渤海盐度和悬浮颗粒粒径的遥感反演及应用研究

发布时间：2020-06-04 11:22

【摘要】：渤海是我国近封闭的内海,海水交换能力差,盐度和悬浮物的时空分布格局受河流径流和人类活动等的影响大。本文利用实测和遥感数据,开展了盐度遥感反演研究和悬浮颗粒粒径遥感反演研究工作,得到如下结论: (1)盐度遥感反演研究方面:基于实测遥感反射率和盐度数据建立的盐度反演算法,经实测数据的检验,精度较高,均方根误差为0.833pp(tR~2=0.64,e=1.9%),模型适用于现场实测遥感反射率;但由于MERIS数据在模型输入波段的噪声较大,因此算法应用于MERIS遥感数据,结果不理想。因此建立了基于MERIS数据光谱的盐度反演模型,经实测盐度数据检验,精度比较理想,适用于MERIS数据的遥感反射率,均方根误差为1.311ppt(e=3.3%)。 (2)悬浮颗粒粒径遥感反演研究方面:针对MERIS、HJ-1 CCD和HY-1B三种数据的波段设置,建立了固有光学量(cp(676)或bp(676))与颗粒粒径之间的关系式;通过两种固有光学量得到的悬浮颗粒粒径反演精度相当;在渤海湾,中值粒径的反演误差为29.1%~32.7%,而在莱州湾的反演误差为11.8%~13.4%。针对三种数据,建立了遥感反射率与悬浮颗粒粒径之间的关系式;在渤海湾,中值粒径的反演误差为20.8%~21.4%;而在莱州湾,反演误差为8.3%~17.2%;此算法更适用于MERIS遥感数据,反演结果经实测粒径数据的检验,精度较高,中值粒径平均误差为21.8%(N=14)。 (3)盐度反演算法应用于MERIS和MODIS数据,分析研究盐度时空变化特征及其制约因素。MEIRS数据获取的渤海盐度分布图显示,莱州湾盐度低,此外渤海湾沿岸区域以及辽东湾东部近岸盐度也比较低,秦皇岛、渤海中部以及渤海海峡盐度比三个湾的海水盐度高。在2004~2009年间渤海大部分区域的盐度上升;黄河冲淡水对河口邻近海域盐度的影响较大,主要影响莱州湾、渤海湾南部和黄河口偏东北区域海域,因此这些区域的盐度变化率大;渤海中部、辽东湾等区域盐度变化率不大,这是由于这些区域离黄河口较远,黄河冲淡水基本上不会对盐度变化产生影响。粒径反演算法应用于时间序列的MERIS和MODIS数据,分析悬浮颗粒粒径的时空变化和制约因素。MERIS获取的粒径分布图显示,小粒径悬浮颗粒主要分布于莱州湾和渤海湾以及辽东湾湾底,此外东侧沿岸海区的悬浮颗粒粒径也较小,渤海中部大部分区域的悬浮颗粒粒径比较大,而渤海海峡的悬浮颗粒粒径则最大,随着离岸距离的增加,悬浮颗粒粒径变大。风速对悬浮颗粒粒径的影响很大,大风期间由于细颗粒的再悬浮,海表层悬浮颗粒粒径变小。受有机生物季节性变化的影响,渤海悬浮颗粒粒径的年变化具有明显的季节性循环特点。渤海悬浮颗粒粒径夏季大冬季小。
【图文】：

参数图,黄色物质,吸收系数,盐度

和盐度之间的关系式，并将算法应用于 SeaWiFS 水色卫星数据反演表层盐盐度变化范围在 16 到 34 之间时，盐度反演的均方根误差为 1.1ppt。作者建盐度反演算法的参数和统计见表 1.2-1。图 1.2-1 展示了表层盐度与 440nm处黄色物质吸收系数之间的线性关系。表 1.2-1 盐度算法参数表（Binding & Bowers, 2003）航次=α +β440SSSgα±SD β±SD R2N1996 年 6 月 -11.58±0.12 34.89±0.08 0.9995 72000 年 5 月 -13.3±0.77 35.76±0.31 0.974 102001 年 4 月 -7.02±1.12 34.63±0.45 0.7983 12SSS：表层盐度，g440：440nm 波段黄色物质吸收系数

分布图,渤海,盐度,环境变异

v01 算法（Garver & Siegel, 1997）获取的黄色物质吸收系数（350nm 和 412nm 波段）代入多元线性回归模型，反演得到表层盐度。国内在盐度研究方面，主要是基于现场观测和数值模拟开展的，盐度遥感方面的研究报道尚无。Lin 等（2001）利用实测资料，分析 1960-1997 年间的渤海表层盐度变化，结果表明由于河流径流的减少、黄海高盐水体流入、人类活动影响以及蒸发量的增加，表层盐度升高，升高率为 0.074/年；刘哲等（2003）根据 1970~1996 年渤海观测资料的各月平均值，概述渤海的盐度特征，并探讨其成因，为渤海环境变异的研究提供高分辨率的盐度平均场。研究表明，渤海盐度对气候因子、径流量变化等因素的响应很快，大约滞后 1个月左右，，具有明显的季节特征，冬季高，夏季低（见图 1.3-1）。由于外强迫、岸形和地形所共同诱导的海水平均环流，是形成盐度水平分布和季节变化的决定因素之一。ab
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP79;P731.12

【参考文献】