我国第一颗海洋卫星HY-1A的应用潜力研究

继美国1997年发射专用的海洋水色卫星"海星"号(SeaStar)后,2002年5月15日我国成功地发射了专门海洋水色卫星HY-1A.首先概要地介绍了HY-1A卫星的性能和特点;其次运用辐射模拟仿真得到的综合信噪比这一概念从理论上评价了HY-1A卫星资料的利用率,同时利用接收到的HY-1A卫星资料,通过与美国海洋水色卫星资料的比较,评价了测量精度;最后从海洋水色、水温等海洋要素的反演结果讨论了HY-1A卫星资料的应用潜力.研究结果表明,我国的第一颗海洋卫星将在海洋环境监测、海洋资源的管理、保护和开发以及国家权益等方面将有很大的应用潜力,并提出了改进建议.     

2003年春季长江口海域黑水现象研究

长江口海域处于东海大陆架,水深较浅,受长江、钱塘江入海径流及潮汐搅拌的影响,水体浑浊度高,属于典型的二类水体。在浑浊二类水体由于水体中悬浮颗粒的散射作用,离水辐亮度通常较大洋清洁水体的大。通过分析2003年春季黄海、东海二类水体光学试验数据和同时段SeaWiFS卫星遥感数据,发现在长江口东南海域有一个归一化离水辐亮度极小的黑水区域,它在412~670nm波长的归一化离水辐亮度均小于0.5mW/(cm2·μm·sr)。利用现场实测的水体固有光学特性参数(色素吸收系数、非色素颗粒吸收系数、黄色物质吸收系数、颗粒散射系数、颗粒后向散射系数等)和水色要素浓度数据,分析了长江口海域黑水现象的机制,结果表明,长江口外黑水现象主要是由于水体后向散射系数值极小引起的,而造成颗粒后向散射系数值极小的原因主要有两种,一是颗粒物含量低,二是颗粒后向散射率的值小。黑水区浮游植物色素吸收所占的比例较高,大粒径的有机颗粒(浮游植物)导致黑水区域的颗粒后向散射率的值偏小。长江口海域黑水是在特定的颗粒物低含量及颗粒后向散射率极小的条件下出现的光学现象。     

东海陆架表层水体有机与无机悬浮体的季节分布特征

利用2011年春季(5-6月)、2009年夏季(8月)、2010年秋季(11-12月)和2009 年冬季(12月一次年1月)4个航次实测的悬浮体质量浓度资料,分析了东海陆架表层水体总悬浮体、有机悬浮体和无机悬浮体质量浓度的季节分布特征。结果表明,东海陆架表层水体总悬浮体质量浓度冬半年高于夏半年,等值线基本平行于岸线,在浙江沿岸29°N附近有一浑水舌向东南方向延伸,常年存在2个高值中心和2个次高值中心。有机悬浮体质量浓度则为夏半年高于冬半年,存在2个高值中心和2个次高值中心,季节变化显著。无机悬浮体质量浓度分布趋势相似于总悬浮体质量浓度,但整体轮廓线向近岸收缩约0.5°,常年存在2个高值中心和1个次高值中心。有机悬浮体占总悬浮体百分比按季节从高到低依次为春季、夏季、冬季和秋季,其中长江口、杭州湾外近海海域和黑潮区为东海有机悬浮体百分含量高值区。     

水下剖面光谱原始数据异常值的判断方法

针对水下剖面光谱原始数据的物理特点和计算要求,应用截断点法对其异常值进行判断,并与另外两种较常用的异常值判断方法(三倍标准差法、P roSoft软件中的比值法)进行了比较。结果表明:(1)截断点法对光谱数据异常值具有较好的判断性能,异常值几乎都能被正确识别出来,且基本上无发生误判情况;(2)该法有效避免了参数选择判断的主观性;(3)该法的算法比较简单,便于计算机的编程处理。     

考虑潮位校正的乐清湾潮滩面积近30年变化遥感研究

潮滩是滨海湿地的重要组成部分,监测其演变对于蓝碳增汇具有重要意义。卫星遥感是目前应用最广泛的潮滩监测手段之一,但受潮位影响,遥感提取的潮滩面积往往被低估。本文利用2016—2021年Sentinel-2卫星影像提取乐清湾潮滩瞬时面积,建立了潮滩面积与潮位的定量关系模型,从而实现潮滩面积的潮位校正。在此基础上,将建立的校正模型应用于Landsat卫星影像,获取了1988—2020年期间7个时期的乐清湾潮滩面积,并分析了乐清湾潮滩面积近30年的变化及主要驱动因素。结果表明,乐清湾潮滩面积在1988—1994年期间显著增加,在1994—2010年期间急剧减少,在2010—2015年期间少量增长,而在2015—2020年期间再次减少。人类活动对潮滩的开发利用是乐清湾潮滩面积变化的主要驱动因素。     

水体颗粒后向散射系数测量一致性对比实验研究

颗粒后向散射系数是水体最重要的固有光学参量之一,也是海洋水色卫星遥感的核心参数。现场准确测量水体颗粒后向散射数据,对于水色遥感模型构建以及水色遥感产品真实性检验至关重要。本文针对常用的3种水体颗粒后向散射系数原位测量仪(HydroScat6,VSF3和BB9),通过比测实验,对三者测量结果的一致性进行了比较分析。结果表明,在清洁水体中3种仪器对颗粒后向散射系数测量具有较好的一致性;但在浑浊水体中,HydroScat6和BB9测量值会比VSF3高,三者偏差显著增大。同时,数值模拟和实验结果均表明,颗粒形状会对测量结果产生影响,3种仪器对球形颗粒的后向散射系数测量结果的一致性显著好于野外颗粒结果。     

基于遥感的海表紫外辐射强度反演方法

Ultraviolet(UV) radiation has a significant influence on marine biological processes and primary productivity;however, the existing ocean color satellite sensors seldom contain UV bands. A look-up table of wavelengthintegrated UV irradiance(280–400 nm) on the sea surface is established using the coupled ocean atmosphere radiative transfer(COART) model. On the basis of the look-up table, the distributions of the UV irradiance at middle and low latitudes are inversed by using the satellite-derived atmospheric products from the Aqua satellite,including aerosol optical thickness at 550 nm, ozone content, liquid water path, and the total precipitable water.The validation results show that the mean relative difference of the 10 d rolling averaged UV irradiance between the satellite retrieval and field observations is 8.20% at the time of satellite passing and 13.95% for the daily dose of UV. The monthly-averaged UV irradiance and daily dose of UV retrieved by satellite data show a good correlation with the in situ data, with mean relative differences of 6.87% and 8.43%, respectively. The sensitivity analysis of satellite inputs is conducted. The liquid water path representing the condition of cloud has the highest effect on the retrieval of the UV irradiance, while ozone and aerosol have relatively lesser effect. The influence of the total precipitable water is not significant. On the basis of the satellite-derived UV irradiance on the sea surface, a preliminary simple estimation of ultraviolet radiation's effects on the global marine primary productivity is presented, and the results reveal that ultraviolet radiation has a non-negligible effect on the estimation of the marine primary productivity.     

基于 Web海洋卫星遥感产品的查询系统

对基于Web海洋卫星遥感产品查询系统的构架、数据库的建立和动态网页的编程作了介绍与分析。该查询系统采用了数据层、业务层、表示层三层体系的组织方式,利用VC++开发的程序,数据层对遥感专题产品自动创建元数据信息库进行管理,业务层和表示层均采用ASP.NET技术。该查询系统已通过了国家海洋局第二海洋研究所局域网的测试,并对遥感专题产品进行网上实时发布。该系统的安全性和稳定性还有待于进一步完善和提高。     

水色遥感卫星姿态对瑞利散射计算的影响

瑞利散射计算精度在海洋水色遥感大气校正中起关键作用,该文研究卫星姿态对瑞利散射计算精度的影响。卫星姿态直接影响太阳、卫星几何角度的计算精度,进而影响瑞利散射计算精度。计算结果表明,卫星滚动角对瑞利散射计算影响最大,当滚动角为2.5°时,瑞利散射计算误差达10%,且冬季比夏季误差略大。俯仰角和偏航角的影响很小,当俯仰角和偏航角小于2.5°,瑞利散射计算误差小于1%。对宽视场水色遥感卫星,若在资料预处理过程中不进行卫星姿态的修正,则要求卫星滚动角小于0.3°,才能满足瑞利散射计算精度1%的目标。     

大太阳天顶角下水色卫星叶绿素遥感探测能力研究

本文利用考虑地球曲率的矢量辐射传输模型PCOART-SA,对大太阳天顶角下叶绿素浓度的卫星遥感探测极限能力进行了模拟研究。结果表明:太阳-传感器几何参数,尤其是太阳天顶角对叶绿素浓度变化的探测极限能力影响较大;大太阳天顶角下,卫星对叶绿素浓度变化的探测能力下降十几倍。在典型陆架水体（叶绿素浓度为1 μg/L）,低太阳天顶角（30°）时,叶绿素浓度变化探测极限为0.012 8 μg/L（约为原浓度的1.2%）,而大太阳天顶角（80°）时,探测极限为0.136 μg/L（约为原浓度的13.6%）。相比于太阳天顶角,观测天顶角增大造成的叶绿素浓度探测能力衰减较小。叶绿素浓度越高,吸收作用越强,对卫星遥感器的辐射探测灵敏度、定标及大气校正精度的要求越高。