度高于春季和秋季,夏季北部湾海域表层的叶绿素a质量浓度开始迅速升高,秋季北部湾中南部叶绿素a质量浓度呈下降的趋势。在空间分布上,北部湾近岸海域叶绿素a质量浓度平均水平较高,叶绿素a质量浓度高值区集中在湾北部雷州半岛西部沿岸的浅水区海域,而低值区在湾中部以及湾南部的深水区海域。     

珠江口海域a_g(440)遥感模式研究及应用

有色可溶性有机物质(Coloured Dissolved Organic Matter,CDOM)直接影响着海水的光学性质,为水体有机污染物含量遥感反演的基础参数之一。在水色遥感研究领域,一般用440nm波长位置的吸收系数ag(440)来表示其浓度,因而建立ag(440)遥感反演模式,对于掌握相关海域CDOM浓度的空间变化规律及进一步提取其他水环境参数具有重要的作用。利用2013年11月和2014年2月两个航次在珠江口海域现场采集的表观光学量及固有光学量数据,建立了基于HJ-1/CCD卫星传感器的ag(440)遥感反演模型,并应用于珠江口海域,得到该区域2012年1月至2014年6月晴天CDOM浓度空间动态分布图。研究结果表明:(1)现场测定的珠江口海域ag(440)在0.1~0.3m-1,且不同断面ag(440)呈现出一定的规律性变化;(2)利用现场实测数据对遥感模式估算值进行验证,计算出估算值的相对误差为9%,表明所建立模式具有较高的准确率;(3)遥感反演的CDOM空间分布数据与实测数据得到的分布特征基本吻合,整个珠江口及其邻近海域ag(440)的数值范围为0.07~0.31m-1,而且珠江口西部海域ag(440)高于中部和东部海域。     

基于GF-1号的舟山近岸悬浮泥沙浓度反演研究

文章利用舟山近岸实测光谱数据和国产卫星GF-1号宽视场成像仪(WFV)遥感数据,反演该海域悬浮泥沙浓度。结果表明:(1)线性模型和二次模型相比,二次模型的精确度略高于线性模型,但对于悬沙低浓度区,反演误差过大,故线性模型更适用于舟山近岸水体悬浮泥沙浓度反演;(2)GF-1号B2和B3是悬沙浓度变化的敏感波段,B3/B2波段组合的线性模型反演效果较好;(3)GF-1号遥感数据能够较理想地实现定量反演近岸水体的悬浮物。     

黄河三角洲北部近岸悬浮物季节性分布及驱动因素

近岸海域悬浮颗粒物的分布与扩散对水体生态环境、海岸地貌演变、水产养殖以及海岸工程等有重要影响。由于刁口河流路的改道,黄河三角洲北部成为强烈侵蚀岸段,揭示该区域的悬浮物浓度变化特征和规律是防护工程安全维护的基础。利用经良好检验的模型反演近岸海域悬浮物浓度,Landsat-8和Sentinel-2卫星影像反演结果的交叉验证表明,基于两种传感器反演的悬浮物浓度具有较强的一致性,两种卫星数据可以结合使用。研究区近岸海域悬浮物浓度季节变化明显,冬季和春季悬浮物浓度较高,夏季较低,秋季是悬浮物浓度从低向高转换的季节。冬、春季该区域风浪较大,在波浪掀沙和潮流输沙的联合作用下,底床泥沙强烈再悬浮,是形成悬浮物的主要来源,丁坝群的修建也在一定程度上改变了悬浮物的时空分布。