中國(guó)近海葉綠素衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)重構(gòu)及其時(shí)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(jí)生產(chǎn)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(píng)估工作中。近年來(lái)，隨著海洋衛(wèi)星遙感技術(shù)的快速發(fā)展，衛(wèi)星遙感資料憑借其大范圍、長(zhǎng)時(shí)間、高頻率和成本低等優(yōu)點(diǎn)，從而在海洋生態(tài)研究和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)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(cè)數(shù)據(jù)缺失等問(wèn)題，在一定程度上阻礙了其應(yīng)用。因此，采用科學(xué)合理的方法重構(gòu)葉綠素衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)成為當(dāng)前應(yīng)用研究的

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

3、e Decomposition（EMD）技術(shù)可檢測(cè)異常值（噪聲）的特點(diǎn)，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(guò)程，形成的DINEOF-EMD的方法可對(duì)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)重構(gòu)結(jié)果進(jìn)一步優(yōu)化。試驗(yàn)結(jié)果表明，本文發(fā)展的DINEOF-EMD方法能夠較為成功地刻畫(huà)中國(guó)近海海表葉綠素的時(shí)空變化特征，具有無(wú)需先驗(yàn)參數(shù)和運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)，并且，重構(gòu)精度比經(jīng)典DINEOF方法提高了5％~10%等特點(diǎn)。
　?。?）東中國(guó)

4、海葉綠素的時(shí)空變化特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系
　?、偃~綠素濃度的平均氣候態(tài)：具有從近岸向遠(yuǎn)海呈帶狀分布以及從近岸向遠(yuǎn)海逐漸降低的特點(diǎn)。其中，長(zhǎng)江口附近海域及渤海的葉綠素濃度較高，最高超過(guò)5.0mg/m3。
　　②線性擬合結(jié)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(zhǎng)

5、江口附近海域則有明顯相反的減少趨勢(shì)。
　　③葉綠素濃度在春季4月份達(dá)到2.974mg/m3的全年最高值，而在夏季7月份則達(dá)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(jiǎn)單一致的關(guān)系；并且，兩者之間的關(guān)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(guān)的海域主要為春、秋季長(zhǎng)江口附近海域以及夏、秋季濟(jì)州島附近海域，其他海域主要為負(fù)相關(guān)關(guān)系；葉綠素

6、與SSS呈正相關(guān)的海域主要為夏、秋季的黃海中部及東北海域，其他海域?yàn)樨?fù)相關(guān)。另外，冬季，葉綠素與SST和SSS的關(guān)系在不同海域則較為凌亂。
　?。?）南中國(guó)海葉綠素的時(shí)空變化特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系
　?、偃~綠素濃度的平均氣候態(tài)特點(diǎn)：近岸海域高，離岸海域低，以及海盆中部島礁周?chē)Ｓ蛳鄬?duì)較高的特點(diǎn)。
　?、?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(shì)，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(cè)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。
　　③全年變化的最大值出現(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(gè)峰值，約為0.540mg/m3。
　　④與東中國(guó)海的情況略有不同，葉綠素與海表溫度（SST）主要呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與海表鹽度（SSS）的關(guān)系則隨著不同季節(jié)和海域有較