基于GOCI影像的长江口及其邻近海域CDOM遥感反演及其日内变化研究

采用静止轨道海洋水色卫星（GOCI）数据对长江口及其邻近海域有色溶解有机物（CDOM）反演。以QAA-CDOM算法为基础,根据实测数据,利用BP神经网络模型来拟合QAA-CDOM算法中需要针对长江口水体进行优化的悬浮颗粒后向散射系数b_bp与吸收系数a_p的关系,从而准确估算CDOM的浓度。结果表明,反演结果准确度较高,平均相对误差为0.35。基于GOCI日内连续成像的优势,选取2014年3月15日8景GOCI影像,利用优化后的QAA-CDOM-BP算法,对长江口及其邻近海域CDOM的日内变化进行反演和分析,得到的变化规律如下:长江口及其邻近海域的CDOM日变化主要受潮流、长江径流等共同影响。长江口内CDOM浓度在涨潮期高于退潮期,由于受长江冲淡水的作用,CDOM从口外往外海区呈现逐渐递减趋势。     

长江口外海水中有色溶解有机物（CDOM）的光吸收特性

基于2008年5、11月2次调查数据,研究了长江口邻近海域水体有色溶解有机物（CDOM）的光吸收特性及其时空分布特征,探讨了CDOM含量、光谱斜率Sg值及其与特征波长下吸收系数a（440）的关系.结果表明,春季该海域有色溶解有机物的吸收系数a（440）的范围为2.232~8.671 m-1,平均值为4.523 m-1;秋季其吸收系数a（440）的变化范围为0.390~6.135 m-1,平均值为2.209 m-1.该水体CDOM吸收曲线基本呈指数衰减趋势.在400~440 nm波段内,春季其光谱斜率Sg值范围为0.002 0~0.014 2 nm-1,平均值为0.008 7 nm-1秋季的介于0.020 8~0.052 6 nm-1之间.平均值为0.037 5 nm-1.同时有色溶解有机物吸收系数a（440）与Sg值存在着较显著的负相关关系.     

基于CDOM吸收系数的长江口DOC浓度反演模型的优化

卫星遥感的边缘海溶解有机碳(DOC)的时空分布对于厘清区域和全球碳循环具有重要意义。有色溶解有机物(CDOM)吸收系数[a_g(λ)]被广泛应用于构建边缘海DOC的卫星反演模型。不同的研究选择不同波长的a_g(λ),而不同波长的选择是否影响DOC反演结果的准确度却未见报导。针对此问题,本文以长江口为例,以2017年冬季、春季和夏季的调查数据为基础,探讨如何选择合适波长的a_g(λ)用于优化边缘海DOC的反演模型。首先,通过分析不同波长的a_g(λ)和DOC的相关性显示,当波长在250～385 nm时,a_g(λ)和DOC浓度呈现良好的线性关系(r~(2 )=0.67±0.01),DOC的均方根误差(RMSE=(25.1±0.5)μmol·L~(-1))也较小;随着波长的增大,两者之间的相关性急剧减弱,对应的RMSE也急剧增大。因此,DOC的反演宜选择波长小于385 nm的a_g(λ)。其次,通过分析a_g(λ)随波长的对数衰减关系显示,紫外波段的衰减速度通常要快于可见光波段。当以可见光波段的数据来拟合建立a_g(λ)随波长的对数衰减公式时,该公式可延伸用于估计波长大于380 nm的a_g(λ),其产生的误差通常在±5%以内;而对于波长小于380 nm的a_g(λ)则往往产生较大低估,且低估程度随波长减小而增大。因此,对于目前的水色卫星(未包含紫外波段),当使用可见光波段的遥感反射率[R_(rs)(λ)]通过GSM、QAA等模型进行反演时,对于波长大于380 nm的a_g(λ)的反演结果的置信度较高。综合上述分析,选择波长380～385 nm的a_g(λ)来构建长江口DOC的反演模型有利于降低反演结果的系统误差。长江口作为全球边缘海的典型代表,本研究的结果对于优化全球边缘海的DOC反演模型具有重要的指示意义。     

长江口及其邻近海域铬的行为

作者于1985年8月,11月,1986年3月及1987年4月进行长江口海域铬的形态调查,表明该海域铬的分布趋势是江口高、外海低,并随离岸距离的增加而递减。枯水期,在3l°30′N附近出现外海低铬水舌向岸方向延伸。颗粒铬Cr(P)是铬的主要存在形态,但在夏季则是总溶解铬Cr(S)和三价铬Cr(Ⅲ)为主要存在形态。六价铬Cr(VI)占Cr(T)比率很低,所以是最次要形态,而Cr(Ⅲ)在溶解态中则是主要形态。黄浦江水中Cr(VI)含量要高于长江水,说明黄浦江存在着明显的铬污染。夏、秋季长江口物理、化学条件剧变时发生颗粒铬的迁移。     

长江口及其邻近海域的赤潮现象

根据东海监测中心１９８６￣１９９３年所累积的赤潮资料的统计分析，概述了长江口及其邻近海域的赤潮分布区域，赤潮发生规模、时间、频率、生物种类和发生赤潮时海水盐度、温度、ｐＨ、ＤＯ等环境因子的变化规律。     

长江口及其邻近海域溶解氧的分布变化

海水中的溶解氧与水体中动植物的生长有着密切关系(陈国珍,1961)。溶解氧和氧饱和度的资料对估计水体生产力和评价水体的有机污染状况具有重要意义。 本调查海区位于30°20''-32°00′N,124°00′E以西至长江口及其沿岸,地貌和水动力学均较为复杂。长江等水系终年输人淡水,在丰水期几乎影响到整个调査海区;东海沿岸流和合湾暖流的侵入导致调查海区溶解氧的分布变化较为复杂。我们于1985年8,11月和1986年1，5月对该海区进行了包括溶解氧在内的综合调查。共设6个断面50个调查站(图1),分层采样,沿用 Winkler法进行溶解氧测定,结合同期水文、生物调查资料,研究了溶解氧的分布特征。     

海洋CDOM光吸收研究中若干问题的探讨

本文结合在厦门湾的现场调查和实验室分析，对目前海洋CDOM研究中的若干问题，从空白扣除、吸收系数和光谱斜率S值的估算方法、不同粒径滤膜对CDOM光学性质的影响等方面进行了探讨，并就河口混合过程中S值理论保守行为的判断进行了分析。结果表明，测定水样时，应以过滤后的纯水作为空白，CDOM的吸收系数应进行校正以消除样品中非CDOM信号的影响。进行CDOM的S值估算时，不论是高浓度的河流端还是低浓度的海端水样，当波长范围相同时，非线性回归所得S值均大于线性回归。当波长范围不同时，对任何一种回归方法，S值随长波区成分增多而降低，线性回归方法其降低程度尤其明显，总之波长范围对非线性回归处理的影响很小，S值通过对校正后的吸收系数进行非线性回归处理，同时波长范围选300—500nm较为适宜。决定河口混合时S值变化的因素不仅仅是河海两个端元CDOM的S值，还有它们CDOM浓度的相对大小，滤膜对近海Ⅱ类水域CDOM光吸收的影响是不可忽略的，以采用0．20μm左右的滤膜过滤水样为宜。     

长江口及其邻近海域富营养化状况评价

通过对长江口及其邻近海域生态环境参数的背景值(20世纪50-60年代)和现状值(1997-2003年)的比较,应用欧盟“综合评价法”对长江口及其邻近海域的富营养化状况进行了评价。结果表明,长江向长江口海域输送总氮和总磷通量持续增大,长江口及其邻近海域无机氮浓度持续增高而硅浓度持续下降,并由此导致N/P/Si比值的显著变化;该海域叶绿素a浓度持续增大,浮游植物群落结构也发生了显著变化;该海域底栖生物种类和生物量都大大减少,底层水低氧区面积也显著扩大;该海域赤潮事件无论是规模还是频率都大大增加,藻类毒素DSP/PSP贻贝传染事件也时有发生。综合以上4类评价因子的评价结果得出结论:长江口及其邻近海域属于富营养化“问题海域”,即有充分证据表明,人为的富营养化已经对长江口及其邻近海域的海洋生态系统造成不良干扰。     

湛江湾海域春季黄色物质光学吸收特性及遥感探测

黄色物质是水色遥感三要素之一,其生化保守性可很好地反映污染物的输运过程,近海二类水体黄色物质固有光学特性一直是国内外研究热点。湛江港湾是天然的深水港口,受港口运输业、近海钢铁、石化工业、城市生活及污水排放的影响,近年富营养化严重,港湾水质常呈四类甚至劣四类,研究该海域水体黄色物质光学特性对于研究二类水体固有光学特性及遥感探测均有重要意义。2017年5月开展了湛江湾海域黄色物质等要素调查研究,结果表明春季湛江港湾内a_g(355)在0.69~2.3 m~(-1)内,呈现由北向南、由西向东递减的趋势,光谱斜率S_(275~295)分布在16.15×10~(-3_~20.16×10~(-3)nm~(-1)范围,水平空间上大致呈现斑点状的分布,且表现为典型的陆源输入为主的来源特征。基于landsat-8 OLI波段,利用波段比值法构建了湛江港湾黄色物质反演模型,其相关系数可达到0.84,表明基于Landsat-8 OLI等卫星开展近海港湾黄色物质的遥感探测具有较高可行性。     

长江口邻近海域余流的基本特征分析

根据2005年7月、2005年11月和2006年5月在长江口及其邻近海域进行的大范围水文调查资料,深入分析该海域余流的平面分布,垂直变化,大、小潮变化,季节变化等特征。结果表明,所测区域影响余流的因素很多,有底形、斜压、径流量、风应力、底摩擦、台湾暖流、浙江沿岸流、江苏沿岸流以及各因素间的相互作用。     

长江口及邻近海域溢油实时预测研究

使用国际上最新发展起来的基于半隐式有限元法的SELFE模型,建立了1个采用非结构网格系统的三维风海流、潮流和斜压流耦合的长江口及邻近海域水动力模型.利用欧拉-拉格朗日和随机走动理论,在三维水动力模型的基础上研发了考虑溢油蒸发过程和波浪效应的三维溢油粒子扩散模型,结合实时预报的风场和相应的海浪场数据,形成了1个适用于本区...     

大风事件对长江口及邻近海域海-气CO2通量的影响

依托2017年8月23日至2017年9月6日在长江口及邻近海域连续走航测得的二氧化碳分压(pCO₂)值,结合温度、盐度、溶解氧等数据,阐述该海域pCO₂的分布特征,并利用一次大风事件前后一个断面的重复观测数据,讨论天气事件对长江口海-气CO₂通量的影响。夏季长江口及邻近海域表层海水pCO₂范围为145~929 μatm,总体呈近岸高远岸低的分布特征,在受长江冲淡水影响的区域,海表pCO₂较低,整体表现为大气CO₂的汇。大风事件(最大风速达9.7 m·s^-1)加强了水体的垂直混合,导致近岸区域从大气CO₂的弱源变为强源(CO₂通量从0.2±1.9上升到 55.0±12.4 mmol·m^-2·d^-1),而远岸区域的碳汇略有加强(CO₂通量从-12.7±2.3变为-16.8±2.5 mmol·m^-2·d^-1)。因此,在估算东海海-气CO₂通量时,台风、冷空气等短时间尺度天气事件的影响也不容忽视。     

夏季长江口外海区域上升流现象的数值研究

基于Blumberg等(1996)的ECOMSED模式,对长江口外海区域夏季的上升流现象进行了数值模拟.模式综合考虑径流,风应力,环流,热通量和M_2,S_2,K_1,O_1四个主要分潮的作用,从而提高长江口外海区域上升流模拟的准确性和可靠性,并通过各种控制实验分析了其动力机制,进一步说明本区域影响上升流的主要因子.数值实验表明,长江口外水下河谷的南边(杭州湾口门中心东侧),上升流主要是由向北流动的台湾暖流通过底Ekman效应和陆坡的抬升共同作用产生的.夏季偏南风对长江口外水下河谷西侧上升流的产生有一定影响,但作用不大.此外,潮汐潮流对上升流的产生也起着一定的作用,但在本文关注的上升流区潮作用影响不大.     

长江口及邻近海域有色溶解有机物的分布及河口混合行为的季节变化研究

于2019年3月、7月和10月对长江口及邻近海域有色溶解有机物(CDOM)的分布及河口混合行为进行分析研究。通过对盐度、吸收光谱斜率S_275～295、吸收系数a_CDOM(355)以及叶绿素a的分析发现,在河口内低盐度区,7月淡水流量大,陆源输入量最大,a_CDOM(355)值最高,3月CDOM来源主要受陆源输入和浮游植物生产活动的影响,a_CDOM(355)值较10月高;在口外高盐度区,3月和7月的a_CDOM(355)值相近,均低于10月,CDOM分布主要受浮游植物生产活动的影响。利用三维荧光光谱−平行因子分析方法共鉴定出4个荧光组分：类蛋白质组分C1(280/330 nm)、类腐殖质组分C2(300/350 nm)、类腐殖质组分C3(260/465 nm)和类腐殖质组分C4(320/410 nm)。在3月、7月及10月,4个荧光组分强度由长江口内到口外呈递减趋势,受陆源输入和浮游植物生产活动的影响,平均荧光强度的季节变化总体上来说,由大到小依次为7月、10月、3月。3个季节CDOM荧光组分均存在偏离理论稀释线的现象,说明CDOM的来源(陆源输入、沉积物再悬浮和现场生物活动)和去除(被颗粒物吸附、光降解和细菌降解)机制复杂多变,揭示了长江口区域CDOM在不同时空下的不保守混合行为。     

2009年初夏长江口及毗邻海区表层浮游植物群落结构的色素表征

2009年6月对东海表层海水光合色素进行了高效液相色谱(HPLC)分析,通过藻类色素化学分类分析软件Chemical Taxonomy(CHEMTAX)获得了不同浮游植物对叶绿素a的贡献,研究了表层浮游植物群落结构的组成.结果表明:表层浮游植物的生物量与群落组成受温度、悬浮物质量浓度、营养盐等环境因素的影响,在水平分布...     

夏季长江口及邻近海域水母类生态特征研究

利用2003年6月和2006年6月在长江口及邻近海域进行的两次大面调查所采集的浮游动物网采样品,对长江口及邻近海域水母类的种类组成、优势种、数量分布及生态类群等进行了探讨。结果表明:研究水域共记录水母类77种,其中水螅水母60种,管水母12种,钵水母1种,栉水母4种。优势种有:五角水母(Muggiaea atlantica),双生水母(Diphyes chamissonis),拟细浅室水母(Lensia subti-loides),四叶小舌水母(Liriope tetraphylla),两手筐水母(Solmundella bitentachlata),嵊山秀氏水母(Sugiura chengshanense)和瓜水母(Bere cucumis)等。其中水螅水母类的优势种存在较大的年际变化,2003年为嵊山秀氏水母,2006年为四叶小舌水母和两手筐水母。研究水域内水母类平面分布不均匀,2003年平均丰度为13.3个/m3,除在长江口外存在一个由河口低盐种贝氏拟线水母(Nemopsis bachei)大量聚集形成的高值区外,在舟山群岛南部还存在一个密集中心;2006年水母类丰度略有上升,平均丰度为16.0个/m3,与2003年相比,其密集中心向东北部偏移。2006年6月研究海域温、盐较2003年同期均大幅升高是造成两航次优势种类更替及水母类分布变化的主要原因。     

长江口及邻近海域营养盐四季分布特征

利用2006年夏、冬季,2007年春、秋季四个航次营养盐调查数据,分析了硝酸盐(NO3)、亚硝酸盐(NO2-)、铵盐(NH4+)、活性磷酸盐(PO43-)和活性硅酸盐(SiO32-)四季大面及典型断面(M1、M4、O6断面)分布特征.结果表明:营养盐大面基本呈西高东低分布趋势,NO3-、PO43-和SiO32-,在长江...     

长江口及其邻近海域水螅水母纲新种和新记录记述

长江口及其邻近海域水螅水母纲有49种,隶属于26科,34属,其中有2个新种:瓣高手水母(Bougainvillia lamellata n.sp.)、单管玛拉水母(Malagazzia monocanalis n.sp.)和2种我国新记录:橙黄高手水母(Bougainvillia aurantiaca Bouillon,1980)、玫瑰太阳水母[Solmaris rhodolma(Brandt,1838)],此外,我国记载的束状高手水母[Bougainvillia ramosa(van Beneden,1844)]订正为鳞茎高手水母(B.muscus(Allman,1863)).     

长江口及其邻近海域营养盐的分布特征和输送途径

根据黄海、东海的最新现场调查资料,探讨了长江口及其邻近海域营养盐分布特征与输送途径.调查结果表明,在长江口以东及其东北部海域终年存在一个范围很大的营养盐高值区.分析表明,这些营养盐主要来自长江冲淡水的扩展及苏北沿岸流的输送.此外,还获得了1998年长江流域特大洪水期间,迄今被观测到的长江冲淡水中营养盐的最大扩展范围.     

基于综合指数法的长江口及其邻近海域水质环境综合评价

根据1998-2006年在长江口及邻近海域监测得到的水质要素数据,利用层次分析法(AHPM)和主成分分析法(PCAM),建立了该海域水质环境综合评价指标体系,并计算得到2006年长江口及邻近海域水质环境综合指数及其分布状况,分析了不同分区水质环境综合指数的变化趋势.结果表明:(1)与等指标权重相比,通过监测数据赋予各个...