南海北部表层颗粒有机碳的季节和年际变化遥感分析

海洋颗粒有机碳（POC）是海洋固碳的一个关键参数。为了研究南海北部陆架及海盆表层POC浓度的时空分布特征以及变化趋势,本文利用2009-2011年4个季节的实测数据,对NASA发布的MODIS/AQUA卫星月平均POC遥感产品,进行了验证和校正;并利用校正后的遥感数据分析了2003-2014年POC的时空分布特征和变化趋势。发现POC遥感产品与南海北部实测数据具有较好的线性关系（R2=0.72）,但存在系统性偏高,需利用实测数据对遥感数据进行区域性校正。分析校正后的遥感数据发现,南海北部陆架POC浓度较高,平均为（33.34±8.02）mg/m3;吕宋海峡西南海域浓度较低,平均为（29.25±6.20）mg/m3;中央海盆区浓度最低,平均为（27.02±4.84）mg/m3。春夏季POC浓度较低,最低值一般出现在5月,冬季（12月至翌年1月）POC浓度达到最高。利用2003-2014年的长时间序列遥感叶绿素（Chl a）和海表温度（SST）、混合层深度（MLD）模式数据,以及实测数据对南海北部POC浓度的影响机制进行了分析。发现POC与Chl a在秋冬呈现较好的相关关系（R2=0.51）,但在春夏季较离散,表明秋冬季生物作用对POC影响较大。2003-2014年期间,POC与Chl a、MLD及SST存在明显的年际变化,但并没有显著的上升或下降趋势。     

实施海洋负排放践行碳中和战略

碳中和是应对气候变化的必由之路,海洋负排放是实现碳中和的重要途径.文章提出海洋负排放相关的八个基本路径,包括陆海统筹减排增汇、海洋缺氧酸化环境减排增汇、滨海湿地减排增汇、养殖环境减排增汇、珊瑚礁生态系统减排增汇、海洋地质碳封存、海洋碳汇核查技术体系,以及海洋碳汇交易体系和量化生态补偿机制等;旨在抛砖引玉,引发研讨、推动研发,不断细化和完善海洋负排放方案,为落实碳中和国家战略提供科技支撑.     

基于Landsat遥感数据的田湾核电站温排水时空特征研究

本文基于2007—2018年Landsat系列遥感卫星数据开展田湾核电站温排水时空变化特征及其影响分析。采用辐射传输方程算法和劈窗算法对核电站周围海域的海表温度进行反演,通过星星匹配对反演温度的精度进行验证。匹配验证结果表明,反演的Landsat海表温度与MODIS海表温度产品具有较好的一致性,决定系数达到0.91。基于研究海域温度反演结果分析了核电站温排水面积的季节变化、年际变化和潮周期内变化特征,并且分析了潮汐与风场对温排水扩散的影响。结果表明,核电站周边海域各季节的温升区面积存在明显差异,春季最大,可达秋季的7倍;2007—2018年,随着装机容量的扩大,温排水面积不断扩大,2018年达到峰值,瞬时最大面积可达101.7 km²;潮汐对温排水扩散有影响,涨憩时刻温升区面积较落憩时刻大;有利风会促进温排水扩散,但影响有限。     

海南岛双池玛珥湖沉积中的碳、氮地球化学记录及其环境意义

根据岩芯的碳、氮含量及其比值分析并结合其他气候替代指标的分析结果，恢复了海南岛双池玛珥湖末次冰消期以来的古气候变化。全新世大暖期始于7,400a BP，结束于2,700a BP左右，期间热带地区气候湿热，植物茂盛，双池玛珥湖主要处于沼泽化阶段，蒸发量与降雨量持平。但大暖期中仍存在气候的快速波动事件，约7,200a BP和7,000a BP前后、6,000～5,900a BP、4,300～4,000a BP 期间气候转凉，有机质生产力降低。大暖期前后，分别有明显的凉温但季节性暴雨频繁的气候（8,000～7,400a BP、2,700～2,300a BP），表示气候模式发生变化，降雨量相对大于蒸发量。此时双池玛珥湖处于深水期，由于气温降低以及湖水上升引起的湖边陡壁植被覆盖面积减少，植物生产力降低，导致了岩芯中有机质的低含量。     

基于矩阵算法的海洋-大气耦合矢量辐射传输数值计算模型

基于矩阵算法开发了适用于精确计算海洋-大气耦合矢量辐射传输方程的数值计算模型- PCOART. PCOART首先将矢量辐射传输方程进行傅里叶展开, 得到与方位角独立的矢量辐射传输方程. 进一步离散天顶角, 得到矢量辐射传输矩阵方程, 并利用加倍法进行数值求解. 根据辐射在海洋-大气界面的反射和折射性质, 将海洋和大气矢量辐射传输过程进行耦合, 得到海洋-大气耦合介质系统的矢量辐射传输数值计算模型. 通过与MODIS精确瑞利散射查找表的比较, 说明PCOART计算瑞利散射辐射的Stokes矢量是精确的, 其对多次散射和偏振的处理是正确的. 同时, 通过Mobley水体辐射传输标准问题的验证, 说明PCOART适合于计算水体辐射传输问题. PCOART是精确计算海洋-大气耦合介质系统矢量辐射传输的得力工具, 它为进一步深入研究海洋-大气耦合介质系统辐射传输的偏振特性及遥感信息反演打下基础.     

一种加入空间关系的海岸带遥感图像分类方法

 海岸带作为海洋、陆地和大气共同作用的地带，其地物混杂度大，变化频繁，单纯利用光谱特征分类难以取得理想的精度。 但海岸带地物滨临水体，而水体与地物存在巨大光谱差异，易于识别。据此，本文尝试提出一种简单的加入空间关系的遥感图像分类 方法，即，先准确识别出海水类，然后统计非海水类的每一个像元到最近海水的空间距离。由于不同的海岸带地类距离海水的空间距 离有其自身的特点，因此，利用这一距离信息辅助分类能提高分类精度，尤其是针对那些光谱特征相近而距离相差较大的地类。     

基于多参数差分相关的海洋时序观测数据滤波算法

随着海洋研究的不断深入,对观测的数据质量要求越来越高,为了有效降低实测数据的不确定性,该文以海水CO₂分压测算的关键因子温度和盐度的相关实测数据为例,针对仪器平台能够进行多参数同步观测的特点,在假设观测指标的变化在较小的时间空间范围内为一平稳过程的基础上,通过ADF平稳性检验理论证实了大部分原始观测序列满足二阶差分平稳性假设,在此基础上提出了一种基于观测序列差分统计特征的测量数据不确定性的表达方式,以及对离异点数据进行识别和多参数差分相关联合滤波的算法。与常用滤波算法对比分析表明,提出的新算法能够有效融合参数间的相关信息,降低序列的不确定性,并且最大程度地保护原始测量数据。     

夏季珠江口海域海水CO2分压的卫星遥感反演

基于控制因子分析的方法,本研究建立了夏季珠江口海域海水CO₂分压(pCO₂)的遥感反演模型。基于珠江水与黑潮水的两端元混合,建立了水平混合和热力学作用的量化模型,并生成了查找表。同时,建立了基于黄色物质(含碎屑)吸收系数的盐度遥感算法,实现珠江口海域表层盐度的遥感反演。利用走航pCO₂和匹配的遥感叶绿素质量浓度产品,建立了生物作用的量化模型。通过集成水平混合和生物作用,最终实现夏季珠江口海域pCO₂的遥感反演。与走航pCO₂比较表明,仅考虑水平混合和热力学作用的遥感结果会显著高估,考虑生物作用后,遥感结果无论在量值和空间变化趋势上均与实测结果相符。此外,遥感反演结果表明,夏季珠江口近岸水域为CO₂的汇区,而离岸的陆架水域则为CO₂的弱源。     

海-气CO2通量实测数据通量计算中误差传递模拟与敏感性分析

海-气CO₂通量估算模型中参数的可靠性是决定模型可靠性的重要因素, 也决定了模型估算结果的可靠性, 因此开展海-气CO₂通量计算模型中误差传递规律与敏感性分析, 对模型参数端元因子的误差控制, 提高模型预测精度和降低不确定性十分重要。但由于模型中参数众多, 且各种参数间彼此相互影响, 使得误差传递过程与敏感性分析十分复杂困难。本文在海-气界面CO₂通量观测建模过程详细分析的基础上, 以海-气界面CO₂分压差的经典通量计算模型为基础, 以实测数据通量计算过程为例, 针对模型中的参数变量, 在假设参数变量的误差正态分布的前提下, 利用Monte Carlo手段分析各参数变量的误差在模型中的传递规律, 并将单因子扰动试验法用于海-气界面CO₂通量建模的参数敏感性分析。模拟和分析结果表明:CO₂通量计算过程中误差经模型传递后的分布规律存在正态分布、指数分布等多种形式;气体交换系数对通量计算结果的敏感性最大, 通量估算中的风速和表层海水温度是必须进行精度控制的关键参数。     

海洋双壳类软体动物幼虫发育类型及其在东太平洋的地理分布

沿东太平洋浅海分布的双壳类软体动物数据显示,大量非浮游异养型双壳类具有广泛的地理分布.其中某些种的纬度跨度可达30°以上,这些种绝大部分是分布在38°N～5°S之间.东太平洋沿岸海流、热带海洋相对适宜的环境以及生物地理分区性是导致这一现象的主要原因.经历浮游异养型幼虫发育阶段的双壳类一般具有较高的地理散布潜力,但是,其中某些种由于其对环境的忍耐性较差,只能局限于狭窄的分布范围.东太平洋浅海双壳类的种多样性以及非浮游异养型与浮游异养型双壳类的比例随纬度发生变化.低纬度地区显示很高的多样性,向高纬度地区逐渐降低,浮游异养型双壳类的下降率大大高于非浮游异养型.热带地区以浮游异养型双壳类占主导地位,随着纬度增加其所占比例减少,而非浮游异养型双壳类的比例随纬度增加而逐渐提高.表明随纬度增加所发生的环境变化对浮游异养型双壳类的影响更为显著,而对以本身卵黄为幼虫营养来源的非浮游异养型双壳类影响相对较小一些.