南海东北部基于标准经验算法的遥感叶绿素a反演结果比较分析

比较了2000年夏季邻近珠江口的南海东北部海区海洋水色传感器SeaWiFS遥感与走航叶绿素a(Chla)的分布 ,着重对比在运用Ruddick的浑浊水体大气校正方法的条件下OC2,OC4和OCTSC的3种标准经验算法反演的SeaWiFS遥感Chla与实测Chla偏离的相对程度。结果表明 ,3种产品都能够反映Chla从近岸向远岸降低的空间分布特征 ,但从近岸到远岸划分3个子区域分别对遥感与走航Chla求均值比较的结果表明 ,OC4产品偏离实测Chla分布的程度明显小于其他2种产品。此外3种产品的Chla频率分布差异显著。

非色素物质吸收光谱拟合方法比较

有色溶解有机物质(CDOM)与非色素颗粒物质的吸收皆有随波长增高而类指数函数递减的特征,二者统称非色素物质吸收,其光谱斜率S是海洋水色遥感半分析算法中的一个重要参数.本文基于现场实测数据,比较3种获取该参数的拟合方法,结果表明,增加背景参数K的非线性方法能够有效校正长波段散射的影响,与利用自然对数-线性方法以及一般非线性方法(不含背景参数K)比较,R2的标准偏差(SD)小,受水体类型的影响小.这一结果对于半分析算法的发展具有应用价值.

海上实时监测系统在台风“凤凰”监测预报和防御中的应用

台风周围的天气系统和大气环流是瞬息万变的,特别是在台风穿过台湾岛时,受台湾岛地形的影响,其强度和移动路径常常会发生改变,易导致风暴潮预报的失败。本文基于"台湾海峡海洋环境立体实时监测系统"实时监测海上水文、气象要素的变化,准确分析判断了台风"凤凰"的移动路径,提高了临近台风风暴潮预警报的准确度,为地方决策部门安排重点设防风暴潮灾害提供了有力支持。

福建近海漂移物漂移轨迹分析及模拟

浮子漂移实验能够捕捉海域表面海流的特征,为提高海上漂移物漂移轨迹预测模式的预测精度提供改进依据.通过在福建近海的浮子漂移实验,选取兴化湾、厦门湾与湾外近岸海域浮子的运动轨迹,对研究海域的表面流进行分析,并在业务化三维海洋动力模型基础上,结合拉格朗日粒子追踪法,建立了福建近海海上目标物漂移轨迹预测模式,利用浮子漂移实验对漂移模式在福建近海的适用性进行了验证.研究结果表明:湾内浮子运动主要受潮流作用,呈现往复运动的趋势;湾外浮子运动主要由外海环流驱动,有沿等深线迁移趋势,并受到潮过程作用局部形成回流.而本研究构建的福建近海海上目标物漂移轨迹预测模式的模拟结果与浮子漂移结果基本一致,并且相对于湾内的轨迹预测,湾外的模拟有更高的可信度.同时浮子漂移实验还表明FES潮流模型在台湾海峡有较高的准确度,而湾内欠佳.

海洋生态池塘在线监测系统的设计与实现

针对目前我国池塘监测系统在稳定可靠及可扩展性、数据连续实时性、水下环境的可视化等方面的不足,本文提出了一种新型的模块化池塘生态环境在线监测系统解决方案,通过在池塘循环水入水口布放多参数传感器探头,及精选部分池塘养殖池布放水下高清摄像头,接入相应的数据采集控制系统进行集成搭载,利用无线传输模块或地面以太网与控制中心通信完成对数据的实时更新与展示发布,真正实现了对池塘水温、盐度、叶绿素、溶解氧等生态环境要素的长期、实时、连续、在线监测,同时对池塘生物活动状态及生活习性等进行实况视频监控,并且满足对氨氮、亚硝酸盐等营养盐要素的扩展集成。通过山东青岛近岸海域示范运行,验证了该方案实施的可行性,这将为海塘养殖业生产经营提供可靠的数据支持与技术保障,具有广阔的应用前景。

SeaWiFS遥感数据应用于福建近海赤潮监测的适用性初步评估

通过分析SeaWiFS Chla与现场Chla的相关性，统计SeaWiFS遥感数据在福建近海的时间覆盖率，对SeaWiFS遥感数据在福建近海赤潮监测的适用性进行初步评估。结果表明，SeaWiFS Chla与现场Chla呈良好的线性关系，能够很好反映现场Chla的空间分布情况；4～6月SeaWiFS遥感数据量稀少，难以满足赤潮监测的要求；7～9月数据量显著增加，基本可以满足SeaWiFS对较开阔的福建近海进行赤潮监测。

海洋叶绿素a浓度反演及其在赤潮监测中的应用

采用OC2和OC3两种标准经验算法以及Clark和NSMC-CASE2两种半分析算法进行了MODIS海洋叶绿素a浓度反演,并根据2004年福建近海赤潮监控区内10个站点的叶绿素a浓度观测数据对反演结果进行了分析。利用2002—2005年MODIS叶绿素a浓度反演结果对同期发生在福建近海的赤潮灾害进行了初步研究,并探讨了250 m和500 m分辨率的MODIS可见光数据对赤潮灾害监测的可能性。结果表明:两种标准经验算法和两种半分析算法对叶绿素a浓度的反演均存在不同程度的偏高,相对而言,OC3标准经验算法比较适合基于MODIS的福建近海叶绿素a浓度反演;MODIS红光(250 m)和绿光(500 m)通道数据的比值在赤潮灾害发生过程中发生了显著变化,在灾害发生时其值明显较灾前和灾后均偏大。

基于MODIS数据的台湾海峡SST区域遥感监测模型研究

采用SeaDAS模型开展基于MODIS数据的台湾海峡海洋表面温度SST遥感监测时,发现SeaDAS模型在台湾海峡中部SST的监测精度能够满足要求,但在台湾海峡近岸SST的监测误差明显偏大。为此根据2003—2006年台湾海峡近岸观测站点和台湾海峡中部浮标的实测SST数据,采用线性多通道算法建立台湾海峡SST区域遥感监测统计模型,并选择2007年30个SST数据样本对区域统计模型的监测效果进行验证分析。结果表明:在台湾海峡海域采用SeaDAS模型监测SST绝对误差的平均值是1.2℃,标准差是0.69℃,而采用区域统计模型监测SST绝对误差的平均值下降到0.89℃,标准差下降到0.52℃,区域统计模型优于SeaDAS模型。

福建近岸海域悬浮泥沙浓度遥感定量监测研究

论文在分析MODIS数据对海洋水体反射光谱特征的基础上,选用合适的探测波段构成悬浮泥沙遥感参数,并根据2003～2004年福建近岸海域海洋监控区内9个站点的海洋水色数据建立悬浮泥沙浓度遥感定量反演模式。利用已建立的模式对2001～2005年福建近岸海域悬浮泥沙浓度进行遥感反演,根据反演结果分析该海域悬浮泥沙浓度的分布及其变化特征,着重分析闽江口海域的悬浮泥沙运动特点。结果表明：福建近岸海域悬浮泥沙浓度与基于MODIS蓝光（0.438～0.448μm）和绿光（0.545～0.565μm）探测波段数据构成的遥感参数呈指数函数关系,定量反演效果比较理想,反演结果能客观地揭示福建近岸海域悬浮泥沙的浓度分布及其变化特征,为今后对该海域悬浮泥沙运动规律的深化研究奠定了基础。

福建沿海赤潮灾害气象预报

根据福建沿海2001～2008年赤潮灾害资料以及相应时期的气象数据,寻找与赤潮灾害发生密切相关的气象因子,分析赤潮灾害发生期间的地面及不同高度的天气形势,并探讨南方涛动指数与赤潮灾害发生的关系,在此基础上根据前期气温、风、云及海况进行福建沿海赤潮灾害气象预报。研究结果表明,福建沿海的风、气温、湿度、日照和气压等气象因子与赤潮的发生存在着密切的关系,但不同海区影响赤潮发生的主要气象因子不尽相同,低层850 hPa和地面形势能较好地反映福建沿海赤潮发生的天气背景,南方涛动指数与第2年赤潮发生日数有着很好的对应关系,二者相关系数为-0.745。

珠江口及其邻近海域走航式叶绿素荧光计数据的校正

探讨了走航式叶绿素荧光计的现场校正方法。针对珠江口及其邻近陆架海域,分别对经非标准化和标准化处理的盐度和荧光计叶绿素数据进行聚类统计,区分河口区与陆架海区,给出分区段的校正系数。结果表明,在珠江河口区尤其是低盐度段,分区校正与单一的校正相比有相当明显的改善;非标准化与标准化数据处理方案各有优缺点。这一方法对于快速、连续测量该复杂海区的叶绿素浓度有着重要的意义。

珠江口海域基于吸收测量的MODIS半分析算法修正

利用珠江口2002年11月颗粒物质(包括浮游植物与非色素颗粒)及有色溶解有机物质(CDOM)吸收系数的测量，尝试修正MODIS半分析算法经验方程。原算法中建立的浮游植物吸收系数αφ(λ)与αφ(675)之间的双曲线正切函数关系式可能并不符合珠江口这一高污染河口区的光学性质，故给出了αφ(λ)与αλ(443)的简单二次函数关系式。非色素颗粒吸收系数(αd)总体上远大于CDOM吸收系数(αg)，所以，没有分离αd和αg而直接导出αg并不切实可行；建议参数S取值0．012nm^-1。当然实用的珠江口MODIS半分析算法还需要进一步的调试与优化。

平潭近岸海域浮子漂移轨迹及其数值模拟

平潭近岸海域岸线曲折,周边岛礁众多,海底地形复杂,是福建省海难事故的高发区.本研究建立了平潭近岸海域海上目标物漂移轨迹的预测系统,该系统通过风场和流场的数值模型获取海面动力环境信息,采用拉格朗日算法实现对海上目标物漂移轨迹的预测追踪.其中海流模型采用ROMS(regional ocean modeling system)模型构建,模型水平方向上最高分辨率为100m,垂向上分为16层,并考虑干湿边界,以体现复杂海岸线和水深地形.通过验证分析,潮位、流速和流向的模拟平均绝对误差分别为0.20 m、0.12 m/s和26°.通过平潭近岸2个浮子实验,结果表明,浮子漂移过程中受潮流和局地地形的影响明显,对漂移模型在平潭近岸海域的适用性进行初步验证,浮子模拟轨迹与实际漂移过程基本吻合,模拟时段内最大偏差距离为2.8km,系统可以为平潭近岸海域海上突发事故应急决策提供参考.

利用MODIS多通道数据反演近海海表温度

以EOS卫星的中分辨率成像光谱仪MODIS遥感资料为数据源,以福建近岸海域为示范区,利用多通道数据算法模型进行近海海表温度卫星遥感反演试验,并根据2003—2004年福建近岸海域10个观测站点的实测海洋表面温度对反演结果进行精度检验与分析。遥感反演的海洋表面温度与现场观测的海洋表面温度绝对误差的平均值为0.75℃,标准差为0.52℃,绝对误差在1.0℃以内的样本占总样本的68%。结果表明利用MODIS多通道数据算法模型遥感反演近海海表温度能够满足海洋应用的精度要求。

基于模糊评价的福建沿海水质卫星遥感监测模型

卫星遥感技术对于开展连续、实时、大尺度的海洋水质状况监测具有明显优势。该文充分利用卫星遥感的标准算法模型和半分析算法模型分别反演得到叶绿素a、颗粒状有机碳、黄色物质和透明度等海洋生态参数,并选取与福建沿海海水受污染程度密切相关的溶解氧、化学耗氧量、无机氮和活性磷酸盐作为海洋水质的评价因子,通过建立海洋生态参数与海洋水质评价因子两者之间的统计关系模型,在海洋水质综合评价中引入模糊综合评价法,最终建立一套基于卫星遥感和模糊评价的海洋水质监测模型,并利用2009-2013年福建沿海同步获取的海洋水质现场实测数据对模型的反演精度进行验证。结果表明:使用该监测模型开展对福建沿海海洋水质卫星遥感监测是可行的,监测准确率为81%,具有较好的业务化应用前景,由于模型对于Ⅳ类海洋水质监测的准确率明显高于Ⅱ类和Ⅲ类海洋水质,因此,比较适合于福建近岸海域的海洋水质监测。

基于MODIS荧光高度变化的藻类水华遥感监测方法

为了研究如何有效应用MODIS荧光高度(fluorescence line height,FLH)产品于近岸水华监测,基于福建近岸浮游植物水华期获得的35组实测遥感反射率和叶绿素a数据,提出MODIS FLH差值法,即当日FLH与前14 d平均FLH差值≥0.06 mW/(cm2.μm.sr)时,判别为水华发生.取2005年6月和2003年5月两个赤潮案例,处理获得MO-DIS卫星FLH时间差值产品,依据FLH差值≥0.06 mW/(cm2.μm.sr)的判据,判别水华影响区域与实际报道吻合,说明这一方法对于本研究水体行之有效.适用其他水体的情况尚未知,且具体的判据可能随水域而变化,进一步的研究与实例检验将是必要的.

台湾海峡海水透明度遥感监测及时空变化分析

台湾海峡水文气象环境条件及水体光学特性较复杂。本文基于海洋水体固有光学特性和MODIS卫星数据建立了台湾海峡海水透明度的遥感反演模型,利用2005—2012年福建省近岸海域同步获取的海水透明度实测数据对模型的反演精度进行验证,并根据多年遥感反演结果初步分析了台湾海峡海水透明度的分布特点和变化规律。结果表明:台湾海峡遥感反演的海水透明度与实测的海水透明度具有较好的一致性,两者相关系数为0.849,平均相对误差为26.0%,平均均方根误差为0.332m,在中高透明度海区反演误差更低,因此利用建立的遥感反演模型对台湾海峡海水透明度进行卫星遥感监测是可行的。从多年平均的遥感监测结果来看,台湾海峡一般沿岸浅海的海水透明度较低,外海的海水透明度较高;海峡南部的海水透明度明显高于北部,澎湖列岛东南海域海水透明度常年较大;春季和夏季台湾海峡透明度高的海域面积明显比秋季和冬季大,海峡东南部的海水高透明度区春夏季比秋冬季更向北伸展。

福建宁德海洋工程风暴潮灾害风险特征参数分析

宁德地区是我国受风暴潮影响较为严重的区域之一,同时也是宁德核电站等众多沿海大型工程所在地.鉴于该区域特殊的地理位置和海洋灾害的严重性,以宁德核电站为中心,对该区域所面临风暴潮风险的特征参数进行全面、综合的定量评估,包括潮汐特征、平均海平面变化、台风和风暴潮基本特征,特别是可能最大风暴潮的计算.研究结果表明,该区域10%超越频率的天文潮高、低潮位分别为355、-341 cm;平均海平面变化速率为0.162 cm/a;千年一遇的台风中心气压约为895h Pa,该气压时的最大台风风速半径为40 km.在进行大量敏感性实验的基础上,对台风移速、移向和风暴增水/减水的关系,以及增水和减水的差异就行了详细的研究,得出:台风增水主要是由移向在305°左右(295°~315°)、路过核电站下方(核电站以南)的台风引起,且增水随台风移速增大而增大;可能最大台风风暴增水由路径经过核电厂址南40 km的台风(移向295°、移速28 km/h)引起,最大台风增水值为526.8 cm;对于可能最大台风减水而言,最有利于台风风暴减水的移向在355°~360°和0°~15°之间,其中可能最大台风减水为-301.9 cm,由移向5°、移速30 km/h、路径经过核电厂址南30 km(0.75台风最大风速半径)的台风引起.

近十年厦门湾赤潮发生与热带气旋的关系研究

利用2001—2010年历史赤潮记录、热带气旋、500 hPa高空形势、地面形势以及逐日的气温、气压、相对湿度和风速等资料,分析研究了近十年厦门湾赤潮发生与热带气旋的关系。结果表明,在热带气旋外围暖舌的影响下,厦门湾往往会发生赤潮。热带气旋诱发厦门湾赤潮的时间主要集中在6—8月,诱发赤潮的热带气旋可归纳为南海西行型、台湾岛东部靠近型和南海东移北上型3类。其中热带气旋南海西行型诱发厦门湾赤潮较多。