基于光学遥感的安达曼海内孤立波传播速度特性研究

安达曼海内孤立波非常活跃且错综复杂,传播速度是内孤立波的重要特征参量,本文采用光学遥感手段建立了内孤立波传播速度的计算方法。收集并处理大量Terra/Aqua-MODIS遥感图像,利用两景图像追踪同一内孤立波与同一激发源产生的内孤立波波群两种方法定量研究安达曼海内孤立波传播速度。研究结果表明:安达曼海内孤立波传播速度在0.5～2.7 m/s之间,内孤立波传播方向主要受海底地形的影响,传播速度大小在传播过程中随水深变浅而呈减小的趋势,在深水区传播速度大小还呈现出季节性差异。     

基于遥感图像的南海北部内孤立波及相互作用研究

本文通过对卫星遥感图像中的内孤立波及相互作用现象进行统计分析,讨论了南海北部内孤立波及相互作用现象的时空分布特征,验证了利用卫星遥感图像反演内孤立波振幅和传播速度以及研究内波相互作用现象的可行性。统计结果表明,南海北部的内孤立波主要集中在东沙群岛以及海南岛南部,内波相互作用主要集中在东沙岛西北部以及海南岛南部。本文对此给出解释:内波传播至东沙岛附近发生绕射,绕射的内波分裂成两列后以不同的传播方向继续向西传播,相遇并发生相互作用;内波在海南岛浅滩处发生反射,与后续传来的内波发生相互作用。同时,本文利用Korteweg-de Vries (KdV)方程和Benjamin-One(BO)方程,结合观测数据,对内波振幅和传播速度进行了反演实验。反演所得的内波振幅和传播速度与南海北部实际内波振幅和传播速度相近。     

光滑表面内孤立波光学遥感图像的实验研究

基于光学遥感图像的内孤立波参数反演是一项重要的工作。本文在实验室条件下提出一种新方法用于模拟光滑表面情况下内孤立波的光学遥感成像。基于二维内波水槽、LED平板面光源和CCD相机搭建仿真光学遥感系统探测内孤立波。水平表面的光学遥感图像和垂向内孤立波传播图像被同时探测,旨在探讨在光滑表面下,光学遥感与内孤立波的响应。结果表明,内孤立波传播经过时,CCD1相机获得暗纹,暗纹的特性随光源入射角的变化而变化。光学遥感特征参数和垂向波要素相对应。实验还显示光学遥感图像的暗纹宽度与内孤立波的半波宽度在不同内孤立波振幅下呈现正相关关系。该系统有着现象清晰,重复性高的优点,为定量研究光学遥感成像机理提供科学依据。     

基于多源卫星遥感数据的安达曼海及其邻近海域内波分布特征分析

安达曼海是内波频繁发生的海区之一,对其内波的研究是当今海洋研究的热点。本文利用2013—2016年间覆盖整个安达曼海的3 000多幅Terra/Aqua MODIS、GF-1、Landsat-8、Sentinel-1 等卫星遥感图像,从中提取和解译了内波波列线和波向信息,得到安达曼海海洋内波的时间分布特征,并绘制了内波空间分布图。结果表明,安达曼海及其邻近海域内波主要出现在4个区域:苏门答腊岛以北海域、安达曼海中部海域、安达曼海北部海域以及尼科巴群岛以西海域,尺度较大的内波主要分布在苏门答腊岛以北海域和安达曼海中部海域。在时间分布上,2013—2016年间安达曼海内波的年发生次数相近;在热季、雨季及冬季遥感都能观测到内波的发生;2-4月遥感观测到的内波最多,其次为8、9月,7月遥感观测到的内波较少,这可能是由于雨季光学影像受云影响,安达曼海海域晴空影像过少造成,还需要借助更多的遥感影像进一步证明。在波向上,安达曼海多数内波向岸传播,在苏门答腊岛北部、安达曼海中部海域,内波向东或向东南传播;在安达曼群岛东部,内波向东传播,传播一定距离后与海底地形交互作用,一部分继续向前传播,一部分产生反射,向西南方向传播至安达曼群岛;在尼科巴群岛以西海域,内波由尼科巴群岛向孟加拉湾传播。     

南海几种海面风应力资料的比较分析

利用卫星遥感（ERS1、ERS2）资料、综合海洋大气资料集（COADS）资料、Hellerman与Rosenstein客观分析资料，提取南海海面风应力因子进行比较分析，发现遥感资料与其他两种资料相比，具有分辨率高、量值合理的特点，建议在研究南海海面风应力气候学特征及季节变化规律，尤其是中、小尺度涡旋时采用遥感资料。     

Comparison among four kinds of data of sea surface wind stress in the South China Sea

By using remote sensing (ERS) data, FSU data, COADS data and Hellerman & Rosen-stein objective analysis data to analyze the sea surface wind stress in the South China Sea, it is found that the remote sensing data have higher resolution and more reasonable values. Therefore we suggest that remote sensing data be chosen in the study of climatological features of sea surface wind stress and its seasonal variability in the South China Sea, especially in the study of small and middle scale eddies.     

基于Sentinel-3载荷OLCI和SRAL数据的内波同步探测研究

The ocean and land color instrument(OLCI) and synthetic aperture radar altimeter(SRAL) installed aboard the Sentinel-3 satellite have been in orbit for operational uses. In this study, data collected from Sentinel-3 are used to investigate internal waves in the South China Sea. An internal wave is detected using an OLCI image with a resolution of 300 m, and an analysis was performed with a quasi-synchronous moderate-resolution imaging spectroradiometer(MODIS) image. The opposite characteristics of OLCI and MODIS images of the same internal wave are explained by the critical angle in brightness reversals. The unique observational geometry of the OLCI image and its influence on observations of internal waves are discussed. The distribution of σ0 and sea surface height anomalies(SSHAs) induced by internal waves are studied using SRAL records. The σ0 records of SRAL occasionally show less sensitivity to the modulation of internal waves, which may be attributed to the observational geometry, while SSHAs show obvious variations. The synchronous pairing of OLCI images and SRAL records are analyzed to extract the three-dimensional sea surface signatures induced by internal waves. The analysis demonstrates that the profile of SSHAs in the surface shows an opposite phase to the profiles of internal waves in the ocean. The opposite phase relationship, observed in the remote sensing view, is also confirmed with a laboratory experiment.     

南黄海油气遥感异常的稳定性与可靠性及油气评价

海洋油气遥感异常除了受油气地质条件控制外,还受到海流、潮汐、气象、海底地形、陆源物质、海洋生物等影响和干扰,为此,我们用相同处理模式,对南黄海不同时相MODIS数据进行了油气遥感异常的稳定性对比研究,并同周围已知海陆油气田作了对照比较。可以确定,海洋油气遥感技术的主要干扰为云层气候,其次是海流、潮汐,它可以有条件地有效揭示海域油气遥感异常。用经济实用型海上油气遥感技术处理解释的2002年3月7日的MODIS油气遥感异常是可信的,它正确反映了南黄海及其周围海域的油气田分布,可以作为海上油气勘探预测选区评价的依据。用相邻油气田的产能类比法估算,南黄海盆地是一个以勘探中、上古生界大—中型油气田为主,兼探白垩-第三系小油气田,可能发现2~3个中、上古生界大—中型油气田的油气勘探远景区。     

卫星遥感预测南黄海盆地油气远景

为了预测南黄海盆地油气远景,利用卫星遥感对东海陆架盆地进行海面温度测量。东海陆架盆地已知油气远景区与卫星热红外温度异常区具有原地重复性,与水气界面CH4含量曲线及海底化探异常吻合程度很好。南黄海盆地卫星遥感海面温度异常区沿南北向 (123o30′) 呈带状分布,与航磁解释出的南北向分布的东部鼻状隆起吻合较好。由于温度异常区主要分布在南黄海盆地东部鼻状隆起的南北端,故推测东部鼻状隆起的南北端具有较好油气远景。     

南海北部陆架区内孤立波向岸传播过程研究

南海北部是全球海洋中内孤立波最强和最为活跃的海域。然而,内孤立波在传入陆架区后,其形态发生显著变化,其传播演变过程表现出高度的复杂性。本研究综合卫星图像和数值模式手段研究了内孤立波在向岸传播过程中的空间变化特征。可见光卫星图像研究结果显示,南海北部陆架区存在三种形态的内孤立波,分别为第一模态下凹型内孤立波、第一模态上凸型内孤立波和第二模态内孤立波。受水深和层结变化的控制,它们的分布区域显著不同。基于MITgcm的数值模拟研究表明,上凸型内孤立波由第一模态下凹内孤立波经过极性转换过程发展而来,而第二模态内孤立波由第一模态下凹内孤立波与急剧变浅地形相互作用而产生。     

南黄海透明度的时空分异特征及影响因素分析

水体透明度(Zsd)是评价水质状况的重要光学参数.本文针对南黄海海域,面向MODIS传感器校正了Zsd遥感反演模型,进而利用MODIS近20年(2002-2020年)数据分析了南黄海Zsd的时空变化特征及其驱动力,结果显示:建立的Zsd反演模型具有良好的精度(决定系数为0.91,均方根误差为1.69 m,平均相对误差绝...     

MODIS和GOCI卫星遥感反射率产品在浑浊海区交叉检验分析

对Geostationary Ocean Color Imager(GOCI)和Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)传感器在中国渤海辽东湾海区的卫星大气校正算法开展评估工作。主要对比了GOCI和MODIS的412 nm,443 nm,488 nm,547 nm,678 nm波段的遥感反射率(Remote Sensing Reflectance:Rrs)。结果表明:GOCI的去云算法较严格,在卫星有效数据覆盖率方面差于MODIS;遥感反射率产品比对结果表明:GOCI和MODIS的遥感反射率产品有较好的线性相关,且GOCI反演值大于MODIS反演值;分区域的对比结果表明,MODIS和GOCI的遥感反射率差异随着水体的浑浊度增加而增大,GOCI需要开发适用于近岸水体的大气校正算法。     

南海岛礁遥感影像大气校正算法研究

针对目前传统大气辐射传输模型使用时难以确定气溶胶光学厚度的问题,提出一种仅依靠影像自身信息的大气校正算法,该算法针对南海水域清澈的特点,将暗像元法和大气辐射传输模型相结合,通过暗像元匹配和迭代运算确定气溶胶.实验结果表明:该算法与Sen2cor算法相比大气校正后的地物剖面光谱曲线基本一致,校正后影像能够反映出水深与蓝绿...     

浒苔灾害卫星遥感应急监视监测系统及其应用

2008年夏季黄海、东海突发的罕见的浒苔自然灾害直接危及青岛近海环境和2008北京奥运会青岛帆船比赛的举办,国家卫星海洋应用中心按应急与业务运行兼容需求,在"HY-1"卫星地面应用系统、国家MODIS数据共享平台、海上溢油卫星遥感系统等基础上及时构建了浒苔灾害卫星遥感应急监视监测系统,利用国内外有限的17颗遥感卫星数据,实现了对此次浒苔灾害的大范围、全天候、全天时、多频次、多角度动态监测,及时得到了全面、准确、客观的信息,为国家海洋局应对浒苔自然灾害前线指挥部应急响应、决策指挥提供了有力、有序、有效的技术支持。主要描述应急监视监测系统的构建、运行和应用,为今后海洋灾害突发事件的应急提供参考和经验积累。     

基于支持向量机预测安达曼海南部内孤立波传播特性

内孤立波是发生在密度稳定层化海水中的一种特殊的海洋内波.预测内孤立波传播难度较大.本文提出了一种方法,利用美国麻省理工学院大气环流模型(MITgcm)的内孤立波模型计算了大量模拟数据,建立数据库.采用机器学习的方法,建立一个基于支持向量机(support vector machine,SVM)的安达曼海南部内孤立波传播...     

黄、东海边界悬浮物输运量的卫星遥感估算

利用2002—2015年的中等分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)第4波段反射率产品对黄、东海边界的悬浮物输运情况进行了分析, 同时利用黄、东海2003年现场实测的悬浮物含量数据和这期间准实时的MODIS影像数据, 建立了基于MODIS第4波段遥感反射率的悬浮物含量遥感反演模型。基于该模型, 反演黄、东海表层悬浮物浓度, 并计算悬浮物扩散面积。利用反演得到的表层悬浮物浓度和悬浮物浓度垂向预测模型, 获取垂直方向上的悬浮物浓度, 同时结合水深、扩散面积数据, 计算特定时刻水体中的悬浮物含量。利用插值方法获得整个输运过程中各时刻水体中的悬浮物的含量, 计算各个时刻悬浮物含量的总和作为悬浮物的输送量。对2002年10月至2003年4月黄海向东海的悬浮输送量进行估算, 估算结果为153Mt。     

季节性层结对孤立内波作用于圆柱载荷的影响

On the basis of Morison＇s empirical formula and modal separation method in estimating the force and torque exerted by internal solitary waves （ISWs） on a cylindrical pile, it is found that the loads exerted by the ISWs change largely in different seasons at the same site of the continental shelf in the South China Sea （SCS） even under the condition that the amplitudes of ISWs are the same. Thus, the effect of a seasonal water stratification variation on the force and torque exerted by the ISWs is investigated, and a three-parameter stratification model is employed. It is shown that the loads exerted by the ISWs depend largely on the wa- ter stratification. The stronger the water stratification, the larger the force and the torque; when the depth where the maximum thermocline appears is deepened, the force decreases but the torque increases; when the width of the thermocline is narrowed, the force increases but the torque decreases. The seasonal varia- tion of the force and the torque exerted by the ISWs in four seasons in the SCS is thus explained. Key words： internal solitary waves, force, torque, water stratification, South China Sea     

Retrieval of total suspended matter from MODIS 250?m imagery in the Bohai Sea of China

Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) on the Aqua and Terra satellites have unique advantages for monitoring coastal waters, owing to their high spatial resolution (250?m), short revisit period (1–2?days), and freedom from cost. An empirical retrieval model for concentration of total suspended matter (TSM) has been developed based on a statistical analysis of field surveys of TSM and remote sensing reflectance (R _rs) in the Bohai Sea of China. A robust linear relationship was established between the equivalent remote sensing reflectance (converting ASD-measured R _rs by spectral response function) in the 620–670?nm band (band 1) of MODIS and the concentration of TSM (R ²?=?0.95; n?=?27; RMS?=?0.512) acquired in August and September 2008. The model was validated via in situ measurements in September 2009, resulting in a mean relative error of 12.9?%. Then, the corresponding MODIS products of monthly average concentration of TSM were produced from January to December 2009. The distribution characteristics of TSM in the Bohai Sea of China are closely related with the spatial pattern and seasonal variability. This study demonstrates that the moderately high resolution of MODIS 250?m data is available for monitoring the transport and fate of materials in relatively smaller bodies of water.     

东海典型水体的黄色物质光谱吸收及分布特征

水体中的有色可溶性有机物(又称"黄色物质")是遥感监测水质分类的主要参数之一,研究其光谱吸收性质具有重要的实际意义。东海海区受长江冲淡水等陆源输入的影响,水体浑浊,光学性质复杂,以往对该区域CDOM吸收特征的研究相对较少。利用"九○八"我国近海海洋光学调查航次数据,获得了2006-2007年四个季节东海水体样品CDOM的光谱吸收数据,建立了包括杭州湾高浑浊水体、长江冲淡水、外海水体等东海不同水体类型的CDOM光谱模型及其典型波段的吸收系数分布情况。发现近岸受陆源输入影响大的海区其光谱性质与外海有明显区别,主要体现为近岸尤其在杭州湾附近站点短波段吸收系数值非常高,而且随波长增加吸收系数曲线衰减迅速,同时还有一定的季节变化,外海站点短波段吸收值则明显要低。这反映了CDOM的陆源输入特性,愈向外受到海水的混合稀释作用愈显著,验证了CDOM可以作为近岸海水水质监测的重要参数。对该海区内CDOM的实测荧光性质进行了相关分析,结果表明CDOM荧光与吸收系数之间有很好的线性相关关系,可以作为荧光方法遥感监测该海区CDOM的有价值的参考。     

黄东海表观光学量与固有光学量经验模式研究

表观光学特性和固有光学特性是海洋光学研究领域的两大主要研究内容。文中通过2003年黄东海试验和2007年908专项海洋光学调查所获取的表观光学参数中的遥感反射率Rrs(λ)、水下遥感反射率rrs(λ)、海水透明度Zs、下行辐照度漫衰减系数Kd(490)、固有光学参数中的后向散射系数bb(λ)和水体吸收系数a(λ),建立了区域性、季节性的表观光学量和固有光学量之间的经验模式,并对模式进行了误差分析和改进。