AMSR-E辐射计反演南大洋实时海面气温

利用中国南极第24次至第26次(2008年—2010年)考察获取的实测数据和AMSR-E辐射计亮温资料开展南大洋实时海面气温的反演研究,分析了AMSR-E的各通道亮温与海面气温的相关性,未发现与海面气温相关性较强的观测通道,相关性最高的是23.8GHz水平通道,相关系数为0.38。将实测数据与亮温资料进行数据匹配,得到有效的建模数据集,然后利用多元回归和神经网络两种方法建立海面气温实时反演模型。基于全通道多元回归建立了高纬、低纬海域AMSR-E亮温的反演模型,对反演结果利用实测数据进行验证,高纬海域反演的结果均方根差为0.96℃,相关系数为0.93;低纬海域反演结果均差差为1.29℃,相关性系数0.96。基于BackPropagation(BP)神经网络反演模型的反演结果均方根差为1.26℃,相关系数为0.98。     

热带印度洋黄鳍金枪鱼水平-垂直分布空间分析

为了解印度洋热带海域黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)延绳钓适宜渔获水温的等温线时空分布,分析黄鳍金枪鱼适宜的垂直和水平空间分布范围,采用Argo浮标剖面温度数据重构印度洋热带海域16°C和距海洋表层水温8°C(Δ8°C)的月平均等温线场,网格化计算了16°C和Δ8°C等温线深度值和下界深度差,并结合印度洋金枪鱼委员会(IOTC)黄鳍金枪鱼延绳钓渔业数据,绘制了16°C和Δ8°C等温线深度与月平均单位捕捞努力量的渔获量(CPUE)的空间叠加图,用于分析热带印度洋黄鳍金枪鱼中心渔场CPUE时空分布和高渔获率水温的等温线时空分布关系。结果表明,高值CPUE的分布表现出明显的季节性变化。16°C等温线,在东北季风期间,高值CPUE出现的地方深度值大多小于200m;西南季风期间,在15°—25°S深度可到达250m,在130—190m深度全年有高值CPUE集中出现,深度值超过300m的地方CPUE普遍较小。Δ8°C等温线,高值CPUE出现的地方深度值大多小于175m,主要在100—170m;西南季风期间,在15oS以南区域,150—300m深度,也有高值CPUE区域出现,全年深度值超过300m的地方CPUE普遍较小。全年在15oS以北纬向区域,高渔获率的垂直分布深度更加集中,在西南季风期间尤其明显。采用频次分析和经验累积分布函数计算其最适次表层环境因子分布,16°C等温线120—209m;Δ8°C等温线80—159m;与下界深度差:16°C等温线0—59m;海表以下8°C等温线50—119m。文章初步得出热带印度洋黄鳍金枪鱼中心渔场适宜的水平、垂直深度值分布区间,结果可以辅助寻找中心渔场位置,同时指导投钩深度,为热带印度洋黄鳍金枪鱼实际生产作业和资源管理提供理论支持。     

基于表层及温跃层环境变量的南太平洋长鳍金枪鱼栖息地适应性指数模型比较

为了量化比较海表层环境及温跃层环境对南太平洋长鳍金枪鱼渔场分布的影响程度;本研究采用2010-2012年南太平洋长鳍金枪鱼延绳钓渔船实际生产统计数据;结合卫星遥感所获取的海表面温度（sea surface temperature;SST）和海表面高度（sea surface height;SSH）数据以及Argo浮标所获取的温跃层上、下界水温和深度数据;运用外包络法分别构建了基于海表层环境变量、温跃层上界环境变量以及温跃层下界环境变量的3种栖息地适应性指数（habitat suitability index;HSI）模型。模型验证结果显示;基于海表层环境变量的HSI模型;HSI>0.6时所占产量比重为70.04%;投钩数量比重为70.86%;HSI>0.8时所占产量比重为24.92%;投钩数量比重为25.79%;基于温跃层上界环境变量的HSI模型;HSI>0.6时所占产量比重为82.17%;投钩数量比重为80.95%;HSI>0.8时所占产量比重为33.24%;投钩数量比重为32.69%;基于温跃层下界环境变量的HSI模型;HSI>0.6时所占产量比重为81.01%;投钩数量比重为81.54%;HSI>0.8时所占产量比重为43.51%;投钩数量比重为43.73%。研究发现;基于温跃层上界和下界环境变量的两个HSI模型预报精度明显高于基于表层环境变量的HSI模型;且基于温跃层下界环境变量的HSI模型预报精度高于基于温跃层上界环境变量的HSI模型。研究结果表明;相较于海表层环境;温跃层环境;尤其是温跃层下界环境特征对南太平洋长鳍金枪鱼资源分布的影响更为显著。     

南极磷虾资源丰度及其与海冰和表温的关系

根据2003—2010年南极磷虾48.2区产量数据结合该区域海冰和SST数据,分析了磷虾产量的时空分布,探讨了海冰和SST对南极磷虾资源丰度的影响。结果表明,48.2区的渔汛期为3—7月,主要作业时间为2—8月,产量约占该渔区年产量的99.3%。回归分析表明,磷虾CPUE变动与海冰和SST面积变化关系明显。磷虾CPUE与海冰总面积年间变化呈现显著的负相关(R=0.80),与海冰密集度为90%—100%的海冰面积负相关系数最大(R=0.84);年内变化关系则为一元二次多项式回归模型,CPUE随海冰面积的递增先增大后减小,与海冰密集度为60%—70%的海冰面积相关系数最大(R=0.94)。磷虾CPUE与SST为-2—3℃时的总面积年间变化负相关性不显著(R=0.46),但与SST为1—2℃时的面积呈现显著的负相关(R=0.91);年内变化关系也为一元二次多项式回归模型,CPUE随SST面积的递增先增大后减小,与SST为0—1℃时的面积相关系数最大(R=0.97)。     

云下地表温度与辐射变化关系的定量分析

云下对地表温度一直是热红外遥感研究的难点,云下地表温度的变化不仅受到到达地表的辐射强度的影响,还与地表覆盖类型的热力学性质有关,本文通过开展野外观测实验,并利用地表能量平衡模型模拟地表温度在不同辐射条件的变化情况,以期获得不同地表类型的地表温度与辐射变化的定量关系,结果表明,在云覆盖情况下,到达地表面的辐射值减小,地表温度也随之减小,当云覆盖前地表温度越高,云覆盖后地表温度的变化幅度就越大,不同地表类型的云下地表温度在单位时间(min)内发生的温度值的单位变化量所需辐射值的变化量与云覆盖前温度高低呈线性关系。在长时间云覆盖情况下,地表温度的下降速度随着云覆盖时间的增加而不断放缓,当云层覆盖一定时间(10—20 min)后,地表温度会达到一个相对稳定的状态。     

Argo观测点数量的空间分布与变化分析

海洋渔业速报使用的遥感数据一般只能获得海洋表面的环境信息,而Argo数据可以为渔业速报提供较深处的温盐数据,通过分析Argo数据的空间分布与变化的特点,可以提高其在渔业速报中的应用质量。2001-2008年的统计数据显示,Argo浮标最大观测深度在2 200 m以浅,从观测点数量来看,以200 m,500 m,1 000 m,1 500 m,2 000 m为界分为六段;从垂直分辨率间隔周期来看,以200 m,400 m,1 000 m,2 000 m为界分为四段,垂直分辨率分别为5 m,10 m,50 m与20 m,50 m;从不同区域覆盖率来看,大西洋最高,太平洋最低,印度洋居中,北半球的格网覆盖率明显高于南半球的覆盖率,1 500 m以深格网覆盖率下降较快,1 700 m以深下降迅速。