Assessing optical earth observation systems for mapping and monitoring temporary ponds in arid areas

Remote sensing methods for locating and monitoring temporary ponds over large areas in arid lands were tested on a study site in Northern Senegal. Three main results are presented, validated with field data and intended to highlight different spectral, spatial and temporal characteristics of the methods: (1) Among several water indices tested, two Middle Infrared-based indices (MNDWI—Modified Normalized Difference Water Index and NDWI₁—Normalized Difference Water Index) are found to be most efficient; (2) an objective method is given prescribing the necessary sensor spatial resolution in terms of minimal detected pond area; and (3) the potential of multi-temporal MODIS imagery for tracking the filling phases of small ponds is illustrated. These results should assist in epidemiological studies of vector-borne diseases that develop around these ponds, but also more generally for land and water management and preservation of threatened ecosystems in arid areas.     

估算混合植被叶绿素含量的理想波段分析

应用Lopex数据库评价了19个波谱指数对物种的敏感性, 分析了叶绿素含量与波谱反射率以及波谱导数的相关性, 目的在于探寻对叶绿素含量变化的敏感性, 对物种和叶片结构变化不敏感的理想波段, 应用大尺度遥感数据估算混合植被冠层叶绿素含量。分析结果表明：红边指数对混合植被的叶绿素含量具有较好的指示作用;估算冠层叶绿素含量的理想波段为698—710nm附近较窄的波段范围;对于波谱导数, 估算混合植被叶绿素含量的理想波段范围为720—735nm和535—550nm附近波谱导数。     

基于ETM+的植被覆盖信息提取及其动态变化分析——以广州市为例

以2000年和2005年ETM+影像为数据源,在水体掩膜和端元光谱优选对比基础上,利用线性光谱模型提取了广州市植被覆盖信息,并对植被覆盖信息的时空动态变化进行了定量分析,结果表明:应用线性光谱模型之前对所占面积不大的水体进行处理是非常必要的,选取植被、硬化地面、土壤三端元法比包含阴影的四端元法更有利于线性光谱分离,而且能达到很高的精度;此外,通过对植被覆盖信息空间结构和景观格局的研究,显示:2000-2005虽然广州市绿化取得了初步成效,但总体植被覆盖状况呈下滑趋势,植被景观破碎程度增加,各植被景观形状趋于复杂化,城市化的发展加之人类活动的干扰,低植被覆盖区不断扩大,而中、高植被覆盖区正处于不断退化时期。     

西北太平洋环境变化对柔鱼冬春生群体资源丰度的影响

During 1995–2011, annual production of winter-spring cohort of Ommastrephes bartramii for Chinese squidjigging fishery has greatly fluctuated, which is closely related to the environmental conditions on the spawning and fishing grounds. To better understand how squid recruitment and abundance were influenced by ocean environmental conditions, biological and physical environmental variables including sea surface temperature(SST), SST anomaly(SSTA), chlorophyll a(Chl a) concentration and the Kuroshio Current were examined during years with the highest(1999), intermediate(2005), and lowest(2009) catches. Catch per unit effort(CPUE) of the squid-jigging vessels was used as an indicator of squid abundance. The results indicated that high SST and Chl a concentration on the spawning ground in 1999 resulted in favorable incubation and feeding conditions for squid recruitment. Whereas the suitable spawning zone(SSZ) in 2009 shifted southward and coincided with low SST and Chl a concentration, resulting in a reduction in the squid recruitment. The small difference of SSZ area in the three years suggested the SSZ provided limited influences on the variability in squid recruitment. Furthermore,high squid abundance in 1999 and 2005 was associated with warm SSTA on the fishing ground. While the cool SSTA on the fishing ground in 2009 contributed to adverse habitat for the squid, leading to extremely low abundance. It was inferred that strengthened intensity of the Kuroshio force generally yielded favorable environmental conditions for O. bartramii. Future research are suggested to focus on the fundamental research on the early life stage of O. bartramii and mechanism of how the ocean-climate variability affects the squid abundance and spatial distribution by coupling physical model with squid biological process to explore transport path and abundance distribution.     

基于多度格局模型的游泳动物群落结构研究

为进一步了解游泳动物群落结构,探究群落结构变动的生态过程,本研究利用生态位优先模型（NPM）、分割线段模型（BSM）、生态位重叠模型（ONM）、优势优先模型（DPM）和随机分配模型（RAM）共5种多度格局模型分析闽南海域游泳动物的群落结构特征。结果显示:闽南海域游泳动物共192种,其中鱼类132种,蟹类31种,虾类13种,头足类10种,口足类6种;NPM拟合游泳动物多度分布的效果较好,ONM的拟合效果较差,闽南海域游泳动物群落结构具有优势种占较大优势、物种生态位之间不重叠的特点;由外海到近岸的渔区,游泳动物多度分布格局由DPM向NPM 转变,NPM的拟合效果渐差,BSM的拟合效果越来越好,群落结构呈现优势种的地位下降、物种数增多、个体数目分配趋均匀的趋势;从低纬度到高纬度,在水深较深的渔区,DPM拟合游泳动物多度分布的效果渐好,优势种的优势地位逐渐升高,种类数变少,物种多度分布越来越不均匀。而在水深较浅的渔区,DPM的拟合效果渐差,优势种的优势地位逐渐下降,种类数变多,物种多度分布越来越均匀。因此,生态位优先模型比较适合闽南海域游泳动物多度分布格局的研究。     

利用BP神经网络标准化东南太平洋茎柔鱼(Dosidicus gigas)资源丰度

东南太平洋茎柔鱼(Dosidicus gigas)是短生命周期大洋性经济鱼类,其资源量受环境因素变化的影响较大。根据我国鱿钓船队2013~2017年在东南太平洋的生产统计数据,结合海洋环境数据包括海表面温度(SST)、海表面盐度(SSS)、叶绿素a浓度(chl a),运用BP神经网络(back propagation network)模型来标准化单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort, CPUE,也称名义CPUE)。以均方误差(mean square errors, MSE)和平均相对变动值(average relative variances, ARV)为最优模型判断依据,比较隐含层节点3-10的神经网络模型,发现6-9-1结构为最优模型。用Garson算法解释模型结果,发现各输入层因子对东南太平洋茎柔鱼资源丰度影响重要度排序为chl a、SST、经度(Lon)、SSS、纬度(Lat)、月份(Month)。并作名义CPUE和标准化CPUE资源丰度对比分布图,结果显示CPUE与标准化CPUE总体分布状况基本一致,但局部区域存在明显差异, 80°~85°W及10°~20°S海域适宜鱿钓生产,表明BP神经网络模型可以适用于东南太平洋茎柔鱼的CPUE标准化,从而为鱿钓渔业生产提供一定参考依据。     

海南西北部近岸海域浮游动物群落结构

为探讨海南西北部近岸海域浮游动物群落结构,根据2016年11月(秋季)、2017年2月(冬季)、2017年5月(春季)和2017年8月(夏季) 4个季节的浮游动物调查数据,对该海域浮游动物的种类组成、优势种及其生态类群、丰度和生物量进行了分析。结果表明:4个季节共鉴定浮游动物7门113属215种(含未定种),秋季最多(134种),冬季(113种)和春季(111种)较为接近,夏季(94种)最少,各季节均以桡足类和水螅水母类占优势。浮游动物种类的空间分布上,秋季和冬季整体呈现近岸和远岸较中间高,而春季和夏季由近岸到远岸呈逐渐增加的变化趋势。浮游动物种类随季节变动不大,但优势种更替较为明显,仅亚强次真哲水蚤(Subeucalanus subcrassus)和肥胖箭虫(Sagitta enflata)为4个季节共有优势种。优势种生态类群主要可分为暖温种、广温广盐种、近岸暖水种、热带暖水种及暖水广布种。浮游动物丰度均值秋季(124. 75 ind./m3)与冬季(152. 43ind./m3)相近,春季(64. 76 ind./m3)和夏季(74. 44 ind./m3)相近,春季、夏季的丰度均值要明显低于秋季、冬季,平面分布上秋季和冬季呈现近岸高远岸低,但不同的是水深在大于20 m以上的海域,冬季平均丰度要稍高于秋季,而春季和夏季呈现近岸低远岸高的变化特点。浮游动物生物量冬季(263. 68 mg/m3)最高,秋季(147. 38 mg/m3)次之,春季(59. 13 mg/m3)和夏季(61. 45 mg/m3)相近,平面分布上与丰度分布趋势相似。     

西北太平洋柔鱼丰度的灰色灾变预测

柔鱼(Ommastrephes bartramii)为短生命周期的头足类,其资源丰度极易受海洋环境变化影响,年间波动较大。根据1995?2017年西北太平洋柔鱼渔业生产统计数据,以单位捕捞努力量渔获量(CPUE)作为资源丰度指数,运用灰色灾变预测方法对上、下限灾变年份建立GM(1, 1)模型,预测未来灾变年份。结果显示,以GLM模型标准化CPUE建立的下限灾变预测模型的平均相对误差为15.32%,上限灾变预测模型的平均相对误差为8.19%,模型精度检验等级均为Ⅰ级。研究认为,下一个资源丰年(CPUE大于2.39 t/(船·a))将出现在2021年,资源歉年(CPUE小于2.13 t/(船·a))将出现在2027年;太平洋年代际涛动与El Ni?o-La Ni?a事件是驱使柔鱼丰度大幅度波动的重要因素。该预测结果可为西北太平洋鱿钓生产企业和管理部门提供参考。