基于多源卫星的渤黄海浊度分布特征研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:u20051026
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浊度是水质测量中的一项重要参数,它是水体质量的综合要素,是水质环境监测的一个重要指标。浊度会引起水体温度垂直结构的改变,对海洋初级生产力有重要影响,同时对研究海洋生态和生物化学过程、水动力环境与物质运输也有特殊意义。传统的海洋观测手段具有局限性,而卫星遥感技术具有时间长、范围大的监测优势,为海洋的浊度动态变化提供了较理想的手段。总结前人研究发现:对于高浊度水体的研究比较少,且利用VIIRS卫星对水体浊度的研究几乎没有。因此,本研究以渤黄海为研究区域,采用平台浮标和航次观测的现场浊度数据,与卫星进行高时空同步的匹配,建立了一个基于VIIRS卫星的渤黄海水体浊度的遥感反演算法,并对算法进行精度验证,最终得到了一个适用于渤黄海水体浊度的稳定的算法。将建立的新算法应用于MODIS和GOCI卫星上,进行算法的适用性检验。然后运用建立的新算法对渤黄海水体浊度进行时空分布特征研究,得到不同月份、季节和年份的浊度变化规律以及不同区域典型的分布特点。主要研究结果如下:(1)通过对VIIRS卫星数据进行敏感性波段测试,分析遥感反射率光谱特征,发现对渤黄海水体浊度信号最敏感的波段为486nm波段;进而尝试不同波段组合形式,另外对两种组合形式的算法进行稳定性检验,最终得到单波段形式(log10Rrs(7)?3(8))构建的模型估算精度最高,其模型的相关系数R2为0.974、RMSE为16NTU、MAE为23NTU、MRE为34.63%。(2)将新建立的算法应用于MODIS与GOCI卫星传感器上验证其适用性,发现其适用性良好,三个卫星估测精度效果为:MODIS与VIIRS模拟效果较接近,GOCI次之。(3)渤黄海水体浊度从时间上来看主要呈现为912月水体浊度逐渐增大;13月水体浊度基本保持稳定;46月水体浊度逐渐减小;7月、8月水体浊度则又保持稳定。在季节尺度上分布为冬季水体浊度维持在一个较高的水平,春季浊度高值区逐渐收缩,于夏季达到最低,只在沿岸区域仍有较高的浊度,在秋季,浊度又开始逐渐升高。对于整个研究区域来看,2012年浊度值整体最低而2018年浊度值则整体最高。(4)渤黄海水体浊度从空间分布来看主要呈现为近岸高、远岸低。在渤海,浊度高值区主要分布在黄河河口、渤海湾、辽东湾湾底和辽东浅滩海域,而渤海海峡和渤海中部浊度较低;在黄海,浊度高值区集中在江苏近岸和朝鲜半岛西侧海域,尤其是苏北浅滩地区浊度最高,且常年处于浊度高值状态。
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