Estimation of Seasonal Sun-Induced Fluorescence Dynamics of Indian Tropical Deciduous Forests using SCOPE and Sentinel-2 MSI

This paper presents a new approach to estimate spatial Sun-Induced Fluorescence (SIF) using the empirical relationship between simulated Canopy Chlorophyll Concentration (CCC) and simulated SIF. PROSAIL model [PROpriétésSPECTrales (PROSPECT) and Scattering by Arbitrarily Inclined Leaves (SAIL) models] was used to simulate CCC. CCC maps were generated through an Automated Radiative Transfer Model Operator (ARTMO) using the PROSAIL model and Sentinel-2 Multi-Spectral Imager (MSI) imagery. The Soil Canopy Observation, Photochemistry, and Energy fluxes (SCOPE) model was used to simulate SIF emitted at 740 nm (SIF₇₄₀), at 760 nm (SIF₇₆₀), and top of canopy (SIF_TOC) (640-850 nm). The SCOPE model, configured with the specification of the Sentinel-2 sensor, simulates SIF within the spectrum range of 640-850 nm. A non-linear logarithmic relationship (R²>0.9, p < 0.05) was observed between simulated SIF and simulated CCC. Simulated CCC was linearly related to observed CCC with R² 0.88, 0.92 and 0.89 and RMSE = 0.04, 0.17 and 0.09 gm/m² at p < 0.05 for summer, post-monsoon and early winter respectively. Whereas, the simulated CCC did not capture the full range of CCC variability for the post-monsoon season. Simulated SIF (SIF₇₆₀) was well correlated with SIF from Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) satellite with R² 0.68, 0.73 and 0.73 (RMSE = <1 W/m²/sr/μm, p < 0.05) for the month of summer (April), pre-monsoon (May) and early winter season (November) respectively. Temporal SIF_TOC effectively captured the seasonal variability associated with the phenology of deciduous tree species. Among various Sentinel-2 MSI derived VIs, Red Edge NDVI (RENDVI) exhibited maximum sensitivity with SIF (highest monthly average R²> 0.6, p < 0.05). The spatial SIF would serve as an useful link between airborne /satellite derived SIF and in-situ fluorescence measurements to understand multiscale SIF variability of terrestrial vegetation.     

三门湾秋季浮游植物现存量和初级生产力

对1987年9月浙江三门湾海区浮游植物细胞丰度、叶绿素a浓度和初级生产力的分布特征及其与环境的关系进行了研究。结果表明,调查海区的浮游植物细胞丰度、叶绿素a浓度和初级生产力均具有明显的空间区域性分布特征。叶绿素a浓度高值区位于三门湾顶部和健跳港口,从湾顶部往湾口海区方向,叶绿素a浓度逐渐下降。初级生产力的分布趋势与叶绿素a浓度的分布趋势一致。表层水浮游植物平均细胞丰度为(3.36±1.39)×103个/dm3,表、底层平均叶绿素a浓度分别为(1.47±0.42)μg/dm3和(1.12±0.19)μg/dm3,平均初级生产力为(36.0±29.5)mg/(m2·d)。     

三门湾夏季浮游植物现存量和初级生产力

该海区的生物、化学、水文等项目进行调查。用HQM-1型有机玻璃采水器采集水样,大面观测站仅采集表层(0～1m)水样,用于测定叶绿素a质量浓度和光合作用速率。在N2和N11两个连续观测站,每隔3h采集表层和5m层的水样,用于分析叶绿素a质量浓度及营养盐浓度。同时,用浅 型浮游生物网由近底层向表层垂直拖网采集浮游植物样品,所采样品被装入容积为600cm3的塑料瓶中,并加入20cm3的福尔马林溶液固定保存,供对浮游植物细胞计数和种属鉴定之用。营养盐样品用经酸预清洗过的孔径为0.45μm的醋酸纤维膜过滤,滤液用饱和HgCl2溶液固定后,低温避光保存。图…     

黄海冷水团夏季叶绿素垂向分布结构的影响机制

通过求解海冷水团叶绿素一维模式控制方程，首次对风搅拌混合、潮混合和光衰减强度的影响机制进行了解析研究。结果表明，湍流湿合过程和光的衰减强度对叶绿素夏季垂向分布结构具有重要影响。增强海面风搅拌合作用的结果，导致叶绿素表层分布趋于均匀；增强潮温合，导致叶绿素最大值增加，最大值的位置向海面抬升；减少光的衰减强度，导致叶绿素最大值增加，最大值的位置下沉。     

基于DINEOF方法重构台湾海峡叶绿素a遥感缺失数据的初步研究

卫星遥感观测是研究海洋环境变化的一种重要方法,但由于观测周期和天气影响等原因,观测数据经常存在一定的缺失,这使得遥感数据在海洋环境连续变化的应用研究中受到一定的限制.为解决此问题,本文采用了经验正交函数分解插值方法(DINEOF)重建缺失的遥感观测数据.首先,基于Sea Wi FS(1998年1月至2010年12月)、MODIS-Aqua(2002年7月至2014年12月)和MODIS-Terra(2000年2月至2014年12月)三级叶绿素a月平均数据产品,按像素点平均的方法组合成原始资料集;其次,利用DINEOF方法重构该资料集的缺失部分,从而得到完整的1998~2014年台湾海峡及邻近海域叶绿素a浓度的月平均数据集;再通过分析重构影像与原始资料的时空误差和验证重构影像的时空变化特征等方法,评价了所用算法和重构数据集的合理性.结果表明:基于遥感组合数据,采用DINEOF方法重构的叶绿素a遥感影像,能够有效地反映研究海域叶绿素a浓度的时空变化规律.研究还表明,该方法操作简便,无需先验信息,且重构精度高,能有效重构大面积缺失的影像数据资料,为探索海洋环境和生态的长期变化规律提供了较好的基础.     

HPLC方法分析表层海水叶绿素a含量

以ODS-2 Spherisorb C18反相HPLC分析柱,流动相A(体积比为80：20的甲醇,pH=7．2的0．5mol／L乙酸氨水溶液,0.01％BHT W：V)、流动相B(87．5：12．5的乙腈：水,0.01％BHT W：V)和流动相C(乙酸乙酯),梯度洗脱,流速为1mL／min,紫外检测波长为436nm,HPLC方法分析辽东湾表层海水中的叶绿素a含量。该方法灵敏度高,检测限为10ng／L。对HPLC、荧光法和分光光度法的叶绿素a分析结果进行了比较。     

北太平洋鱿鱼渔场叶绿素a分布特点及其与渔场的关系

根据2001年～8月对位于39°～43°N,152°E～171°W的北太平洋鱿鱼渔场进行的水温、盐度、叶绿素a、浮游植物和鱿鱼捕捞等的调查结果,主要分析北太平洋鱿鱼渔场表层叶绿素a分布特点及其与环境因子、中心渔场的关系.分析结果表明,调查区表层叶绿素a含量变化为0.03～0.32 mg/m3,平均为0.13 mg/m3,其中中部渔场表层叶绿素a含量值最大,东部渔场次之,西部渔场最低;调查海域表层叶绿素a含量分布与表层温度、盐度存在较好的对应关系,叶绿素a含量高值区对应高温区,冷涡区含量最低,暖涡区含量最高;叶绿素a含量随盐度的增加而增加;在西部、中部、东部渔场,表层叶绿素a含量与浮游植物数量呈正相关关系;表层叶绿素a的分布与鱿鱼中心渔场存在较好的对应关系,中心渔场主要位于0.1 mg/m3叶绿素a等值线舌状部分或叶绿素a水平梯度较大处,渔场中心的叶绿素a值大于0.1 mg/m3.叶绿素a分布与环境要素及渔场的相关性分析表明叶绿素a可作为鱿鱼渔场分析中的一个重要参考指标.     

太湖水体光学衰减系数的特征及参数化

利用2001-2002年周年太湖全湖不同湖区湖泊光学及表层水样的实测资料,分析了太湖水体表层光学衰减系数与透明度、无机和有机颗粒物质及叶绿素a的相关关系,建立了表层水光学衰减系数与无机、有机颗粒物质及叶绿素a多元线性回归方程。结果表明,光学衰减系数与透明度的关系为：Kdg0.096 1.852/ST;表层水光学衰减系数与无机、有机颗粒物质及叶绿素a多元线性回归方程为：Kd=0.219 0.0768Ciss 0.214Cdet 0.006Cchl;光学衰减系数变化的主要影响因子是无机及有机颗粒物。     

东、黄海典型海区分粒级浮游植物叶绿素a的周日波动及影响因子

本文分析了东、黄海典型海区3个测站在2000~2003年间4个航次的叶绿素a周日变动特征,结果表明由于地理环境、水文特征以及季节差异,各海区叶绿素a表现出各自不同的变动特点.在东海陆架区,日变化上表层各粒级主要以半日周期为主,受黑潮入侵程度不同而略有变化;长江口由于受到潮汐的影响,各粒级的日变化同潮汐的涨落相对应,主要为半日周期;黄海中部海区叶绿素a尤其是NANO级浮游植物在周日变化上以全日周期为主,受黄海冷水团强弱不同而不同.本文进一步应用渐近回归初步分析了多种环境因子对叶绿素a周日变化的影响.