全球海洋初级生产力时空异常变化对ENSO事件的响应

海洋初级生产力在海洋环境要素的驱动下,在不同海域呈现出不同的时空变化特征,这种时空演变特征在不同的ENSO事件类型下差异更为显著。本文基于1998年1月至2017年12月全球海洋初级生产力的卫星遥感数据集,通过改进海洋时空双约束聚类挖掘方法,挖掘了近20年海洋初级生产力的时空聚簇模式,并从时空分布和空间移动2个方面对比分析了海洋初级生产力时空演变簇与ENSO（El Niño-Southern Oscillation）事件之间的关系。结果表明：① 在EP（Eastern-Pacific）型El Niño事件期间,海洋初级生产力异常低值时空簇主要分布在赤道太平洋东部或中东部海域,异常高值时空簇主要分布在西太平洋和南太平洋中部海域;在CP（Central-Pacific）型El Niño事件期间,异常低值时空簇分布在太平洋中部,而异常高值时空簇分布在南太平洋与西太平洋海域;② 在EP型La Niña事件期间,赤道太平洋中部及东部、赤道大西洋与印度洋海域出现异常高值时空簇,南太平洋中东部海域出现异常低值时空簇;在CP型La Niña事件期间,赤道太平洋中部出现异常高值时空簇;南太平洋中西部海域出现异常低值时空簇;③ 发生在赤道太平洋的海洋初级生产力时空演变簇,在EP型ENSO事件期间具有东移特征,而在CP型ENSO事件期间,时空演变簇在赤道太平洋中部海域产生并消亡;④ ENSO事件中海洋初级生产力时空演变簇面积与MEI具有较强相关性。     

海洋标量场时空过程远程动态可视化服务研究

随着多源、大面海洋遥感数据及其反演产品呈指数形式增加,利用网络实现远程长时间序列的海洋标量场动态可视化查询、分析,成为海洋信息服务的迫切需求之一。本文在深入分析现有海量数据网络动态可视化技术及海洋标量场时空变化过程的特点时,针对海洋标量场数据探讨标量场的点过程和面过程的网络可视化表达。并以海表温度数据为例,介绍了从MODIS的海表温度反演产品到网络发布的整个处理流程,构建了中国台海区域海表温度场时空过程的网络可视化原型系统。在该原型系统中,实现了海表温度场任意点位的温度查询,任意点位温度时间变化的过程曲线,温度场面过程时空过程动态演进可视化分析等功能。同时该原型系统可以为其他海洋标量场的时空过程可视化提供技术与方法借鉴。     

台风对中国东南海域叶绿素a浓度影响的遥感研究

通过对台风过境前后近一个月的MODIS卫星3A级叶绿素a浓度及海表温度数据的比较与分析,发现海表温度,海表叶绿素a浓度均受到较大的影响,其中海表温度平均下降2~3℃,最高下降近10℃;同时叶绿素a浓度在湛江、阳江海域升高约1.43倍,在东海海域平均升高2.44倍,最高可达9.75倍,并且叶绿素a浓度增长有一个约3~5 d的延迟效应。由此可见,利用卫星遥感资料监测台风对海洋叶绿素a浓度、海表表温度等环境参数的变化有应用前景。     

中国近海浮游植物叶绿素、初级生产力时空变化及其影响机制研究进展

综合分析中国近海不同海域浮游植物的时空分布和季节变化特征研究,概述该海域浮游植物叶绿素和初级生产力研究。受复杂的物理环境场、生物地球化学作用等综合影响,不同海域Chl-a和初级生产力具有显著的时空变化特征:空间上,叶绿素浓度表现为近岸高离岸低、离岸海域随纬度增加呈升高趋势;时间上,大体呈现明显的季节变化特征,北部季节特征尤为明显,其中叶绿素浓度及生产力的季节最大值在南海出现在冬季,而在中国北部海域逐渐变化为春季。影响浮游植物生长的主要因素有营养盐、温度、光照、陆源输入、季风、环流、涡旋等,不同海域、不同季节浮游植物生长的限制因子有差异。另外,由于遥感数据的精度以及现场观测航次的频率较低和站位布置较为稀疏影响了上述机制的探讨,因而浮游植物生长的主要调控机制仍待进一步研究。     

考洲洋海水营养盐分布及其与浮游植物的关系

根据1998年的现场调查资料，分析考洲洋海水无机营养盐与浮游植物生物量的平面分布及其相互关系，结果表明二者的关系很密切；浮游植物量在枯水期（2月）与无机氮，无机磷，硅酸盐显著正相关，相关系数分别为0.779,0.946和0.876(n=12)；在丰水期（8月）与无机氮和硅酸盐负相关，与磷酸盐正相关，相关系数分别为-0.655,-0.845和0.584(n=11)。从浮游植物对营养盐的一般需要量和N，P，Si的原子比分析，2月N，P显得紧缺，8月N，P，Si均过量。     

大连地区仿刺参养殖池塘浮游植物种类组成季节演替和生物量的周年变化

通过周年取样、种类鉴定和生物量统计分析,对黄海北部大连地区仿刺参养殖池塘浮游植物种类组成的季节演替和生物量周年变化进行了研究。结果表明:该地区仿刺参养殖池塘中浮游藻类组成依次为硅藻门、蓝藻门、绿藻门和甲藻门,硅藻门和绿藻门作为池塘主要优势种全年均有分布;实验池塘浮游藻类年平均生物量为20.91 mg/L,各池塘浮游植物生物量季节变化趋势相同,最大生物量出现于8月初,为46.18 mg/L,最小生物量出现在2月,为2.26 mg/L。分析表明,浮游植物生物量与水温、透明度成极显著的相关性,并受硝酸氮、磷酸盐、硅酸盐及硝酸氮与磷酸盐的交互作用影响。     

珠江口海域营养盐和叶绿素a的时空分布特征

【目的】研究珠江口海域营养物和叶绿素a的时空分布特征。【方法】根据2015年5月(春季)、8月(夏季)和10月(秋季)3个季节的现场调查资料,通过对3个季节浮游植物Chl-a以及包括氮磷比在内的营养结构进行综合分析,深入探讨珠江口海域浮游植物Chl-a的时空变化调控机制。【结果】珠江口海域各季节营养盐呈高氮低磷分布,3个季节N︰P均值49.6。叶绿素a季节差异明显,夏季叶绿素a含量是春季的2倍、秋季的9倍。【结论】春季浮游植物生长受温度影响较大,夏、秋两季由于外海水的入侵导致磷限制比较显著;DIN能满足各季节浮游植物生长的需要,珠江口海域浮游植物生长对于磷营养盐的响应要优于氮营养盐。     

基于Landsat影像的斯里兰卡内陆湖库水体时空变化分析

斯里兰卡是海上丝绸之路沿线重要节点,降雨量丰富但时空分布不均匀,存在明显季节性缺水,其内陆湖库水体面积变化监测对水资源开发利用具有重要指导作用。为了解斯里兰卡湖库水体空间分布特征与时间变化规律,本文基于Landsat系列影像数据,对比分析不同水体提取模型在影像上的水体提取精度,确定最优算法;选取典型湖库分析其面积年际和年内的动态变化特征。以1995、2005和2015年为基准研究年份,采用最优水体提取模型对全岛内陆湖库水体进行提取,利用面积将湖库分为4个等级,统计各年份不同等级湖库的数量和面积数据,分析其时空变化特征。研究结果表明:①基于大津法(OTSU)的归一化水体指数(NDWI)水体提取模型提取水体的精度最高,总体精度在97%以上,误提率和漏提率最低,适合于斯里兰卡地区水体的提取;②1988-2018年同期8月的典型水库面积总体呈现波动增加的趋势,1992年水库面积最小,2013年水库面积最大;水库面积年内变化较大,其中2017年最大面积出现在2月,最小出现在9月,与雨季和旱季结束月份基本一致,且2月面积是9月面积的2.24倍;③1995-2015年同期,斯里兰卡全国4个等级湖库的数量和面积不同幅度的增加,湖库水体资源量呈递增的趋势。研究结果可为斯里兰卡水土资源优化配置及水资源管理与规划提供科学依据。     

基于自组织网络的黄河口浑浊模式研究

传统浑浊度时空变化模式研究依靠野外观测实验,需要投入大量人力物力,模型适用范围亦非常有限。本文利用自组织网络（SOM）,直接从长时序遥感影像中提取典型浑浊模式,分析浑浊度年内、年际变化特征。以黄河河口附近海域为研究区,提取出近15年的6类典型浑浊模式。典型特征显示,研究区内主要有2个浑浊区,位于渤海湾西部和南部,以及河口外和莱州湾西北部;6类模式中四类以年为周期过渡更替,冬春季浑浊度较高,夏秋季浑浊度较低;多年浑浊模式逐渐由中浑浊向清澈模式变化,整体浑浊度有降低趋势。浑浊水体分布主要受河口潮流、环流等海洋动力和风浪影响,结合研究区气象观测数据分析,海面风浪变化是造成浑浊模式更替的主要原因,黄河入海泥沙影响范围仅局限于河口口门周边。利用统计参数分析和2007年各月悬浮泥沙浓度反演结果比较,评价SOM分类效果,结果表明SOM提取的模式间具有显著差异,一定程度上能够代替经验模型反映区域浑浊特征。SOM神经网络能够从长时序遥感影像中直接提取浑浊水体典型分布模式,分析海岸带地区水体浑浊度变化的时空特征,对了解复杂水体泥沙输运及优化水资源利用具有重要应用价值。     

基于遥感水质的夏季东海鲐鱼渔情预报研究

根据2007~2009年7~9月渔汛期间我国鲐鱼灯光围网在东海的生产数据,利用海表温、叶绿素浓度、悬浮物浓度和透明度等遥感水质数据,分别将作业网次比例和单网次产量(CPUE)作为适应性指数,利用算术平均数(AM)和几何平均数(GM)分别建立基于海表温、叶绿素浓度、悬浮物浓度和透明度的综合栖息地指数模型。结果表明,AM栖息地指数模型和GM栖息地指数模型拟合效果较好(P<0.01),在HSI大于0.5的海域,2007~2009年7~9月平均作业网次比例在65%以上,各月平均CPUE均高于19.82 t/net。研究认为,AM模型稍优于GM模型。利用2010年7~9月生产数据及遥感水质数据对AM模型进行验证,分析认为,87%以上的作业网次和产量分布在HSI高于0.5的海域,CPUE为14~17 t/net,且较稳定,波动较小。研究认为,基于遥感水质数据的AM栖息地指数模型能较好地预测东海鲐鱼渔场。     

Remote Sensing Data and SLEUTH Urban Growth Model: As Decision Support Tools for Urban Planning

Sri Lanka is experiencing speedy urbanization by converting the agriculture land and other natural land cover into built-up land. The urban population of Sri Lanka is expected to reach to 60% by 2030 from 14% in 2010. The rapid growth in urban population and urban areas in Sri Lanka may cause serious socioeconomic disparities, if they are not handled properly. Thus, planners in Sri Lanka are in need of information about past and future urban growth patterns to plan a better and sustainable urban future for Sri Lanka. In this paper, we analyzed the characteristics of past land use and land cover trends in Matara City of Sri Lanka from 1980 to 2010 to assess the historic urban dynamics. The land use change detection analysis based on remote sensing datasets reveal that the conversion of homestead/ garden and paddy into urban land is evident in Matara City. The historic urban trends are projected into the near future by using SLEUTH urban growth model to identify the hot spots of future urbanization and as well as the urban growth patterns in Matara City up to the basic administrative level, i.e., Grama Niladari Divisions (GND). The urban growth simulations for the year 2030 reveal that 29 GNDs out of 66 GNDs in Matara City will be totally converted into urban land. Whereas, 28 GNDs will have urban land cover from 75% to 99% by 2030. The urban growth simulations are further analyzed with respect to the proposed Matara city development plan by the Urban Development Authority (UDA) of Sri Lanka. The results show that the UDA’s city development plan of Matara will soon be outpaced by rapid urbanization. Based on the calibration and validation results, the SLEUTH model proved to be a useful planning tool to understand the near future urbanization of Sri Lankan cities.     

Molecular characterization of cyanobacterial diversity in Lake Gregory, Sri Lanka

Eutrophication or the process of nutrient enrichment of stagnant waters due to excessive use of fertilizer is becoming a critical issue worldwide. Lake Gregory, an artificial lake situated in Nuwara Eliya, Sri Lanka was once a very attractive landscape feature and recreational area attracting a large number of visitors. Rapid urbanization in surrounding areas and the consequent intensification of agricultural and industrial activities led to eutrophication and siltation in the lake. Present study was conducted to detect cyanobacterial diversity and their ability to produce hepatotoxic microcystins using polymerase chain reaction (PCR)-based techniques. Twenty five water samples (surface and bottom) were collected from the lake and total nitrogen and total carbon were estimated. Cyanobacterial cultures were grown in appropriate media and microscopic observations were used to determine the morphological diversity of cyanobacteria isolated from different sites. Genomic DNA was isolated and purified from cyanobacteria using Boom’s method. DNA samples were analyzed by PCR with oligonucleotide primers for 16S rRNA gene and mcyA gene of the operon that encodes a microcystin synthetase. The 16S rRNA gene sequences revealed the presences of cyanobacteria belong to Synechococcus sp., Microcystis aeruginosa, Calothrix sp., Leptolyngbya sp., Limnothrix sp., order Oscillatoriales and order Chroococcales. The sequences obtained from this study were deposited in the database under the accession numbers (GenBank: GU368104-GU368116). PCR amplification of mcyA primers indicated the potential for toxin formation of isolated M. aeruginosa from Lake Gregory. This preliminary study shows that the Lake Gregory is under the potential risk of cyanobacterial toxicity. Clearly more work is needed to extend this finding and clarify if other cyanobacterial isolates have genetic potential to produce microcystin since this lake is utilized for recreational activities.     

基于遥感的丁字湾地区土地利用时空变化分析及地区生态修复建议

丁字湾地区是山东半岛蓝色经济区划9大核心区之一,是胶东经济圈一体化建设的焦点,发展远景广阔。本文选取2005年、2010年、2016年三期TM影像进行遥感解译研究丁字湾地区土地利用变化特征及其空间分布。研究结果表明,丁字湾地区土地利用类型以耕地为主,2005—2016年间建设用地、草地的面积显著增加,水域、海域面积大幅减少。土地的转移主要发生在"建设用地与耕地、耕地与水域、养殖盐田与海域、草地与养殖盐田"之间。城乡建设的不断发展,也给丁字湾地区带来了海岸侵蚀、海水入侵等生态环境负面影响。建议在湾口地区开展"退围还海、退养还滩、退耕还湿"等海岸整治修复工作后,发展人地环境和谐的生态旅游经济。     

CHEMICAL CHARACTERISTICS OF THE COASTAL SEA OFF TIANHENG ISLAND

Chemical characteristics of the coastal sea off Tianheng Island were investigated from May 1990 toFebruary 1991 in this study which included distribution pattern,seasonal variability and the controlling fac-tors of oxygen,pH,nutrients.The rich nutrient salt content is suited for phytoplankton growth andmariculture.The coastal sea waters is of good quality based on the national standard of seawater qual-ity in terms of pH,oxygen,and nutrients,the main controlling factors for which in the investigated seaarea are hydrographic(salinity,temperature,river runoff,etc.),biological(photosynthesis of plankton),andanthrogenic(fertilizing in the nearby land and sea).     

Spatial-Temporal Change of Phytoplankton Biomass in the East China Sea with MODIS Data

A ten-year chlorophyll-a concentration dataset from Moderate Resolution Imaging Spectro-radiometer(MODIS) were used to analyze the variation of phytoplankton biomass and its potential relation with climate in the East China Sea. The result indicated that the phytoplankton biomass generally had a regular pattern every year, and phytoplankton bloom mainly occurred between May and July. The highest phytoplankton biomass appeared near the Yangtze River Estuary. The lowest phytoplankton biomass located near the Taiwan Strait. In general, the starting bloom time was earlier in the south than in the north, and the span time of the former was also longer. During the recent ten years, the phytoplankton biomass around the Yangtze River Estuary decreased obviously. The change of phytoplankton biomass was found to be related with the Ni?o3.4 Index. The correlation between the intensity of phytoplankton bloom with the number and square of red tide were 0.63 and 0.74, respectively.     

极地海冰-海洋参数遥感反演模型分布式共享研究

本文以SOA开放式架构与OGC标准规范,提出了极地海冰-海洋参数遥感反演模型分布式共享服务体系。服务体系以"模型服务"为核心,探讨了模型服务接口和模型服务的互操作问题。为了简化极地海冰-海洋参数遥感反演模型的分布式共享过程,提出了极地海冰-海洋参数遥感反演模型共享服务平台的概念。共享服务平台处于模型与模型应用客户端之间,可以实现两者之间的数据转化和功能协同,以及实现模型算法与其他功能的分离,使模型开发者可以专注于模型算法的设计和实现。最后,以海冰密集度遥感反演模型和冰间湖识别模型为例,实现了极地海冰-海洋参数遥感反演模型分布式共享方法。     

Effect of enclosure and nutrient enrichment on Microcystis blooms in Donghu Lake

1 INTRODUCTION Surface blooms of nuisance cyanobacteria are often a signal of eutrophication (Jacoby et al., 2000). They are generally favored by conditions of low nitrogen to phosphorus ratios, high total phosphorus content, high water temperature, high …     

中国生态环境遥感四十年

生态环境是人类社会生存与发展的基础。快速发展的遥感技术显著推动着生态环境遥感监测能力的提升,有效支撑了国家生态文明建设。从1980年天津—渤海湾环境遥感试验开始,经历了近40年的发展,遥感监测技术已经广泛应用于生态、大气、水、土壤等生态环境保护各个方面,取得显著成效。本文回顾了我国生态环境遥感技术近40年的发展,通过典型或重要应用案例,系统梳理了遥感技术在生态环境监测、对地观测能力、支撑生态文明建设等方面应用的发展历程。生态环境遥感监测能力发展主要表现在应用领域逐步扩大、监测精度明显提升、监测时效大幅增强;对地观测能力发展主要分为国外卫星为主期、环境卫星发展期、高分卫星应用期3个阶段;支撑生态文明建设的重大事件主要包括全国生态状况定期调查评估、污染防治攻坚战、应急与监督执法等方面。本文结合国家战略和技术发展,对今后生态环境遥感的发展提出了一些思考。     

基于遥感的迪拜哈翔清洁能源电站项目监管方法

自“一带一路”倡议提出以来,中国企业在“一带一路”沿线国家投资、承建了大量基础设施项目,这些项目在促进当地经济发展的同时,不可避免地给当地生态环境带来一定的影响。目前国内主要采用统计调查等方法进行监管,缺乏直接的境外工程监管手段。遥感技术能为境外工程项目监管提供新方法、新手段,但地面调查数据难以获取是境外项目监管面临的重要问题。针对该问题,本文以迪拜哈翔清洁能源电站项目为例,结合遥感技术（RS）和地理信息系统（GIS）的优势,提出了一种境外工程的遥感监管方法。① 针对生态环境影响和工程建设进度两项监测内容,建立了遥感监测技术指标体系;② 基于2016—2018年30 m 分辨率的Landsat 8影像和0.5 m分辨率的WorldView-2影像,利用像元二分模型原理、基态修正模型等方法,从植被覆盖度变化、生态空间占用、自然保护区域影响、工程设施建设、施工附属设施变化5个方面对项目生态环境影响和建设进度情况进行监测;最后通过时序影像和监测产品对比,分析了工程建设对生态环境的影响和工程建设进度情况。结果表明：① 该方法能反映工程在建设过程中对周围生态环境的影响,能准确地监测出迪拜哈翔清洁能源电站的建设进度,对“一带一路”其它境外项目建设的监管具有重要参考意义;②项目建设后无大面积植被覆盖度降低的现象,植被覆盖度总体由低区间向高区间转化;③ 项目施工占用沙地1.4780 km²,港口建设填海面积达0.1246 km²,0.0604 km²的湿地被改为施工沉淀池,没有占用耕地;④ 通过转移海底珊瑚、设置防淤帘、预留海龟产卵通道等措施有效地减少了该项目对Jebel Ali海洋生态保护区的影响;⑤ 工程设施和附属设施建设进展明显,建筑面积增加了0.14 km²,港口建设围堰总长达3.785 km。     

基于GEE黄河三角洲长时序生态指数遥感估算与分析

基于遥感长时间序列的分析能够得到更加科学、完整、全面的特征规律,本文以黄河三角洲为研究区域,开展了生态指数遥感估算及分析研究。基于Google Earth Engine (GEE)分析了2000年以来逐年度归一化植被指数（NDVI）、湿度指数（Wet）、盐分指数（SI3）、遥感生态指数（RSEI）,获得了完整、细致长时间序列的分析结果。考虑到黄河三角洲的区域特点,引入了盐分指数（SI3）与遥感生态指数（RSEI）相结合的评价分析方法。研究发现,自2011年以来研究区的生态环境指数呈上升趋势,生态环境持续改善。