香港近海海域叶绿素a定量反演及时空变化分析

以2009~2019年HJ-1A/B卫星多光谱数据和对应日期的实测数据为数据源,通过预处理提取出各波段组合反射率并与实测叶绿素a浓度数据进行统计相关性分析,选取相关性最高的波段组合作为特征变量与2/3的实测叶绿素a浓度数据进行建模,并用剩下的1/3实测叶绿素a浓度数据进行精度验证以确定最佳遥感反演模型,最后根据最佳反演模型对2009-2019年的香港近海海域叶绿素a浓度进行反演,明晰该海域近10年的叶绿素a浓度时空变化特征.结果表明：利用HJ-1A/B卫星多光谱数据反演香港近海海域叶绿素a浓度的最佳波段组合为第3波段和第2波段比值（B3/B2）,相关系数（r）为0.893;最佳反演模型为利用B3/B2构建的e指数回归模型（Chl=0.004e^6.693(B3/B2)）,决定系数（R²）为0.934,均方根误差（RMSE）为0.255μg/L,平均相对误差（RPD）为25%;近10年香港近海海域的叶绿素a浓度时空变化特征：空间上整体呈现“东高西低,由东向西逐渐减小”的分布特征,西部海域比东部海域平均浓度低5μg/L左右;2017年内呈“春低秋高,夏升冬降”的随季节变化特点,其中秋季最高,夏春两季次之,冬季最低.     

近岸海域叶绿素和赤潮的AVHRR波段比值探测方法研究

提供了利用NOAAAVHRR的短波波段探测近岸海域叶绿素和赤潮的方法。本方法采用AVHRR的波段1(580～680nm)和波段2(720～1100nm)之间的比值水色因子C21[C21=(R2-Ra2)/(R1-Ra1)],建立了C21与辽东湾海域现场测定的叶绿素a之间的相关关系,相关系数为0.75。叶绿素a的最小探测浓度为2.22mg/m3,探测精度为±4mg/m3,同时也讨论了叶绿素探测的影响因素。     

海南岛近岸海域赤潮易发程度识别及重点监控区域划定

有效选择重点监控区并对其进行长期监测是赤潮预警系统建立的关键。本文研究海南岛近岸海域赤潮发生历史记录,分析不同区域赤潮发生频次、规模、危害程度及原因种毒性,提取赤潮发生的综合信息,评价区域赤潮的严重程度;同时分析近岸海域的营养盐状况及水体的扩散能力,评价水体的富营养程度;利用GIS手段,判断海南岛近岸海域赤潮易发程度,即识别赤潮高发区、赤潮易发区及潜在赤潮发生区。再结合近岸海域环境功能区划,有效划定了赤潮重点监控区,赤潮防控区及赤潮预警区。进一步结合现场大面调查数据对重点监控区进行分级,提高了赤潮的有效监控和预警。     

基于GIS的我国渤海1952~2016年赤潮时空分布

收集了渤海海域自1952年有赤潮发生记录以来长达65a的相关资料,采用地理信息系统（GIS）技术研究了该海域赤潮发生的时空分布特征,并对其危害程度进行了评估.研究结果表明,渤海赤潮发生最频繁的区域为渤海湾北部、辽东湾西部和东部的海域;渤海共发生赤潮189次,其中影响面积超过1000km²的有21次;2000年以后,赤潮发生频率在明显增加;在6、7和8月份赤潮发生次数最多,分别占总次数的26%、22%和21%;由夜光藻、中肋骨条藻和原甲藻引发的赤潮次数分别为65、11和10次;发生在渤海湾西部、辽东湾西部以及黄河口海域的赤潮对海洋生态危害最大.首次以可视化的方法全方位展现和认识了渤海海域65a来赤潮发生的范围、分布与特点,实现了对该地区发生赤潮信息的整合与处理.这一方法对其他海域赤潮研究亦具有借鉴价值.     

基于HJ-1 CCD数据的海冰时空特征分析——以渤海辽东湾为例

基于环境减灾卫星(HJ-1)CCD数据,对比分析了CCD数据4个波段的不同地物波谱特征,构建了海冰遥感信息提取指数(SII),并将该指数作为一个特征参量与CCD数据的其他4个波段进行支持向量机分类,提取了2012/2013年海冰发展关键期的海冰时空变化信息,在此基础上,结合气象数据分析了2012/2013年冬季渤海辽东湾海冰灾害的时空分布特征。结果表明:海冰的冻结、融化、增长和减弱与冬季气候时空变化特征有密切关系;HJ-1CCD数据能有效提取海冰信息,是海冰监测的一种有效的数据源;基于SII指数的支持向量机遥感图像海冰分类方法对海冰的识别具有较高的精度,能够为海冰监测提供新的技术支撑。     

近年来我国海域多发性赤潮生物种类以及赤潮风险指数分级预警方法

根据国家海洋环境监测中心赤潮数据库2006~2010年资料,依据年平均发生次数和累计面积,将近年来在我国海域多次引发赤潮的赤潮生物分成三类——高发性赤潮生物、频发性赤潮生物和易发性赤潮生物。按各种赤潮生物的细胞大小,分析研究了每种赤潮生物引发赤潮的基准密度,探讨了根据赤潮生物密度、叶绿素a浓度赋值建立的赤潮风险指数,以及应用赤潮风险指数和海水营养状态质量指数分级预警赤潮的方法。     

遥感指数在湖泊叶绿素a反演研究中的应用

借鉴陆地植被指数的算法,利用MODIS数据的波段组合对太湖叶绿素8浓度进行反演。探讨了差值植被指数DVI、比值植被指数RVI、归一化植被指数NDVI这三种遥感指数形式的反演效果及各自特点。MODIS数据蓝光波段和红外波段的组合是反演太湖叶绿素浓度的最佳波段组合,DVI适合于反演叶绿素浓度高的情况,RVI的反演结果两极分化明显而普适性较差,NDVI适合于反演浓度较低的情况。     

渤海赤潮的历史、现状及其特点

论述了渤海赤潮发生的历史、现状与特点,并且较详实地阐明了渤海赤潮的时空特征与变化趋势,赤潮优势种类与时间变化趋势.结果表明,重点发生赤潮的海域为:渤海湾、莱州湾、辽东湾两部海域、辽东湾中部海域和营口鲅鱼圈附近海域;重点发生时间段为:每年的6～8月;主要的优势种类为:夜光藻、球形棕囊藻、叉角藻、红色中缢虫、中肋骨条藻等.2000年到2006年共记录到赤潮80次,累计赤潮面积约19 800 km2,年平均发生赤潮次数和面积分别是90年代年均值的4.2倍和1.6倍;而且近年来渤海赤潮的发生特点明显呈现出时间段延长、次数和面积增加、分布空间扩大、优势种类增多的发展趋势.     

厦门同安湾海域赤潮期间叶绿素变化的若干典型特征

2004～2007年对厦门同安湾海域赤潮期间的叶绿素进行每隔15 min的长期、连续、自动、实时、定点监测,取得的126510组数据表明:赤潮期间叶绿素的变化形态具有很强的特征规律.赤潮的发生,从其整个发生和消亡过程的形态中可以分为对称型、不对称型、弱势型和强势型.研究这些不同的形态,对规范赤潮的监视监测、预警预报和深入研究赤潮形成的机理有重要的意义.     

MODIS时序影像的福建近岸叶绿素a浓度反演

叶绿素a(Chl-a)浓度是可以直接遥感反演的重要水质参数之一,常用来评价近岸水体的富营养化程度.为有效监测福建近岸水域中的叶绿素a浓度变化,本文利用MODIS时间序列影像数据,采用适用于小样本数据的机器学习方法随机森林(Random Forest, RF)和传统的特征波段比值(Band Ratio, BR)方法,结合时序浮标观测数据,在浮标观测站点有限的情况下,采用"以时间连续补空间稀疏"的建模策略,分别对福建近岸不同时相叶绿素a浓度进行遥感反演,并对反演结果进行验证与分析.结果显示RF、BR两种方法反演的均方根误差(RMSE)分别为0.49、0.52μg·L~(-1),平均绝对百分比误差(MAPE)分别为37.50%、50.20%,平均决定系数(R~2)分别为0.87、0.21.可见,基于MODIS时序影像的RF模型可较准确估测福建近岸叶绿素a浓度,且精度优于BR模型.在近岸水环境普遍恶化且浮标观测站点有限的情况下,本研究可提供一种有效监测叶绿素a浓度的方法,有利于福建近岸水环境(如赤潮)的遥感监测.     

秦皇岛海域生态环境特征与赤潮监测

在简述秦皇岛海域自然环境特征与营养盐分布及赤潮生物特征的基础上，采用营养状态指数和浮游植物生态特征指标对该海域富营养化状态给予评价。调查表明，该海域自７０ 年代末以来共发现３２种赤潮生物。     

基于Sentinel-2数据的近岸高悬沙水体漂浮绿潮遥感识别

黄海浒苔绿潮自2007年以来连年暴发。为筛选跟踪监测绿潮发生、发展过程的遥感识别方法,本研究使用Sentinel-2 MSI多光谱数据,在分析漂浮绿潮及背景高悬沙水体光谱特征的基础上,利用归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）、漂浮藻类指数（floating algae index,FAI）、虚拟基线漂浮藻类指数（virtual baseline floating macroalgae height,VB-FAH）等多种遥感指数算法开展漂浮绿潮识别,比对分析了各算法的监测效果。结果显示,Sen2cor大气校正后地物光谱曲线峰谷特征显著,与实测光谱谱型的相似度明显提升;以近红外和绿光波段反射率差值为基础的VB-FAH指数算法可在一定程度上降低高悬沙水体对近红外和红光通道反射率的影响,漂浮绿藻识别效果比NDVI及FAI指数更好。本研究可为高悬沙水体漂浮绿潮遥感识别提供技术支持。     

黄渤海海域秋季营养盐及有色溶解有机物分布特征

本文利用2013年11月黄渤海海域航次采集的海水样品,对该海域有色溶解有机物(CDOM)、营养盐等的组成、来源、分布特征和主要环境影响因子进行了分析研究.通过三维荧光光谱-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)对CDOM进行分析,共鉴别出2类4种荧光组分:类腐殖质组分C1(325/410 nm)、C2(275,370/435 nm)、C3(270,395/495 nm)和类蛋白质组分C4(290/340 nm).3种类腐殖质组分在黄渤海海域各层的平面分布均为由近岸向远岸逐渐递减.黄海表层和渤海中层类蛋白质组分荧光强度在近岸和远岸海域均出现极大值,而其在渤海表底层及黄海中底层的分布呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.各层CDOM高值区主要分布在近岸海域.渤海表层溶解无机氮(DIN)和溶解有机氮(DON)浓度高于底层浓度,底层溶解无机磷(DIP)浓度高于表层浓度.渤海DIN呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,DIP由曹妃甸近岸海域及中部海域的高值区向北部、东部和南部海域逐渐降低的趋势,DON则呈现由渤海中部偏南海域的高值区向四周逐渐递减的趋势.黄海底层DIN和DIP浓度高于表层,而表层DON浓度最高.黄海表中层DIN和DIP呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,底层DIN和DIP则呈现由近岸到远岸逐渐增加的趋势,DON呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.渤海DIN、DON和DIP的总体浓度均高于黄海.将4种荧光组分(C1~C4)、吸收系数(a_(355))、溶解有机碳(DOC)与叶绿素a(Chl-a)、盐度(S)、溶解氧(DO)、DIN、DON、DIP进行冗余分析,结果表明黄渤海各荧光组分(C1~C4)主要受陆源输入的影响,DOC受陆源与海源的共同影响,但陆源影响较大.渤海DIN受陆源输入的影响较大,而DON受海源影响较大;黄海DIN受陆源和海源共同影响,而DON主要受陆源输入影响.黄渤海DIP均受陆源和海源共同影响.     

渤海湾天津近岸海域化学需氧量的分布特征、影响因素及与富营养化的关系

本文根据2014年春季（5月）、夏季（8月）、秋季（10月）天津近岸海域18个站位的海水质量监测数据,分析了海水中化学需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）的时空分布特征和海域富营养化状况,研究了COD与营养状态质量指数（NQI）的关系,浅析了赤潮生消过程中COD浓度的变化。结果表明,夏季COD高于春季和秋季,季节性差异显著;COD基本呈现近岸高外海低、南部高北部低的趋势;NQI指数的变化范围为1.68~12.50,平均值为4.46,富营养化严重;COD与NQI指数具有显著正相关性,一定程度上可以反映海域富营养化状况;COD与赤潮生物密度、Chl a呈极显著正相关关系,在反映赤潮生消过程中有重要作用。     

近年来全国赤潮监控工作的成效以及存在问题与建议

根据国家海洋环境监视监测系统资料论述了中国近岸海域赤潮发生概况,并且较全面阐述了2002年以后赤潮的特点。即:赤潮发生次数和面积呈上升势头,且发生时间早、持续时间长;赤潮发生重点时段为每年的5~6月;赤潮发生重点区域为浙江近海、渤海和珠江口海域;有毒、有害赤潮发生频率和面积持续大幅度增加;赤潮主要优势种类为:具齿原甲藻、米氏凯伦藻、中肋骨条藻、夜光藻和球形棕囊藻。此外,本文还探讨了赤潮监控工作中存在的问题,并针对问题提出了建议。     

夏季黄渤海生源要素的平面分布特征

依据2013年6月22日~7月9日对黄渤海海域调查结果,分析了该海域生源要素(DIN、PO4-P、SiO3-Si、DO)的含量及平面分布特征,并初步探讨了莱州湾内连续站P2各项要素的日变化规律及其影响因素。结果表明:夏季DIN含量表现为渤海高于黄海,而DO、PO4-P及SiO3-Si却表现出黄海高于渤海的特征。渤海表层DIN、SiO3-Si浓度高于其底层浓度,黄海底层DIN、PO4-P 、SiO3-Si浓度高于其表层浓度,渤、黄海表层DO高于底层DO。平面分布上,调查海区营养盐整体呈现南高北低,近岸高、外海低的分布特征。营养盐的高值区主要出现在长江口、黄河入海口及江苏近岸海区以及黄海底层中部海区,其分布受长江冲淡水、黄河水及黄海冷水团的影响明显。DO则呈现北高南低的分布特征,南黄海海区较低,高值区出现在北黄海底层。受黄河冲淡水对该站位的影响,P2连续站营养盐及DO浓度均表现为表层高于10 m层、底层,SiO3-Si和DIN受潮汐影响较大,其变化规律与盐度基本一致,DO受潮汐与生物共同作用,高值出现在下午16时左右。     

冬季黄、渤海气态元素汞的分布及其来源分析

本研究采用2019年12月9日－12月19日黄、渤海连续在线监测的气态元素汞（GEM）浓度数据,分析了GEM的空间分布、来源及其影响因素。研究结果表明,GEM的平均浓度为（1.92±0.69）ng/m3,变化范围为0.80～4.17 ng/m3。GEM浓度空间差异明显,渤海的浓度高于黄海,最高浓度和最低浓度都出现在山东半岛南部海域。受污染事件及华北地区较高汞排放量的影响,气团携带了华北地区的污染物,近海GEM浓度升高,而来自西伯利亚冷气团中的GEM浓度较低。西向风时更易出现高浓度GEM,GEM浓度与风速呈显著负相关关系（r=?0.217,P<0.01）,与气温呈显著正相关关系（r=0.417,P<0.01）。冬季,黄、渤海GEM浓度主要受陆地污染气团的影响。     

基于无人机多光谱影像的海滨景区浒苔信息提取研究

2007年以来,黄海绿潮（浒苔）灾害连年大规模暴发,对山东半岛近岸海域生态环境造成严重影响,大量靠岸浒苔若处置不及时会腐烂发臭,严重影响海滨景区旅游业及附近居民健康。为了提高绿潮灾害重点区域遥感监测的精度、提升靠岸浒苔预警的准确性和浒苔清理的工作效率,本研究利用无人机航拍的高精度影像对乳山市银滩海滨景区绿潮灾害进行监测,结合地物光谱仪实地测量浒苔和岸边植被的光谱特征,通过四种植被指数对浒苔和岸边植被进行光谱分析和识别对比,验证不同植被指数下浒苔和岸边植被的提取情况,并基于提取方法对靠岸浒苔生物量进行估算。研究表明:在红边波段,浒苔和岸边植被具有明显的可区分性,使其可以利用MTCI（MERIS terrestrial chlorophyll index）、NDVI_redge、SR_redge、MSR_redge四种植被指数与岸边植被进行区分,MTCI区分提取效果最好,精度可达91.3%,其次是SR_redge、NDVI_redge、MSR_redge,提取精度分别为85.3%,83.8%,81.2%;利用MTCI指数建立的生物量估算模型,估算的300 m研究区内靠岸浒苔约600 t,为海滨景区绿潮灾害动态监测及清理工作提供有效方法。     

基于营养盐的渤海湾海域中肋骨条藻赤潮危险度评估

为了定量得到赤潮危险度评估结果,在渤海湾赤潮重点监控区现场实测数据的基础上,采用已建立的基于营养盐的中肋骨条藻生长耐受性模型及赤潮危险度评估方法,评估中肋骨条藻生长的耐受性特征及其引发赤潮的危险度,并对评估方法的适用性和合理性进行验证.结果表明,在监测期间(2006年7月29日至8月1日),中肋骨条藻赤潮危险度随着监测...     

渤海油气区周边海域PFASs的赋存特征与来源

为了解我国海上油田区域附近PFASs(多氟或全氟化合物)污染状况,本文针对我国渤海油田区所在海域采集了92个海水样品,并对其中19种PFASs及其新型替代品的含量进行了分析。结果表明,渤海油气区周边海水中总PFASs浓度范围为9.33~113ng/L,与中国其他海域相比,渤海油田区周边海水中总PFASs含量较高。传统PFASs中,全氟辛酸(PFOA)是大部分样品中的主要PFASs。新型替代品中,六氟环氧丙烷二聚酸(HFPO-DA)的浓度相对较高,浓度中位数为1.82ng/L,而在所有样品中6:2氯代多氟醚磺酸(6:2Cl-PFESA)均未检出。从区域分布来看,总PFASs浓度较高的油田位于渤海西部。总PFASs含量与离岸距离等影响因素相关性分析表明,渤海油气区附近海水中总PFASs含量与离岸距离显著相关,说明陆源是渤海油气区中PFASs污染的主要来源。