湛江港湾及邻近海域有色溶解有机物光谱吸收特性分析

于2016年9月18日至9月27日对湛江湾海域有色溶解有机物(CDOM)进行调查,分析CDOM的吸收系数ag(440)、光谱斜率(S_g)空间分布特征及其关系。结果表明:湛江湾海域CDOM的吸收系数ag(440)变化范围为0.23~0.71 m~(-1),平均值为0.49 m~(-1);S_g值的变化范围为0.005 2~0.019 7 nm~(-1),平均值为0.010 9 nm~(-1);ag(440)的水平空间分布表明,湛江湾外海CDOM浓度显著低于湾内水平,而光谱斜率S_g水平空间分布则显示湾内和湾外S_g差异性不明显,且ag(440)与S_g负相关关系不明显。     

湛江港水体夏季后向散射特性

【目的】研究湛江港水体夏季后向散射特性。【方法】利用2017年夏季湛江港海域的航次数据,采用实验与对比分析的方法,研究湛江港海域水体的后向散射系数的光谱特性、空间分布,分析后向散射系数与悬浮泥沙浓度的关系。【结果】湛江港海域水体的后向散射系数的光谱模型符合乘幂的形式,波长指数(n)为1.61。后向散射系数的空间分布呈现近岸高值,外海低值的特点。后向散射系数与悬浮泥沙浓度存在良好的线性回归关系,决定系数(R2)为0.707 2。【结论】水体的后向散射系数可用于水体悬浮泥沙浓度的遥感反演。     

湛江湾夏季陆源入海氮磷污染物浓度、组成和通量

【目的】研究夏季湛江湾陆源溶解态氮(TDN)和溶解态磷(TDP)入海污染物浓度、组成和入海通量特征。【方法】根据2018年夏季(7月)湛江湾陆源TDN和TDP入海污染物现场调查,进行实验室分光光度法分析。【结果】湛江湾夏季陆源TDN和TDP平均浓度分别为(366.87±400.61)和(28.60±37.52)μmol/L;溶解态无机氮(DIN)和溶解态无机磷(DIP)平均浓度分别为(60.90±41.81)和(20.28±34.42)μmol/L;溶解态有机氮(DON)和溶解态有机磷(DOP)平均浓度分别为(305.97±413.96)和(8.32±13.54)μmol/L;夏季湛江湾排污口中TDN和TDP严重超标,大部分入海河口和排污口站位处于劣五类水质,主要位于南柳河、绿塘河和文保河入海河口。DON/TDN和DOP/TDP平均分别是83.4%和29.1%,DON和DIP分别是TDN和TDP的主要存在形态。TDN/TDP、DON/DOP、DIN/DIP平均分别是15.5±7.0、46.4±58.3、14.8±24.3,是导致湛江湾呈现氮限制重要原因之一。夏季湛江湾TDN、TDP输入通量分别为1617.73t和266.32t,其中遂溪河占比最高,分别为71.1%和58.8%【结论】湛江湾夏季陆源入海氮磷污染物浓度较高,氮磷比失衡,陆源污染物输入通量空间分布呈现西高东低特征,实现湛江湾近海水质根本改善必须加强陆源入海污染物控制。     

基于EMD方法的SAR海浪参数反演

【目的】采用经验模态分解(EMD)方法,基于SAR图像反演海浪参数。【方法】以东北太平洋两幅RADARSAT-2 SAR图像为例,利用谱方法和C波段地球物理模式函数(CMOD5)反演风场,在此基础上,对SAR图像进行EMD分解,得到5个波段的固有模态,由固有模态波长,结合波浪理论和风浪谱,得出研究海域波浪的主波周期和有效波高。【结果与结论】与浮标实测数据对比,反演主波周期偏差为1.9%和13.2%,有效波高偏差为12.2%和12.8%。SAR图像分解与海浪理论结合,为探测反演远海波浪信息提供了新方法。     

湛江港海域游泳动物群落结构及多样性分析

【目的】研究湛江港海域的游泳动物资源结构及多样性特征。【方法】根据2016—2017年湛江港海域4个季度的底拖网渔业资源调查数据,采用相对重要性指数(index of relative importance,IRI)、Margalef丰富度指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H')、Pielou均匀度指数(J)和ABC曲线(abundance-biomass comparison curve)分析该海域游泳动物的种类组成、优势种和多样性水平等群落结构特征。【结果】该海域共发现游泳动物173种,隶属于16目68科116属;其中鱼类种类数最多(98种,占总种类数的56.7%),以底层鱼类和暖水性鱼类为主;其次是甲壳类(66种,占38.2%),头足类最少(9种,占5.2%)。4个季节的优势种累计有11种(鱼类6种、甲壳类5种),其中条纹叫姑鱼(Johnius fasciatus)是春、夏、秋3个季节的共同优势种。从时间维度上看,秋季的H'、D均为最高,而春季的J最高;从空间维度上看,湛江港口门处S6站位多样性水平相对较高。ABC曲线结果显示,湛江港海域游泳动物群落在冬季受干扰程度高于其它3个季节。【结论】湛江港海域游泳动物种类丰富,其中鱼类是主要的游泳动物类群。     

秋季雷州半岛近海营养盐和叶绿素a浓度空间分布及其相互关系

【目的】研究秋季雷州半岛海域东西部水体营养盐和叶绿素a(Chl-a)空间变化特征及其相互关系。【方法】根据2017年10月(秋季)的现场调查资料,分别采用镉铜柱还原-重氮偶氮法、重氮偶氮法和硅钼蓝法测定硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐,以及萃取荧光法测定Chl-a浓度,深入探讨雷州半岛Chl-a浓度空间变化的调控机制。【结果】2017年秋季,研究区域近岸Chl-a及营养盐浓度大致呈现近岸高离岸低的分布特点;雷州半岛东部海域与西部海域相比,Chl-a浓度、DIN、Si O32-,nDIN/nP比较高,而nSi/nDIN和PO43-在西部略高于东部;营养盐对浮游植物生长的可能限制因子分析结果,在雷州半岛东西部环境因子对Chl-a浓度的影响程度不同,其中盐度和亚硝酸盐是影响Chl-a浓度的主要因子。在浮游植物生长的限制因素方面,雷州半岛东部海域表现为明显的磷限制,西部海域表现为明显的氮限制。【结论】秋季调查海域营养盐和Chl-a结构变化主要受海域水文情况(河流径流,潮汐类型)和人类活动的影响。调查海域东部受到河流径流和不规则半日潮的影响,营养盐、Chl-a浓度以及营养盐比值(PO43-和nSi/nDIN除外)都比较高。西部海域由于河流径流量小、人类活动较少以及受到规则的全日潮的影响,营养盐、Chl-a浓度以及营养盐比值含量较低且分布较均匀。     

基于几何光学模型的人工林叶面积指数遥感反演

 MODIS等全球叶面积指数(LAI)产品空间分辨率偏低(250m~7km),不能满足高空间分辨率遥感应用的需求。为获取大区域高空间分辨率LAI,有必要对物理模型用于高空间分辨率遥感影像LAI反演的可行性进行探讨。本文基于4-scale模型LAI反演算法,以甘肃省张掖为研究区,利用TM 影像实现研究区人工林LAI反演。反演算法考虑了反射率入射-观测角度对LAI与植被指数关系的影响和植被冠层尺度的集聚程度。利用地面实测LAI数据对反演结果进行验证与分析,并与NDVI经验模型进行对比,同时分析LAI反演结果对波段反射率敏感性。结果表明: 4-scale模型LAI反演结果与实测LAI一致性良好(R²=0.67,RMSE=0.50),且优于NDVI经验模型(R²=0.59,RMSE=0.67);当LAI大于2时,4-scale模型LAI反演算法误差小于NDVI经验模型,能有效避免植被指数的饱和现象;红光波段反射率减小时,引起4-scale模型LAI反演结果的变化幅度比其增大时更高,且影响程度大于近红外波段反射率。研究表明,4-scale 模型LAI反演算法可用于TM数据反演人工林LAI,模型应用普适性较强。     

北部湾北部环流的季节特征

【目的】研究北部湾环流的季节变化特征。【方法】利用2017–2018年防城港近岸海域4个航次的海流实测资料,结合卫星遥感海表温度数据和HYCOM海流再分析数据,分析北部湾环流的季节变化。【结果与结论】1)观测期间余流方向与风向基本一致,表现出风海流特征;2)夏季北部湾北部存在高温水团,余流受风生流和密度流的共同作用,密度流流速约为10cm/s;3)4个季节北部湾均为逆时针环流形态,主要受潮致余流、风生流和密度流的影响;4)冬季北部湾海域总体呈逆时针环流,但在防城港以东至北海的外海海域出现顺时针环流。     

2018年春季福建近海浮游植物群落结构变化

【目的】研究2018年春季福建近海浮游植物群落结构变化。【方法】分别于2018年4月和5月对福建近海进行综合性调查,分析福建近海春季赤潮原因种的演替、浮游植物分布情况和群落结构变化。【结果与结论】2018年4-5月,福建附近海域从中肋骨条藻和东海原甲藻双相赤潮变为东海原甲藻单一赤潮,赤潮数量级10~6～10~7cells/L;赤潮附近海域的浮游植物多样性指数较低;表中层细胞丰度变化差异大,底层丰度变化差异小。浮游植物优势种群由硅藻为主向甲藻为主演替。     

近海水质综合评价模型的构建及其应用——以九龙江口为例

【目的】研究水质质量综合评价模型的构建及应用。【方法】根据我国近海海洋环境监测指标和《国家海水水质标准》,运用PCA法,构建近海水质质量的综合评价模型,并给出四类水质综合指数F的量化区间值。【结果】在九龙江及毗邻海域,利用该评价模型开展示范应用研究,计算并绘制水质质量F值的空间分布和平面分布,筛查出污染的关键区域和指标,九龙江口水质质量综合指数F值区间为-1.875～2.570,以三类或四类为主。【结论】评价结果较好反映了九龙江口水质环境实际情况,水质质量综合评价模型可为该海域海洋环境综合治理及利用提供参考。     

An Approach to Improving the Retrieval Accuracy of Oceanic Constituents in Case Ⅱ Waters

In the present paper, a method is proposed to improve the performance of Artificial Neural Network(ANN)based algorithms for the retrieval of oceanic constituents in Case Ⅱ waters. The ANN-based algorithms have been developed based on a constraint condition, which represents, to a certain degree, the correlation between suspended particulate matter(SPM)and pigment(CHL), coloured dissolved organic matter(CDOM)and CHL, as well as CDOM and SPM, found in Case Ⅱ waters. Compared with the ANN-based algorithm developed without a constraint condition, the performance of ANN-based algorithms developed with a constraint conditions is much better for the retrieval of CHL and CDOM, especially in the case of high noise levels; however, there is not significant improvement for the retrieval of SPM.     

An Approach to Improving the Retrieval Accuracy of Oceanic Constituents in Case Ⅱ Waters

1　Introduction　At present ,theretrievalofoceanicconstituentsfromoceancolourmeasurementsinCaseⅡwatersisoneofthemajorchallengesinoceancolourstudy(IOCCG ,2 0 0 0 ) .TheconstituentspresentinCaseⅡwatersaregenerallydividedintothreetypes :chloro phyll (CHL) …     

Improvement of mono-window algorithm for retrieving land surface temperature from HJ-1B satellite data

The thermal infrared channel (IRS4) of HJ-1B satellite obtains view zenith angles (VZA) up to ±33°. The view angle should be taken into account when retrieving land surface temperature (LST) from IRS4 data. This study aims at improving the mono-window algorithm for retrieving LST from IRS4 data. Based on atmospheric radiative transfer simulations,a model for correcting the VZA effects on atmospheric transmittance is proposed. In addition,a generalized model for calculating the effective mean atmospheric temperature is developed. Validation with the simulated dataset based on standard atmospheric profiles reveals that the improved mono-window algorithm for IRS4 obtains high accuracy for LST retrieval,with the mean absolute error (MAE) and root mean square error (RMSE) being 1.0 K and 1.1 K,respectively. Numerical experiment with the radiosonde profile acquired in Beijing in winter demonstrates that the improved mono-window algorithm exhibits excellent ability for LST retrieval,with MAE and RMSE being 0.6 K and 0.6 K,respectively. Further application in Qinghai Lake and comparison with the Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) LST product suggest that the improved mono-window algorithm is applicable and feasible in actual conditions.     

雷州半岛东部近岸海域大型底栖甲壳动物群落结构及其影响因子

【目的】研究雷州半岛东部近岸海域大型底栖经济甲壳动物的群落结构及其影响因素,为甲壳类资源评估与合理利用提供参考依据。【方法】于2016年4月至2017年2月按季度在该海域开展4个航次的渔业资源底拖网调查,采集经济甲壳动物样品,并进行分类鉴定,同时采集环境数据。采用聚类分析和冗余分析(RDA),评价该海域不同季节甲壳动物群落结构特征及其与环境因子的关系。【结果】共有甲壳动物98种,隶属2目24科43属;全年优势种有变态蟳(Charybdis variegata)、哈氏仿对虾(Parapenaeopsis hardwickii)和须赤虾(Metapenaeopsis barbata)等10种;各季节丰富度指数(D)、多样性指数(H′)、均匀度指数(J′)均以夏季最高,冬、春季次之,秋季最低;各季节均可划分为两个群落(Anosim test:0.579相似文献   

Comparison of retrieving methods of ocean wave periods from satellite altimeter with buoy measurements

For validating the results of retrieved mean wave period, four empirical algorithms established previously are introduced. Based on the data of over five years derived from TOPEX satellite altimeter for the entire East China Sea, ocean wave periods were calculated and statistical comparison among them was performed. The retrieved mean wave period obtained with our new distribution parameters showed better agreement with the wave period TB measured by buoy than that calculated by other three algorithms. The difference between the mean values of and that of TB is 0.16 s and the RMSE (root mean square error) of is the lowest value (0.48).     

一种湿地河流叶绿素a遥感反演方法

叶绿素a作为一项重要的水质安全评价指标,其浓度的准确监测对水产行业发展、水生态系统平衡和人类饮水安全等有着重要意义。随着对地观测卫星传感器空间和光谱分辨率的提高,遥感技术在河流水质时空变化监测中发挥着越来越重要的作用。本文以新疆巴音布鲁克湿地河流水体为研究对象,同步采集了水体反射光谱和水样,并在实验室对叶绿素a、浊度等水质参数进行测定。首先,基于光谱波段对叶绿素a浓度的敏感性分析,构建了多种光谱指数模型;然后,提出以4.50 mg/m³作为水体叶绿素a浓度分级阈值,利用三波段半分析模型因子D3B与叶绿素a的线性关系建立水体叶绿素a浓度分级标准,进而对比评估了11种经验、半分析模型分别在全部样本数据集和两级叶绿素a浓度数据集中的精度表现;其次,根据各模型精度结果选用三波段半分析模型D3B和蓝绿波段比模型OC₂V4,组成叶绿素a分级反演算法OC₂-D3B,其精度（R²=0.96,RMSE=0.32 mg/m³,MAE=0.24 mg/m³,MRE=5.71%）相比以上2种单一算法提高了50%以上;最后,本文利用Sentinel-2影像,对湿地河流水体叶绿素a浓度的空间分布特征和季节时序模式进行了分析,得到该水域夏季叶绿素a含量最高,春秋季次之,冬季最低的结论。此外,本研究还发现气温相比其他环境因子对水体Chl-a浓度的控制作用更加明显。     

基于反射峰面积的水体叶绿素遥感反演模拟研究

叶绿素浓度是水体富营养化状态的重要指标,也是水色遥感反演的水质参数之一。水体中叶绿素浓度的遥感反演主要是建立实测光谱和实测水质参数二者之间的关系模型,利用遥感影像进行叶绿素浓度的信息提取。传统的叶绿素浓度遥感反演受区域性和季节性的影响,反演精度不高,而且反演模型不具普适性,需对叶绿素光谱特征进行分析,建立高精度的反演模型。本文采用Hydrolight数据模拟了不同叶绿素浓度(1~200 µg·L^-1)的水体在可见光近红外的反射波谱曲线,通过分析叶绿素的光谱特征选取了特征波段或波段组合,并建立了叶绿素浓度反演模型。研究表明,除反射峰波长模型外,反射峰面积模型、三波段模型、红光线高度模型等均能较好地反演叶绿素浓度。在不同叶绿素反演模型中,除红光线模型外,最优的是反射峰面积模型,其决定系数为0.9689,反演误差为25.25 µg·L^-1;其次是三波段模型,其决定系数为0.9637,反演误差为10.66 µg·L^-1。究其原因,三波段模型考虑了水体中非色素悬浮物、黄色物质及水体后向散射对叶绿素浓度反演造成的影响;反射峰面积模型除此之外还综合考虑了叶绿素散射效率的影响。     

Retrieval of inherent optical properties of the Yellow Sea and East China Sea using a quasi-analytical algorithm

We tested and modified the quasi-analytical algorithm (QAA) using 57 groups of field data collected in the spring of 2003 in the Yellow Sea and East China Sea. The QAA performs well in deriving total absorption coefficients of typical coastal waters. The average percentage difference (APD) is in a range of 13.9%–38.5% for the total absorption coefficient (13.9% at 440 nm), and differences in particle backscattering coefficient bbp(λ) are less than 50% (in the case of the updated QAA). To obtain improved res...     

A new algorithm for sea-surface wind-speed retrieval based on the L-band radiometer onboard Aquarius

Aquarius is the second satellite mission to focus on the remote sensing of sea-surface salinity from space and it has mapped global sea-surface salinity for nearly 3 years since its launch in 2011. However,benefiting from the high atmospheric transparency and moderate sensitivity to wind speed of the L-band brightness temperature(TB),the Aquarius L-band radiometer can actually provide a new technique for the remote sensing of wind speed. In this article,the sea-surface wind speeds derived from TBs measured by Aquarius' L-band radiometer are presented,the algorithm for which is developed and validated using multisource wind speed data,including Wind Sat microwave radiometer and National Data Buoy Center buoy data,and the Hurricane Research Division of the Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory wind field product. The error analysis indicates that the performance of retrieval algorithm is good. The RMSE of the Aquarius wind-speed algorithm is about 1 and 1.5 m/s for global oceans and areas of tropical hurricanes,respectively. Consequently,the applicability of using the Aquarius L-band radiometer as a near all-weather wind-speed measuring method is verified.