基于分析方法的太湖叶绿素a反演研究——以MODIS数据为例

目前, 针对太湖水体的叶绿素波段敏感性的分析, 大多集中在实测的高光谱反射率数据或者图像提取反射率与叶绿素浓度的统计分析结果上, 缺乏基于水体光学特性的研究, 并且两者之间的一致性也一直缺少论证。研究中采用2004 年4 月和2007 年8 月的两期数据, 首先从水质参数的生物光学特性入手, 基于生物光学模型, 利用叶绿素和其他水质参数的吸收和后向散射系数, 模拟计算其他水质参数不变, 叶绿素浓度处于不同水平时的水面反射率, 分析实测反射率对叶绿素浓度变化的响应; 利用MODIS 的波段响应函数把实测光谱模拟成宽波段的MODIS 反射率, 以此作为桥梁进而对实测的高光谱反射率和MODIS 图像提取反射率与叶绿素浓度的相关程度的一致性进行分析, 为利用MODIS 图像进行水质参数反演时的反演因子选择提供了依据。     

基于Hyperion影像的水稻冠层生化参量反演

采用小区实验与大田应用相结合的方法, 依据扬州实验小区地面实测拔节期、抽穗期及灌浆期的水稻叶片、冠层光谱及氮和叶绿素含量, 采用光谱吸收特征和植被指数分析方法, 得到估算水稻氮和叶绿素含量的最佳光谱特征参数; 结合覆盖江苏姜堰地区大田的Hyperion高光谱遥感影像, 建立反演水稻冠层氮和叶绿素含量的模型, 对研究区大田水稻冠层氮和叶绿素含量进行了反演及制图。结果表明: 经波深中心归一化方法分析, 发现以670nm为中心的光谱吸收特征面积与水稻氮含量呈显著相关性; 基于反转归一化光谱, 结合560nm和670nm两个波段, 建立的植被指数NDVI560_670能很好地反演水稻叶绿素含量。     

基于现场数据的叶绿素荧光量子产量算法研究

自然水体中太阳光激发的叶绿素a荧光的最早观测记录可以追溯到1967年.Tyler et al.发现,在自然水体的反射光谱中685 nm附近存在一个比较明显的反射峰[1],当时解释为由于670nm处的叶绿素吸收而导致的“异常色散”[2].随着Morel et al.[3]和Neville et al.[4]进一步的研究,人们认识到这应该是太阳光激发的叶绿素荧光峰,但这一荧光的量子产量非常低,Gordon估算了它的值在0.002到0.020之间[5].     

Seasonal and spatial distributions of phytoplankton biomass associated with monsoon and oceanic environments in the South China Sea

Seasonal variations of phytoplankton/chlorophyll-a （Chl-a） distribution, sea surface wind, sea height anomaly, sea surface temperature and other oceanic environments for long periods are analyzed in the South China Sea （SCS）, especially in the two typical regions off the east coast of Vietnam and off the northwest coast of Luzon, using remote sensing data and other oceanographic data. The results show that seasonal and spatial distributions of phytoplankton biomass in the SCS are primarily influenced by the monsoon winds and oceanic environments. Off the east coast of Vietnam, Chl-a concentration is a peak in August, a jet shape extending into the interior SCS, which is associated with strong southwesterly monsoon winds, the coastal upwetling induced by offshore Ekman transport and the strong offshore current in the western SCS. In December, high Chl-a concentration appears in the upwelling region off the northwest coast of Luzon and spreads southwestward. Strong mixing by the strong northeasterly monsoon winds, the cyclonic circulation, southwestward coastal currents and river discharge have impacts on distribution of phytoplankton, so that the high phytoplankton biomass extends from the coastal areas over the northern SCS to the entire SCS in winter. These research activities could be important for revealing spatial and temporal patterns of phytoplankton and their interactions with physical environments in the SCS.     

长江口叶绿素a浓度的周日变化

2006 年 6 月 16 日和 20 日对长江口进行了叶绿素 a 浓度的现场周日监测.监测结果显示:叶绿素 a 浓度表层周日波动比中、底层明显,呈现出半日周期(～ 11 h)的变化,高潮时浓度达到峰值,低潮时浓度出现谷值.叶绿素 a 浓度的周日变化主要与海域特定的水动力条件(如潮汐、再悬浮作用和温盐跃层)密切相关,与各环境因子(温度、盐度、浊度、总无机氮、磷酸盐和硅酸盐)的周日波动没有显著的相关关系.     

微藻育种的研究现状及前景

概述了微藻育种的研究现状及前景,并比较了几种主要育种方法(选择育种、诱变育种、细胞融合、基因工程)的优缺点:1)选择育种是一切育种实践的基础,虽然简单易行、安全性好,但藻株发生变异的机率较小,育种周期长,选育的微藻普遍存在遗传性状不稳定的缺点;2)诱变育种使用最广泛,此法具有所需仪器设备简单、操作方便、成本低、效率高等优点,但该技术对遗传物质DNA的操作不具有基因工程那么强的针对性,而且在操作时对人体及环境有一定的危害性;3)细胞融合既可以提高物种变异频率,也可以缩短育种周期,拓宽育种领域,从而提高育种水平,应用前景广阔.但是该技术在微藻育种中的应用还较少;4)基因工程进行新藻种的选育具有目标明确、针对性强等特点,但其安全性还有待进一步验证.另外,本文还对叶绿素荧光技术在微藻育种中的应用进行了初步探讨.     

BP人工神经网络在渤海湾叶绿素预测中的应用

利用误差反向传播(BP)人工神经网络模型建立了天津赤潮驴驹河赤潮监控区各种理化因子与叶绿素-a之间的映射关系.模拟结果表明,该模型能够较好的反映各种理化因子与叶绿素-a浓度之间的非线性对应关系,可间接地用于该地区的赤潮预测.     

夏季台湾浅滩周边海域叶绿素a荧光垂直分布对温盐的响应分析

根据2004年7-8月台湾海峡南部台湾浅滩周边海域的温度、盐度和叶绿素a荧光的观测资料,分析了调查期间温度、盐度、叶绿素a荧光垂直分布特征及其相互关系.结果表明,温盐环境因子的变化对叶绿素a荧光垂直分布有重要影响.夏季浅滩西侧近岸区出现的温盐跃层控制着叶绿素a荧光的垂直分层特征;浅滩南部陆架斜坡区中下层涌升水较强,于温盐跃层之中出现叶绿素a荧光的单峰;浅滩区水浅,基本上无(或弱)温盐跃层,叶绿素a荧光的垂向分布也较均匀;在浅滩区边缘,受上升流与浅滩强潮混合作用影响,叶绿素a对温盐的响应呈线性关系.     

东北季风期海南岛三亚湾初级生产力分布特征及其影响因素

根据2006年10月和2007年1月的监测资料,对三亚湾在东北季风初始期和盛行期初级生产力的分布特征及其受水体环境的影响因素进行了分析。三亚湾秋、冬季表层潜在初级生产力平均值分别为6.81mgC·m-3·h-1和7.47mgC·m-3·h-1;水柱初级生产力平均值分别为504.96mgC·m-2·d-1和495.33mgC·m-2·d-1。东北季风期间,三亚湾水体垂直混合作用加强,层化现象减弱,水动力过程和营养盐等环境因子是该海湾初级生产力分布特征和季节变化的重要调控因素;其中冬季较高的DIN分布对表层初级生产力有潜在促进作用,而水体扰动增强、真光层深度下降则导致水柱初级生产力低于秋季。三亚河口近岸水域秋、冬季均为营养盐、叶绿素a及初级生产力的高值区,其中表层潜在初级生产力在秋季和冬季分别达到了45.80mgC·m-3·h-1和39.27mgC·m-3·h-1,表明调查期间三亚河营养盐输入对近岸水体浮游植物初级生产过程的显著影响。     

台风对海洋叶绿素a浓度影响的定量遥感初探

研究台风对海洋水色环境的影响,是目前海洋遥感技术又一应用领域。由于台风期间天气恶劣,遥感资料较少,国际上主要针对个别典型台风,研究其对海表温度、海洋叶绿素a浓度及初级生产力的影响,很少通过遥感资料系统地对这一影响进行定量分析和建模。自2000到2007年,过境中国近海以及西北太平洋海域台风近百次,作者通过系统地分析这期间MODIS,SeaWiFS的3A级叶绿素a浓度数据,结果发现:(1)台风促进了相应海域叶绿素a浓度的大幅增长,总体上平均增长约1.426倍,个别区域在5倍以上,同时,该增长一般延后3~6d,在7~10d后恢复到原来的水平;(2)进一步对这些数据进行一元统计线性回归,发现叶绿素a浓度增长比(R_chl-a)与台风影响因子(Tsub>w)满足如下关系:R_chl-a=0.0012Tsub>w+1.017,其相关系数达0.8;(3)台风期间叶绿素a浓度与无台风时叶绿素a浓度之间有很强的线性关系,其关系满足:C_chl-a=1.2367C_0chl-a+0.0636,且相关系数高达0.98。这一初步研究结果对进一步通过遥感手段深入研究台风对海洋水色环境的影响有借鉴意义。