海雾卫星遥感监测研究进展

海雾导致能见度降低,给海上交通和海上作业造成极大威胁。卫星遥感是海雾监测不可或缺的重要技术手段。本文从海雾遥感监测的原理出发,首先介绍海雾的辐射特征和纹理特征,进而对近年来海雾遥感监测方面的研究进行回顾,包括海雾的识别探测研究和海雾物理特征量的反演研究,最后对海雾遥感监测中存在的一些问题进行了讨论。

一种面向港口溢油监测的小型激光荧光遥测系统

目前,针对港口溢油巡航监测缺乏行之有效的技术手段。为探索激光诱导荧光光谱技术应用于港口溢油监测的可行性,以微型光纤光谱仪搭建小型激光荧光遥测实验系统,并对其性能进行测试分析。结果发现,在光谱仪曝光时间设为最小(1.11 ms)的情况下,环境光对荧光测量仍会产生影响,利用减背景法可以有效去除溢油荧光信号中环境光的影响;在相同条件下,系统测得不同油质溢油样品的荧光光谱表现出不同的光谱特征,轻质油较重质油的荧光峰蓝移、荧光更强;在上述环境光背景影响和光谱测量分析的基础上,进一步测试了系统的信号探测稳定性,结果显示,系统重复测量的相对标准偏差RSD=2.54%,表明该系统具有较好的信号探测稳定性。综上,基于微型光纤光谱仪的小型溢油激光荧光遥测系统可望在近岸港口溢油巡航监测中发挥重要作用。

黄河口海域悬浮物浓度Landsat8OLI分段线性反演

黄河每年输送大量泥沙进入渤海。研究黄河口海域悬浮物浓度,对于黄河输沙以及周边海域的环境监测具有重要意义。利用2011年夏、冬两季实测遥感反射率以及同步测量悬浮物浓度数据,开展了黄河口海域悬浮物浓度分段线性反演研究。结果表明,不同浓度范围下,悬浮物浓度反演的敏感波段不同;浓度小于等于50mg·L^(-1)(≤50mg·L^(-1)),敏感比值波段为(600~700nm)/(400~600nm),浓度高于50mg·L^(-1)(>50mg·L^(-1)),敏感比值波段为(750~900nm)/(420~720nm),Landsat8OLI的对应组合方式分别为B4/B2和B5/B3;根据上述浓度分段范围分别建立线性模型,其精度R^2,RMSE和APD分别为0.873 5,4.08mg·L^(-1)和22.81%(≤50mg·L^(-1)),以及0.969 3,102.96mg·L^(-1)和17.51%(>50mg·L^(-1)),整个浓度下三个精度参数分别为0.975 3,67.03mg·L^(-1)和20.45%,均优于常用单一模型在分段和整体浓度下的相应参数,且具有良好的稳定性。分段线性模型,更适合浓度变化大的黄河口海域悬浮物浓度反演。

基于Landsat 8影像的黄河口悬浮物质量浓度遥感反演

悬浮物质量浓度是黄河口海域重要的水质和水环境监测参数之一,直接影响着水面以下光场的分布,进而影响水体的初级生产力和水域生态环境。本文基于2011年6—7月和11—12月共计89组现场实测悬浮物质量浓度和光谱数据,分析了黄河口及其附近海域不同悬浮物质量浓度的水体光谱特征,尝试利用多种波段组合建立悬浮物质量浓度遥感反演算法。结果表明865 nm波段与波段比655 nm/560 nm组合形式算法反演结果最优,算法相关系数R2为0.95,平均相对误差为25.65%。将算法应用于2014—2016年共7景Landsat 8 OLI遥感影像,分析了不同年份黄河口悬浮物质量浓度的时空分布特征,黄河口海域悬浮物质量浓度分布总体呈现近岸高,离岸低的特点,不同时期悬浮物质量浓度量值上有显著变化。

中国第十次北极物理海洋学科学考察综述

2019-08-10—09-27,自然资源部第一海洋研究所牵头实施完成了中国第十次北极科学考察,该航次采用的考察船为“向阳红01”科学考察船,这是我国首次利用非破冰船抵达北极海域执行科考任务。本航次在中央航道区域、楚科奇海、白令海等我国传统北极考察海域,以及东白令海陆架和西北太平洋新拓展的海域,进行了包括重点海域断面调查、锚碇潜标长期观测、多水下滑翔机协同观测、抛弃式和走航观测等在内的物理海洋学综合考察。其中,在白令海东部进行的断面观测和水下滑翔机协同编队观测均系中国首次,拓展了中国在北极的观测范围,提高了中国调查和监测北极环境的能力。本文概述了这次考察在物理海洋学方面的主要考察成果,并总结了航次完成的亮点工作。

北冰洋卫星水色遥感观测能力评价与展望

卫星水色遥感是研究北冰洋海洋生态系统及其气候变化响应的重要技术手段。本文从北冰洋卫星水色遥感产品的时空覆盖及其制约因素分析入手,通过剖析北冰洋遥感反射率、叶绿素a浓度、初级生产力等卫星关键水色产品的定量化水平及不确定性来源,凝练了未来需突破的若干关键技术。(1)7~8月是一年之中北冰洋卫星水色遥感产品空间覆盖率最高的时段(约为56%~62%),而每年10月至来年3月则不足20%,海冰覆盖(9月影响最小)、云雾干扰(4~8月影响最为严重)、低光照(9月至来年3月影响最为严重)是主要的制约因素,多星融合可在一定程度上提高水色产品的空间覆盖率。(2)4~6月是北冰洋卫星遥感反射率产品精度最高的时段,高质量数据的占比可达82%,其次为1~3月和7~9月(75%),10~12月最低(57%);基于半分析算法的溶解有机物浓度卫星遥感反演精度较高(误差约为12%),而卫星标准叶绿素a浓度产品则存在低值区高估、高值区低估的问题(相对误差为82%~112%);初级生产力遥感产品存在明显不确定性,叶绿素a浓度及其垂向分布、藻类光合作用参数等是主要的不确定性来源。(3)提升北冰洋水色遥感观测能力需突破以下关键科学技术问题:①高纬度海域卫星水色遥感资料的高精度处理方法;②基于北冰洋水体光学特性的高精度区域性水色反演模型;③多星协同的北冰洋水色观测技术;④协同卫星遥感与无人移动观测的北冰洋环境监测技术;⑤北冰洋海洋光学性质的参数化模型构建。

海洋气候数据集生成与分析简介

科技部的"十三五"重点研发计划项目"全球气候数据集生成及气候变化关键过程和要素监测"中资助了"海洋气候数据集生成与分析"课题,针对全球气候变化研究对全球海洋环境数据的需求,该课题拟基于国内外多源卫星遥感数据和现场观测资料,发展与全球气候变化相关的海面能量平衡、海洋动力环境参数与过程、海洋水色和海冰等数据产品生成技术,构建全球海洋气候数据集产品生成系统,生成我国首套长时间序列、高精度、高时空一致性的全球海洋气候数据集,为全球气候变化研究与应对提供海洋数据支撑和服务,提升我国在全球气候变化关键过程和要素方面的监测能力。

Remote sensing Extraction model of redtide biomass by airborne hyperspectral technique

Our work is based on the known research results of inherent optical quality of ocean color constituents.According to optimized parameters and induced fluorescence term of chlorophyll, this paper puts forward a remote sensing reflectance model of sea water, which is fitted in Liaodong Bay of Bohai. An inverse model that can evaluate redtide biomass according to chlorophyll retrieval is provided by inducing a functional extreme problem. The calculation example of the model indicates that the inversion model has explicit mathematic and physical meaning, but its practicability needs to be verified.