基于FY-3C微波辐射计数据的极区海冰密集度反演方法研究

极区海冰影响大气和海洋环流,对全球气候变化起着重要的作用。海冰密集度是表征海冰时空变化特征的重要参数之一。本文研究了利用FY-3C微波扫描辐射计亮温数据反演极区海冰密集度的方法。经过时空匹配、线性回归,修正了FY-3C微波辐射计亮温数据。使用两种天气滤波器和海冰掩模滤除了大气影响所造成的开阔海域虚假海冰;使用最小密集度模板去除陆地污染效应。通过计算2016年、2017年极区海冰面积及范围两个参数,对得到的海冰密集度产品进行了验证,两年的海冰范围和面积趋势基本与NSIDC产品一致,平均差异小于3%。本研究结果为发布我国自主卫星的极区海冰密集度业务化产品奠定了基础,制作的产品可保障面临中断的40多年极区海冰记录的连续性。     

海冰在海气交换中的作用及其与海雾的关系

本文用了 1 999年夏季中国首次北极科学考察队对海冰、大气和海洋进行的同步和准同步的综合立体观测所获取的资料 ,研究海冰在海 气相互作用中扮演的角色。发现海冰的种类、分布、冰厚等变化对海气热交换都有重要影响。在浮冰区海洋以潜热的形式向大气输送热量 ,潜热通量与浮冰密集度的大小密切有关 ,浮冰越少潜热通量越大 ,潜热通量约为2 1～ 2 3 .6W /m2 ,潜热通量大于感热通量 ;在冰盖和大浮冰块上 ,大气以感热的形式向冰雪面上输送热量。新生的浮冰区或冰间湖是海气热交换最激烈的地方 ,是气候最敏感的区域 ,是北冰洋蒸汽雾生成的重要条件。用层结大气整体动力学输送法 ,计算了一次大范围的蒸汽雾过程的海气热交换 ,海洋向大气输送的热量总功率约为 1 4 8亿千瓦 ,相当于中国发电能力的 69倍 ,相当于大西洋向北冰洋输送热量平均功率的 1 / 2 0。北冰洋的夏季能够形成各种类型的海雾 :辐射雾、蒸汽雾和平流雾 ,其重要原因就是因为海冰的存在 ,使下垫面的性质复杂化 ,海气交换复杂化。     

南极海冰异常变化与全球海平面变化

通过分析1973～1994年南极海冰的长期变化趋势和全球海平面代表站的年代际变化规律,发现南极海冰80年代明显比70年代的海冰面积偏小,海平面高度80年代平均值也明显比70年代偏高.联系两者之间的变化并分析其物理机制,指出80年代海冰变化累积距平值比70年代显著减少,标志着全球气候增暖;海水温度和大气温度都明显偏高,从而导致海冰长期累积的大量减少;水温高而引起水体膨胀,并且越是在暖年从南极大陆上的冰盖向海洋中输入的冰山就越多.由于上述多种原因综合作用的结果,造成海平面明显的上升,因此引起80年代海平面平均高度比70年代明显上升,10a平均值偏高22mm,并且分布不均匀,特别是太平洋尤为明显.东北太平洋和东南太平洋各有一大范围的海平面上升区,在白令海峡附近也有一上升区,西北和西南太平洋各有一下降区.我们认为这种状况与南极海冰持续性减少有关,这说明南大洋水温偏高,南大洋环流在南美大陆向北分支的秘鲁寒流水温也相对偏暧,这容易发生El Nino事件.El Nino事件发生时太平洋上盛行的东风减弱西风增强.原太平洋海平面西高东低的状况,因受重力和风动力的作用,使大量的海水从西向东输送,造成80年代太平洋东部上升西部下降的分布状态.     

河北宣化姜家寨铁矿床串岭沟组底部碎屑锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb年龄及其地质意义

宣龙式铁矿是我国北方最重要的沉积型铁矿床。华北克拉通长城系串岭沟组底部砂页岩是宣龙式铁矿床的赋存层位,对该地层的年代学研究有助于深入完善长城系地层年代框架、认识区域成岩成矿过程并反演克拉通的演化历史。本文对河北宣化姜家寨铁矿床串岭沟组底部铁矿体顶板砂页岩中碎屑锆石进行了LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究,获得了三组主要的峰值年龄,加权平均年龄分别为1774.1±7.9Ma、1849.0±7.8Ma和2453.0±7.8Ma。揭示出华北克拉通中部带经历了三期较为重要的地质构造、岩浆作用和变质作用事件。在串岭沟组下部砂岩中我们获得了4颗较年轻的岩浆碎屑锆石,年龄为1657.4～1694.4Ma,代表了串岭沟组底部形成的时间下限,制约了姜家寨宣龙式铁矿床的形成时代不早于1657Ma。对比研究得出,1774.1Ma的峰值年龄数据与华北克拉通内18亿年后广泛发育的基性岩墙群的形成时代一致,代表了华北克拉通的在拼合后的抬升事件时间。在1.8～1.6Ga华北克拉通拉张期间形成了大庙式等钒钛磁铁矿-磷灰石铁矿(1720Ma左右)。基于时间和区域的一致性,我们推断,遭受抬升剥蚀的富铁基性岩墙群不仅是串岭沟组的物源之一,极有可能也是宣龙式铁矿床中铁质的主要物源之一。     

基于HY-1C CZI影像光谱指数重构数据MNF变换的红树林提取

本文基于广西山口国家红树林生态自然保护区的HY-1C卫星的海岸带成像仪(Coastal Zone Imager,CZI)影像,分析了红树林与一般陆地植被的光谱特征及其光谱指数的相关性,采用归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、归一化差异水分指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)、大气阻抗植被指数(Atmospheric Impedance Vegetation Index,ARVI)及利用CZI波段构建的光谱斜率比(CZI Visible Spectrum Slope Ratio,CVSSR)4个指数替代CZI原始波段形成重构数据,基于重构数据的最小噪声分离变换(Minimum Noise Fraction Rotation,MNF)结果分量,建立决策树并实现了红树林信息的自动提取。研究结果表明:结合本文所选光谱指数重构数据及MNF变换方法,能够有效增强CZI影像上红树林与一般陆地植被的光谱差异,基于MNF变换分量建立的决策树可有效提取红树林信息,经与专家解译结果比对,本文方法面积准确率达90%以上;经随机样本点验证,总体检测精度为88%。     

HY-1C卫星海岸带成像仪叶绿素a浓度反演研究

叶绿素a作为最重要的水质参数之一,是评价水体富营养化和初级生产力状况的主要因素。我国海洋一号C（HY-1C）卫星海岸带成像仪（CZI）具有高时空分辨率的观测优势。本文基于东海和南海现场实测数据建立了HY-1C卫星CZI叶绿素a浓度反演模型并在实测水域进行反演,与MODIS叶绿素a浓度反演产品进行了对比验证,应用CZI叶绿素a浓度模型在珠江口、长江口、渤海湾水域进行了叶绿素a浓度反演示例试验。结果表明,叶绿素a浓度模型估算浓度与实测浓度相关系数为0.774 3,平均相对误差为24.58%,利用实测叶绿素a浓度对模型进行精度验证,相关系数达到0.993 9,平均相对误差为18.49%。模型在实测水域反演得到的叶绿素a浓度分布与MODIS叶绿素a浓度产品分布大体一致。在珠江口水域反演得到叶绿素a浓度空间分布为由西北向东南逐级递减,峰值出现在珠江口西沿岸。在长江口、渤海湾反演叶绿素a浓度空间分布均符合地理实情。研究表明HY-1C卫星CZI数据可应用于中国近海水色定量化研究。     

基于Bootstrap算法的FY-3/MWRI北极海冰密集度反演

海冰作为全球气候系统的重要组成部分,不仅影响着大气与海洋环流,也是气候变化的重要指示器。海冰密集度是描述极地海冰极为重要的地球物理参数之一。本文基于风云三号卫星微波成像仪(MWRI)亮温数据开展北极海冰密集度反演研究,采用线性回归和阈值法确定了动态亮温系点值,利用天气滤波器和陆地污染修正法消除了天气和陆地对海冰密集度反演的影响,计算了2019年—2020年海冰范围和海冰面积并与同类产品进行了比对。结果表明,本研究获取的北极海冰密集度产品与NSIDC发布的海冰密集度产品有较高的相关性,海冰密集度的差异在冬季小于3%,夏季小于8%。利用SAR数据进行了不同产品的结果评估,结果表明本文算法的反演结果优于NASA Team算法,在冬季精度约有1%的提升,在夏季精度约有4%左右的提升。动态亮温系点值较好地反映了海冰辐射特性的季节变化。本研究为中国自主卫星的海冰密集度产品的业务化发布奠定了基础。     

HY-1C/D海洋水色卫星产品体系及其典型应用

海洋一号C星(HY-1C)和海洋一号D星(HY-1D)是中国首次对地观测组网的海洋水色业务化应用卫星,其上搭载了海洋水色水温扫描仪COCTS (Chinese Ocean Color and Temperature Scanner)、海岸带成像仪CZI(Coastal Zone Imager)、紫外成像仪UVI (Ultra-Violet Imager)、星上定标光谱仪SCS (Satellite-based Calibration Spectrometer)和船舶自动识别系统AIS (Automatic Identification System),实现了全球海洋水色要素每天2次、海表温度每天4次的全球覆盖观测,中国近海及海岸带区域每3天2次的50 m高分辨率观测。本文介绍了HY-1C/D卫星及其载荷性能、产品处理流程、产品分级与分发等相关信息,HY-1C/D卫星产品体系完整且数据产品处理与分发高效。同时阐述了HY-1C/D卫星的叶绿素a浓度估算和海表温度反演产品,以及HY-1C/D卫星数据在浒苔绿潮、海冰/极冰、近海养殖、内陆水体和台风云图等方面的典型监测应用且具有较好的产品质量、...