黄、东海二类水体春季表观光谱特性与表层悬浮体浓度反演模式

利用Savitzky-Golay滤波信号处理方法,分析了南黄海、北东海2003年春季水色遥感试验所取得的遥感反射率和表层悬浮体取样数据,以期探讨该海区近岸二类水体表观光谱及其导数光谱特性,及遥感反射率及其导数与水体表层总悬浮颗粒物浓度(TSS)和悬浮泥沙浓度(SS)的关系。结果表明,遥感反射率及其一阶导数均适于水体总悬浮颗粒物浓度与悬浮泥沙浓度反演,但其更高阶导数通常会抑制悬浮泥沙的作用则不建议采用;遥感反射率及其一阶导数与ln(TSS)、ln(SS)的相关性较其与TSS和SS更为显著。基于相关分析所筛选出的较优波段,建立了南黄海、北东海水域春季总悬浮颗粒物浓度与悬浮泥沙浓度统计反演模式。     

基于GF-WFV的厦门海域水体悬浮物浓度反演

为利用遥感技术快速、及时的掌握厦门近岸海域水体中悬浮颗粒物的总体分布情况,现场测量了厦门海域水体的下行入射辐射、天空光以及经过水气界面后反射回的辐射,计算了该海域水体表面的离水辐射获得了水体表面以上遥感反射率;同时采集了与光谱信息同步的水体样品,并分析了水体中的悬浮颗粒物质量浓度,获取了对应站位的水体反射波谱曲线和采集样品的浓度数据.通过研究不同站位水体的反射光谱数据,依据GF-WFV波段设置,对现场实测的光谱数据进行了拟合,并创建了基于GF-WFV拟合波段的悬浮颗粒物浓度经验反演算法.通过研究发现拟合(Rrs3+Rrs4)/Rrs2(其中Rrs1、Rrs2、Rrs3、Rrs4分别是GF-WFV第1、2、3、4波段的遥感反射率)同实测水体悬浮颗粒物质量浓度之间的决定系数为0.655,依据研究得出的反演算法反演该海域水体悬浮颗粒物质量浓度,其均方根误差为11.03 mg/dm3,相对误差为8.40 mg/dm3.利用同步的GF-WFV遥感数据对厦门近岸水体中总悬浮颗粒物质量浓度进行了研究,获取了研究区水体悬浮颗粒物的空间分布情况,结果表明GF-WFV遥感数据能很好的反映厦门近岸水体悬浮颗粒物浓度分布状况.     

水体主要成分对表观光学量的影响

遥感反射率是水色遥感中很重要的表观光学量,它和水中色素物质含量有很密切的关系,尤其是在二类水体中,对研究和反演水色3要素：浮游植物色素、总悬浮物、可溶性有机物的浓度起着很重要的作用。通过对分析模型进行模拟分析,同时利用2003年春季黄东海试验的实测数据,对3要素不同含量和相应的遥感反射率之间的关系进行初步探讨,得出一些结果。     

双通道高光谱地物波谱仪测量水体的遥感反射率

遥感反射率是描述水体光谱特征的重要参数之一，是海洋水色遥感的基础物理量。高光谱地物波谱仪具有通道多、覆盖波长广、通道带宽窄等优点，在水体水色特性研究方面具有独特的优势，文章在简要介绍水体遥感反射率测量原理基础上，对几个关键技术问题进行讨论，最后给出一些应用效果。     

MODIS图像湖泊水体信息的快速识别与制图

在可见光和近红外波段内,水体、植被、城市和土壤等地物的光谱反射率差异是利用遥感手段提取水体的基本原理。利用归一化植被指数(NDVI)提取MOD IS遥感影像上的水体,再将提取出的水体和MOD IS的空间分辨率为250m的2个波段进行假彩色合成,实现湖泊水体遥感影像的自动制图。结果表明,利用本文方法制成的水体分布图,既能保留MOD IS的较高分辨率,又能清晰地识别水体。     

黄、东海二类水体水色要素的统计反演模式

根据高质量的现场实测数据,借鉴Tassan模式,得到了中国黄、东海近岸二类水体水色要素统计反演模式,填补了中国近岸二类水体水色遥感三要素反演模式的空白.现场测量数据的反演与实测的平均相对误差分别为 Chl-a 36 %～45 %,总悬浮物浓度20 %～30 %,黄色物质约为20 %.对该三要素统计模式对遥感反射率误差的敏感性进行了分析.模式比较表明,中国黄、东海长江口近岸水体的模型,特别是高浑浊度水体区域,与国际其他水体的模型参数有较大的差异.     

基于神经网络的黄东海春季二类水体三要素浓度反演方法

介绍了一种基于人工神经网络的二类水体海域的三要素浓度反演方法。根据2003年春季黄东海试验中获得的高质量现场数据,建立了由现场测量遥感反射率分别反演三要素浓度的神经网络模型。反演的平均相对误差分别叶绿素32．5％,黄色物质8．9％,总悬浮物24．2％。同时分析了神经网络模型在水色反演模式应用中的稳定性。     

大连港外海域船舶尾迹光学特征研究

通过大连港外海上实验测量船舶含气泡尾迹表观光学特征(如离水辐亮度、遥感反射率),分析了尾迹气泡对极度混浊的Ⅱ类水体海水表观光学特征的影响.实验结果证明:无论在可见光还是近红外波段,尾迹气泡都增强了海水表观光学量,如"耘海"船尾迹遥感反射率在可见光波段相对背景海水提高了50%,在近红外波段相对提高了159%.数据分析结果表明在此种水体中,气泡使得尾迹海水水色变黄,而不是在Ⅰ类水体中使水色变绿.随着观测点在尾迹中的位置靠近目标船,气泡数密度不断增加,遥感反射率也随之增强.     

船舶含气泡尾迹的光学特性研究

基于充分挖掘卫星遥感应用于海洋监测能力的需求,通过海上试验测量船舶含气泡尾迹海水的物理、光学特征,研究气泡群对不同水体光学特征的影响,例如离水辐亮度、遥感反射率.这些工作可为通过星载光学传感器遥感获取船舶尾迹信息提供理论依据.试验证明在可见光和近红外波段船舶含气泡尾迹相对于背景海水的离水辐亮度、遥感反射率都不同程度地得到了增强,并且在一类水体中含气泡尾迹的光谱后向散射无论是相对增幅还是绝对增幅都要远大于二类水体中的.     

珠江口水体叶绿素荧光特性研究

利用2003年1月和2004年1月珠江口实测的遥感反射率和叶绿素浓度,建立了基于实测1nm带宽及其模拟MERIS遥感反射率数据的叶绿素荧光特征与叶绿素浓度之间的拟合关系。基于实测1nm带宽遥感反射率光谱,叶绿素荧光峰的位置和高度分别与叶绿素浓度之间存在良好的线性关系和指数关系;基于模拟MERIS遥感反射率数据,叶绿素荧光峰的高度与叶绿素浓度之间存在良好的线性关系,叶绿素荧光峰位置与叶绿素浓度之间不存在明显的相关关系,但可作为叶绿素浓度数量级的有效探针。利用2006年5月和8月的珠江口实测遥感反射率和叶绿素浓度对拟合结果进行了检验,结果表明其精度较高,说明叶绿素荧光特征在探测叶绿素浓度时效果良好且MERIS数据在近岸二类水体叶绿素浓度反演、水质监测等方面有着良好的应用前景。     

基于遥感和气象数据对辽东湾海冰变化预测研究

辽东湾是渤海海冰灾害最严重的区域,精确预报海冰的空间分布、动态变化,对降低海冰灾害风险具有重要的作用。本文以辽东湾为研究区,以MODIS数据和气象数据为数据源,根据2010/2011年度到2014/2015年度辽东湾海冰5年结冰信息得出该海域结冰概率,建立营口气象站积温与结冰概率的关系模型,对辽东湾2015/2016年度海冰初冰期至盛冰期的发展及空间分布进行模拟、预报,结果表明:利用结冰概率与营口积温相关关系可以实现对辽东湾海冰的动态预测,利用混淆矩阵对海冰提取结果检验,总体精度在90%以上,为渤海及其它地区局部条件下海冰预测提供参考。     

春夏季季风转换期南海南部的异常表层水

对1985－1998年期间的海洋调查温盐深（CTD）资料进行综合分析，发现南海南部春夏季季风转换期存在盐度逆转的异常表层水。实测资料表明，该异常表层水覆盖在南海南部的中部、东部大部分地区。冬季风停止引起苏禄海高温高超国水西向侵入，成为该海区东部近表面异常高盐水的来源之一。海面强的蒸发和表层水弱的垂向混合导致近表面水具有高盐特性，近表面高盐水与其下部保持着冬季遗存的局地低盐水叠置，形成了盐度逆转现象。     

南海夏季风爆发日期与次表层水温对夏季风的影响

根据实测资料，初步确定南海夏季风平均爆发日期是5月16日(即5月的第4候)，分析了南海中北部次表层水温变化与南海夏季风活动的关系。在1981-2000年期间，偏冷年份有1981、1984、1986、1990和1992年，偏暖年份有1983、1993、1995、1998、1999和2000年，其余年份为正常年。南海夏季风爆发的迟(早)与南海中北部次表层水温持续偏冷(偏暖)现象关系密切；南海中北部次表层水温6—10月异常偏冷(偏暖)时，南海夏季风则提早(推迟)结束，来年南海夏季风推迟(提早)爆发。8-12月西沙水温异常偏冷(偏暖)时，南海夏季风提早(推迟)结束，来年南海夏季风推迟(提早)爆发。     

AN ANALYSIS OF MODIFIED WATER MASSES IN THE YELLOW SEA AND EAST CHINA SEA

The waters in the shallow part of the Yellow Sea and East China Sea are affected greatly by climatic and geographical conditions and fail to possess homogeneity and conservativeness like oceanic waters. They have apparent difference in modified degrees, so we may regard a certain range of mixed water as a relatively independent one. In fact, the study of water masses in the shallow sea means a modified analysis of waters. The idea of modified water masses is introduced, i. e., a water body which holds the similar physical and chemical characters, occupies a certain space, and varies seasonally and regularly. On the T-S diagram, it displays as a certain amount of points aggregated together, the centre of which changes regularly and may have a process of combination and separation.According to the clustering method, there are eight modified water masses in this area. They may also be divided into three salinity types. On the T-S diagram, the points concerning temperature and salinity of different modified     

质点-网格海冰模式在渤海的数值预报试验

在海冰动力学和热力学的研究基础上,开发应用于渤海的质点-网格海冰模式.该模式采用质点-网格法,有效地避免了传统海冰模式的数值扩散问题.该模式采用冰厚分布函数取代传统渤海业务海冰预报模式中平整冰、堆积冰和开阔水的三类海冰分型.应用质点-网格海冰模式对2003年～2004年冬季渤海冰情进行了业务化逐日数值预报试验,并对预报结果进行统计检验和分析比较.     

南海多维海洋资料非线性检测

利用多维物理参量信息余量函数的非线性检测方法对南海水温、气温及风速（侯采样间隔）之间的非线性结构进行了定性和定量分析。结果表明，南海气温和风速之间具有明显的非线性；水温与风速之间不具有明显的非线性，仅具有琐碎非线性；水温与气温之间在定性方面具有非线性特征；水温、气温及风速组成的三维系统具有琐碎非线性。因而气温和风速之间的非线性结构使南海海气相互作用加强。另外，风速在南海海气非线性相互作用中起着重要作用。     

东海陆架区的温、盐度逆转现象(Ⅰ)

本文根据国家海洋局1975—1979年标准断面调查资料,对东海陆架区出现的温、盐度逆转现象进行定义和划分;通过统计分析得出,在东海陆架区出现两个逆转现象高频海区,一个位于江苏、浙江近海和外海的一狭长海域内,另一个位于济州岛以南和以西海域。通过对逆转现象成因的讨论认为,前者高频区主要是由于几个不同水团的叠置、交汇、相互作用的结果;由于气旋型涡旋的存在和黄海暖流水附近冷水块的出现而伴生的海水上升运动是导致后者高频区的因素。     

渤海湾海水光谱特性的数值分析

自然界各种物体，都有表征其自然属性的光谱特性。地物的光谱特性是遥感图象定性判读的依据之一，它作为一种遥感信息也直接用于定量测定和制图。 海水中悬浮物质的数量和性质影响海水的颜色和海水的光谱特性。反之，根据海水的光谱特性可以测定水中悬浮物质的数量和性质。1974年， S. D. Duntley首先从海洋叶绿素的光谱效应，提出根据海水的光谱反射率曲线，用卫星传感器测定水中叶绿素a 浓度的理论。1978年， R. W. Johnson 建立了航空遥感的光谱数据与沿岸带海洋叶绿素a 浓度之间的数学关系，并绘制了叶绿素a的分布图。1979年， R. W. Johnson建立了光谱数据与悬浮泥沙含量之间的数学关系，并绘制了悬浮泥沙的定量分布图，等等。本文的目的即是要建立一种方法，用国产101W光谱辐射计记录的遥感数据，计算海域悬浮泥沙、叶绿素a 浓度、水色等水质参数。 1980年5月16日至19日，由中国科学院组织，有中国科学院海洋研究所、国家海洋局第一海洋研究所、第二海洋研究所、交通部天津水运科学研究所、水利部天津水利科学研究所等单位参加，在天津塘沽的海河和蓟运河口进行津、渤地区第一次环境污染航空遥感监测联合试验。在此次试验中用机载101W光谱辐射计记录海水的光谱辐射曲线，作者以此计算海水的光谱反射率曲线，用逐次回归分析法建立海洋实测数据(悬浮泥沙、叶绿素a浓度、水色等)与海水光谱反射率数据之间的数学关系。实验基本是成功的，由回归方程计算的结果与海洋实测数据之间的相关系数约为0.7。如果对研究海域的每一个子域的辐射值作光谱扫瞄，作出定量的分布图也是可行的。     

春末黄东海域溶解氧垂直结构及氧最大值初步分析

根据1987年5～6月中日合作对黄东海域进行综合调查的溶解氧资料,讨论了该海区溶解氧垂直结构及氧最大值分布。指出在南黄海北部、中部及东海北部和中部的中层存在明显的溶解氧垂直分布最大值,它总是和冷水同存。并对氧最大值及垂直结构同温跃层及冷暖水之间关系进行了初步分析。     

黄海春季海雾的年际变化研究

利用黄海沿岸有代表性测站的常规观测资料和NCEP／NCAR资料，对黄海春季海雾年际变化进行了分析发现，雾多年份冬季环流减弱、低层流场向黄海为偏南向流入、中低层水汽充足、层结稳定；有雾时气温水温差在0．5—2．2℃范围内，地面风向以S-ESE为主。分析结果表明，在春季黄海雾形成过程中，高空环流提供了暖湿空气的输送条件，低层流场及地面风场的分布有利于来自西太平洋低纬地区的水汽向黄海海区输送；中低层水汽充沛，昙结稳定，水气温差在一定范围内有利于海雾的形成和维持。