中國近海葉綠素衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)重構及其時空變化特征研究.pdf

1、海洋葉綠素濃度可作為衡量海洋浮游植物生物量和初級生產力的重要指示因子，因而經(jīng)常用于海洋生態(tài)特征的分析和海洋資源環(huán)境的評估工作中。近年來，隨著海洋衛(wèi)星遙感技術的快速發(fā)展，衛(wèi)星遙感資料憑借其大范圍、長時間、高頻率和成本低等優(yōu)點，從而在海洋生態(tài)研究和動態(tài)監(jiān)測應用中占據(jù)了重要地位。然而，由于天氣、氣候等各種因素的影響，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)存在有觀測數(shù)據(jù)缺失等問題，在一定程度上阻礙了其應用。因此，采用科學合理的方法重構葉綠素衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)成為當前應用研究的

2、迫切需要。為此，本論文進一步發(fā)展了可應用于葉綠素衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)重構的方法，完成了1998-2014年期間中國近海（東中國海和南中國海）葉綠素衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的重構工作，并據(jù)此分析了東中國海和南中國海葉綠素的時空變化特征及其與主要環(huán)境因子的關系，得到以下主要結果：
　?。?）本文根據(jù)經(jīng)典Data Interpolating Empirical Orthogonal Function（DINEOF）的重構方法，利用Empirical Mod

3、e Decomposition（EMD）技術可檢測異常值（噪聲）的特點，采用其可剔除原始數(shù)據(jù)中噪聲的有效方法，并引入了基于數(shù)據(jù)同化思想的二次訂正過程，形成的DINEOF-EMD的方法可對衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)重構結果進一步優(yōu)化。試驗結果表明，本文發(fā)展的DINEOF-EMD方法能夠較為成功地刻畫中國近海海表葉綠素的時空變化特征，具有無需先驗參數(shù)和運算速度快等優(yōu)點，并且，重構精度比經(jīng)典DINEOF方法提高了5％~10%等特點。
　?。?）東中國

4、海葉綠素的時空變化特征及其與環(huán)境因子的關系
　?、偃~綠素濃度的平均氣候態(tài)：具有從近岸向遠海呈帶狀分布以及從近岸向遠海逐漸降低的特點。其中，長江口附近海域及渤海的葉綠素濃度較高，最高超過5.0mg/m3。
　　②線性擬合結果表明，1998-2014年期間，葉綠素濃度上升了約0.136 mg/m3，增加速率約為0.009mg/m3·a-1；其中，連云港沿岸、萊州灣、渤海灣北部以及黃海北部沿岸海域有增量大于2.0mg/m3的，而長

5、江口附近海域則有明顯相反的減少趨勢。
　?、廴~綠素濃度在春季4月份達到2.974mg/m3的全年最高值，而在夏季7月份則達到2.560mg/m3的全年最低值。
　?、苋~綠素與主要海洋環(huán)境因子，如海表溫度（SST）和海表鹽度（SSS），未有簡單一致的關系；并且，兩者之間的關系隨不同季節(jié)和海域有較大的變化。其中，葉綠素與SST呈現(xiàn)正相關的海域主要為春、秋季長江口附近海域以及夏、秋季濟州島附近海域，其他海域主要為負相關關系；葉綠素

6、與SSS呈正相關的海域主要為夏、秋季的黃海中部及東北海域，其他海域為負相關。另外，冬季，葉綠素與SST和SSS的關系在不同海域則較為凌亂。
　?。?）南中國海葉綠素的時空變化特征及其與環(huán)境因子的關系
　?、偃~綠素濃度的平均氣候態(tài)特點：近岸海域高，離岸海域低，以及海盆中部島礁周圍海域相對較高的特點。
　?、?998年-2014年，全海域平均葉綠素濃度總體呈略有減少的態(tài)勢，下降了約0.006mg/m3，減少速率約為0.00

7、1mg/m3·a-1；其中，瓊州海峽東側相鄰海域明顯減少，大部分海域略有降低，而北部沿岸海域則呈相反的增加。
　?、廴曜兓淖畲笾党霈F(xiàn)在冬季1月份，約為0.647mg/m3，而最低值約為0.461mg/m3，出現(xiàn)在春季4月份；此外，夏季7、8月份出現(xiàn)全年的第二個峰值，約為0.540mg/m3。
　　④與東中國海的情況略有不同，葉綠素與海表溫度（SST）主要呈現(xiàn)負相關關系，而與海表鹽度（SSS）的關系則隨著不同季節(jié)和海域有較