Ⅱ类水体光学特性的剖面测量方法

剖面测量方法是国际上推荐测量水体表观光学参数的首选方法，文章在简要介绍剖面测量原理的基础上，根据Ⅱ类水体特点对应用算法进行改进，并给出其应用效果。     

SeaWiFS遥感资料分析中国海域气溶胶光学厚度的季节变化和分布特征

通过与地基气溶胶观测数据的对比,确认了SeaWiFS气溶胶光学厚度产品用于研究中国海域气溶胶分布和变化特征的有效性。在此基础上,分析了中国海域气溶胶光学厚度的季节变化和地理分布特征。研究结果表明,中国东部海域平均气溶胶光学厚度存在以中纬度为中心的纬向分布;受沙尘、季风气候的影响,中国海域气溶胶光学厚度存在季节变化,不同海区有不同的季节变化和分布特征。渤海、黄海及东海有类似的变化特征,春季都受到沙尘气溶胶的影响,使中国东部海域气溶胶光学厚度普遍高于0.160,且对东海的影响最大;夏、秋季逐渐减小,冬季有所回升。南海气溶胶光学厚度均值为0.150,随时间变化不明显,但地理分布变化显著;受季风气候的影响,从春季到冬季,气溶胶光学厚度高值中心从高纬海域向低纬海域转移,范围也逐渐扩大。冬季南海大部分海域气溶胶光学厚度都达到0.160以上,是整个中国海域冬季气溶胶光学厚度最大的海区。气溶胶光学厚度的季节变化和地理分布特征为研究中国海区域气候变化和海洋生态提供了依据。     

船舶尾迹与尾迹气泡光学遥感研究

通过研究船舶航行产生的三类尾迹(表面波尾迹、湍流尾迹、内波尾迹)形成机制,以及深入分析尾迹的微波、热红外、声学以及光学特性以及尾迹气泡相关特征,从理论上寻求星载光学传感器探测舰船尾迹的适用性依据,满足充分挖掘卫星遥感监测海洋应用能力的目的。结论认为现实条件下运用星载合成孔径雷达最适合监测船舶尾迹,星载热红外传感器不适合探测船舶尾迹,而星载光学传感器作为一种重要的补充手段有着独到的优势。     

中国近海海洋光学特性及其分布

在"我国近海海洋综合调查与评价"的光学调查项目中,通过2006年夏季、冬季和2007年春季、秋季的中国近海海洋光学调查试验,获取了表观光学资料、固有光学资料和相应的辅助资料。利用这些数据,开展了中国近海海洋光学特性及其分布研究工作。(1)通过分析特征波段遥感反射比(Rrs(412)和Rrs(490))的分布情况,发现主要河口有着明显的区域性和季节性变化特点。(2)通过分析遥感反射比光谱资料,发现了不同区域遥感反射比光谱体现了不同的特点,而且成因不同。(3)通过分析400nm水色要素吸收系数分布情况,发现了河流陆源物质输入对近岸非色素颗粒物分布特性有重要影响,其次对黄色物质也有很大的影响,而浮游植物及其腐烂降解的产物对水体中黄色物质浓度产生的影响不大。(4)通过分析400nm水色三要素吸收系数占总吸收系数比例,发现不同海区光学特性的主要影响要素也各不相同。     

2003年春季长江口海域黑水现象研究

长江口海域处于东海大陆架,水深较浅,受长江、钱塘江入海径流及潮汐搅拌的影响,水体浑浊度高,属于典型的二类水体。在浑浊二类水体由于水体中悬浮颗粒的散射作用,离水辐亮度通常较大洋清洁水体的大。通过分析2003年春季黄海、东海二类水体光学试验数据和同时段SeaWiFS卫星遥感数据,发现在长江口东南海域有一个归一化离水辐亮度极小的黑水区域,它在412~670nm波长的归一化离水辐亮度均小于0.5mW/(cm2·μm·sr)。利用现场实测的水体固有光学特性参数(色素吸收系数、非色素颗粒吸收系数、黄色物质吸收系数、颗粒散射系数、颗粒后向散射系数等)和水色要素浓度数据,分析了长江口海域黑水现象的机制,结果表明,长江口外黑水现象主要是由于水体后向散射系数值极小引起的,而造成颗粒后向散射系数值极小的原因主要有两种,一是颗粒物含量低,二是颗粒后向散射率的值小。黑水区浮游植物色素吸收所占的比例较高,大粒径的有机颗粒(浮游植物)导致黑水区域的颗粒后向散射率的值偏小。长江口海域黑水是在特定的颗粒物低含量及颗粒后向散射率极小的条件下出现的光学现象。     

Ⅱ类水体遥感反演中的大气校正算法研究进展

系统总结了Ⅱ类水体遥感反演中的大气校正算法,对各种算法的原理进行了简单阐述,分析了各种算法的适应性以及存在的问题,并对未来Ⅱ类水体遥感反演中大气校正算法的发展进行了展望,为科研人员进一步开展相关研究提供一些参考.     

大洋河河口海域有色溶解性有机物的光学特性及遥感反演模型

有色溶解性有机物(CDOM)在河口混合过程中近似呈保守行为,可作为水团运动的示踪剂.基于2009年5月6日大洋河河口海域水体调查的实测数据,对该区域CDOM光学特性及遥感反演模型进行了研究,结果表明:研究区域CDOM主要来自河流输入,成分相对较稳定,属于典型的近岸二类水体区域;波长275～295 nm的光谱斜率和波长4...     

大连港外海域船舶尾迹光学特征研究

通过大连港外海上实验测量船舶含气泡尾迹表观光学特征(如离水辐亮度、遥感反射率),分析了尾迹气泡对极度混浊的Ⅱ类水体海水表观光学特征的影响.实验结果证明:无论在可见光还是近红外波段,尾迹气泡都增强了海水表观光学量,如"耘海"船尾迹遥感反射率在可见光波段相对背景海水提高了50%,在近红外波段相对提高了159%.数据分析结果表明在此种水体中,气泡使得尾迹海水水色变黄,而不是在Ⅰ类水体中使水色变绿.随着观测点在尾迹中的位置靠近目标船,气泡数密度不断增加,遥感反射率也随之增强.     

珠江口海域大气中重金属季节变化特征及其与气象因子的关系

利用2013-2015年珠江口海域代表春、夏、秋、冬4个季节的气溶胶质量浓度资料及同期的气象观测数据,分析得出大气中重金属(Cu、Pb、Zn)质量浓度具有秋季最高,冬季次之,春、夏季较低的季节变化特征,这一特征与气象因子及污染来源关系密切。除春季外,夏、秋、冬季,大气中Cu、Pb、Zn之间具有良好的显著相关性,说明大气中赋存Cu、Pb、Zn的颗粒物一部分来源相同。春、夏季,当主导风向为东南向时,气团较清洁,大气污染物浓度低;秋、冬季,当主导风向为偏东向及北风向时,污染物由内陆源及沿海源输送,大气污染物浓度高。气象条件对大气中重金属含量具有重要的影响,且其相关性随季节变化明显。通过SPSS 19.0软件对大气中Cu、Pb、Zn的质量浓度与近地面风速、气温、气压、相对湿度等做曲线回归分析,尝试找出各污染物浓度变化与气象因子的定量关系。结果表明,春、夏季,当气温27℃时,Cu、Pb、Zn的质量浓度与气温呈显著正相关;夏季,Cu、Pb、Zn的质量浓度与气压、相对湿度(90%)呈显著负相关;秋季,Cu、Pb、Zn的质量浓度与风速和相对湿度(65%)具有显著负相关;冬季,当气压在1005.0~1015.0 h Pa范围内,Cu、Pb、Zn的质量浓度与气压呈显著正相关。     

夏季珠江口海域海水CO2分压的卫星遥感反演

基于控制因子分析的方法,本研究建立了夏季珠江口海域海水CO₂分压(pCO₂)的遥感反演模型。基于珠江水与黑潮水的两端元混合,建立了水平混合和热力学作用的量化模型,并生成了查找表。同时,建立了基于黄色物质(含碎屑)吸收系数的盐度遥感算法,实现珠江口海域表层盐度的遥感反演。利用走航pCO₂和匹配的遥感叶绿素质量浓度产品,建立了生物作用的量化模型。通过集成水平混合和生物作用,最终实现夏季珠江口海域pCO₂的遥感反演。与走航pCO₂比较表明,仅考虑水平混合和热力学作用的遥感结果会显著高估,考虑生物作用后,遥感结果无论在量值和空间变化趋势上均与实测结果相符。此外,遥感反演结果表明,夏季珠江口近岸水域为CO₂的汇区,而离岸的陆架水域则为CO₂的弱源。     

2010-2017年珠江河口海岸线遥感监测和动态变化分析

海岸带是受全球气候变化及人类活动影响最大的地带。本文主要依托谷歌地球平台提供的时序高分辨率卫星遥感影像,提取了2010-2017年珠江河口地区海岸线信息,对不同时期的海岸线长度、类型及围海造地面积的变化情况进行了统计分析,对引起变化的驱动机制进行了探讨。结果表明:(1) 2010-2017年珠江河口海岸线呈现先减少、后缓慢增长趋势。2010-2011年由于海面整治工程,海岸线长度略微缩减,2011-2013年为快速增长阶段,2013年后海岸线长度变化不大,略微呈现增长;(2)在基岩海岸线、砂砾质海岸线、淤泥质海岸线、人工海岸线、生物海岸线五种海岸线类型中,人工海岸线最长,占总长度的比例始终在85%以上,年均正向变化强度最大,达到0.28%,呈现稳定扩展趋势;淤泥质海岸线的负向变化强度最大,为-0.28%,呈现稳定萎缩趋势;(3)围海造地面积呈增加态势,年均变化面积为0.25 km^2;引起围海造地面积增加的主要原因为港口和码头建设。     

珠江口最大浑浊带的形成与季节变化

应用Delft3D研究了珠江口最大浑浊带的分布以及影响因素。盐度和悬沙浓度的垂向分布揭示出最大浑浊带范围的变化。最大浑浊带在干季的悬沙浓度比湿季更大,而其中心位置与湿季相比向上游移动10 km。最大浑浊带的形成受到潮汐、径流和地形的综合影响,而沉积物的再悬浮和垂向环流为影响最大浑浊带的主要因素。     

基于遥感的珠江口海岸线变迁分析

利用1990年、2000年和2010年三个时相的遥感影像,进行2000年前后两个十年的海岸线变迁情况对比分析。结果表明:2000年前的十年间,珠江口海岸线向海推进,导致面积共增加了16486.63ha,主要受人为因素影响,围海养殖是本时段海岸线变迁的主要因素;2000年后的十年间,珠江口海岸线继续向海推进,但推进速度降低,导致面积增加了9280.15ha,填海造地是这一时段海岸线变迁的主要因素。又根据珠江口的区域特征,以珠江入海八大口门为界,将整个研究区划分为九个岸段进行了详细分析。     

珠江口海域营养盐比及与浮游植物的关系

根据2004-2006年珠江口海域的调查资料,对营养盐含量和比值与浮游植物群落结构的关系进行分析.结果显示,调查海域维持丰富的氮、磷、硅,其中氮、硅以东宝河口最高,磷以深圳湾最高;丰富的氮、磷、硅和较高的N:P均可能是形成调查海域多年来浮游植物群落以硅藻类占优势的主要原因;但是在深圳湾、桂山岛、万山列岛及横琴岛附近海域(主要是4月),营养盐含量及其之间的比例发生变化(深圳湾主要是 N:P,后三个岛屿附近海域主要是Si:N),对浮游植物群落结构变化产生影响;并且近年来珠海高速发展的养殖业造成其海域赤潮的频发.     

珠江口养殖开发重心迁移的空间信息动态遥感分析

珠江口作为我国经济发展最活跃的区域, 经历着快速城市化与工业化进程, 各项资源的有效可持续利用成为人们开发利用空间资源所追求的目标.根据珠江口3个时相的多源遥感信息与常规调查数据予以分类系统和空间精度的一致化处理, 挖掘提取了相同空间尺度和精度的养殖信息, 并引入单一土地利用动态度、景观破碎度模型与区域面积分布统计变化和重心迁移等多模型空间信息分析.量化结果表明, 养殖区面积从1985年的125.49km2增加到2005年的345.20km2, 是1985年的2.75倍, 1985-1995年的养殖区面积年均增长率为14.30%, 1995年以后面积年均增长率下降到1.32%;1985-2005年的20年间养殖区破碎度逐渐增加, 由1985年的0.000015增加到2005年的0.002824;20年间珠江口各市养殖面积变化呈现区域性差异, 广州、东莞和珠海三市呈现持续增加趋势, 增长速度差异较大, 而中山和深圳两市则先增长后下降.综合分析得出养殖区分布重心整体向西北迁移.     

珠江口海域灾害地质因素及其与环境变化的关系

珠江口海域地质环境比较复杂, 孕育着多种灾害地质因素。通过收集的浅地层剖面、卫星遥感、钻孔资料及系统的野外调查, 研究了珠江口海域灾害地质类型及其分布, 编制了珠江口灾害地质示意图。珠江口海域灾害地质类型很多, 可划分为新构造灾害地质、侵蚀堆积灾害地质、承压流体塑性体灾害地质、结构不均匀性灾害地质4个类型, 包括活动断层、地震、浅层气、沙波、潮流沙脊、冲蚀槽沟、海岸侵蚀与淤积、陡坎、埋藏古河道、浅埋基岩面等。它们的分布范围很广且密集。新构造运动及晚更新世以来海平面变化, 决定了珠江口海域复杂的海洋灾害地质类型及分布。珠江口众多的灾害地质问题将会对经济发展和海底工程建设安全构成潜在威胁, 应该引起高度重视。     

Remote sensing and GIS-based integrated analysis of coastal changes and their environmental impacts in Lingding Bay,Pearl River Estuary,South China

Substantial changes are taking place in the coastal landscape as a result of rapid urbanization. A series of environmental and resource problems have emerged owing to rapid urban development, including encroachment of agricultural land, land reclamation, silt deposition in rivers, and severe flooding. These problems have had a significant impact on sustainable development in Lingding Bay, the largest estuary of the Pearl River. This paper demonstrates that remote sensing can be effective in monitoring the dynamics of coastal zones, such as coastline movement, urban expansion, land-use changes, and migration of shoals and deep-water channels. Remote sensing data from 1978 to 1998 were used to detect the accelerating changes that have taken place in the study area. A hybrid approach has proved to be an effective way of improving remote sensing image classification, with multi-temporal compound imaging, for coastal change analysis. Geographic information system (Intergraph's modular GIS environment, MGE) software was used to assist planners in the analysis of such changes, by combining the maps from 1974, 1989 to 1997 and integrating the multiple (spatial and attribute) databases. The result demonstrates that: (1) the Pearl River estuary is being reclaimed, estuarine waterways are getting narrower; the area of water near Humen town has narrowed by 4–6 km; (2) shoals in Lingding Bay have reduced the area of water by 114 km² over the past 23 years; the area of deep-water channels has declined by ∼24 km², even with dredging; on average, the area of water has decreased by 5.9 km² annually; western channels migrated eastwards 0.8 and 1.1 km during the first and second 10-year period, respectively; according to this scenario, the western channel will disappear from Lingding Bay in approximately 183 years; (3) land-use changes: 92% of shoal reclamation occurred in the 1980s and 80% of waterway reclamation happened during the 1990s; Panyu District of Guangzhou city leads the table in land reclamation, Zhongshan city is second, and Zhuhai city third; the area of reclamation in the last 10 years is slightly more (1.18 times) than in the previous 10 years, in particular, there was a 1.6- and 1.8-fold increase, respectively, for the Zhongshan and Zhuhai coastal regions; at the current rate of reclamation, Tangjia Bay in Zhuhai and Jiaoyi Bay in Dongwan will vanish in approximately 25 and 70 years, respectively; the decline of the bays will cause large-scale destruction of the aquatic environment—the consequences should not be ignored. The impact of such changes on flood control and prevention, and coastal planning, are also discussed. We stress the importance of regulating and controlling the long-term development of coastal areas in the Pearl River Delta.     

珠江河口的能量传播和能量耗散

建立了包括河网区、河口湾区和近海水域的ECOMSED-3D数学模型,计算了珠江河口的能量传播和能量耗散特征。研究表明:1)珠江河口能量来源受潮汐和径流共同作用,季节性变化明显;2)珠江河口存在若干高能耗区,其单位面积能耗率比上下游河段平均能耗率高1—2个量级,它们和一定的动力结构与地貌单元相联系。根据地貌特征和消能特点,可以划分为以下3种类型:门的高能耗区、曲折河段高能耗区和分汊汇流高能耗区。