秦皇岛海域微微藻褐潮遥感监测方法初探

微微藻褐潮在我国是一种新出现的海洋生态灾害。本文针对秦皇岛海域微微藻褐潮高发区,探讨利用卫星遥感技术监测微微藻褐潮的可行性。首先利用MODIS数据反演秦皇岛海域叶绿素a（Chl a）浓度和海面温度（SST）判别水色异常区域,然后通过HJ-1号卫星真彩色影像中褐潮水体与非褐潮水体之间的水色差异,综合判读褐潮,最后以2014年5月秦皇岛海域的卫星遥感数据为实验数据进行实例研究。结果表明,当Chl a≥2.5 mg/m3和15℃≤SST≤25℃时为海水水色异常阈值,并且褐潮水体在HJ-1号卫星真彩色影像中呈明显的黄绿色,该综合判别法用于微微藻褐潮监测是可行的,这为进一步开展微微藻褐潮业务化监测奠定了基础。     

全球海洋初级生产力与海洋环境要素时空关联模式挖掘分析

全球海洋初级生产力在海洋环境要素的驱动下呈现不同的时空分布特征,但在不同的海域两者之间的关联模式并不清晰。本文从地理时空规则挖掘的角度,利用1998年1月—2016年12月之间的序列多源遥感产品数据,探讨了全球海洋初级生产力和海洋表面温度、海面高度异常、海面降雨、混合层深度和ENSO（El Ni?o-Southern Oscillation）事件的时空关联模式。研究结果表明:1）在西赤道太平洋,海面高度异常降低、海面降雨异常降低和混合层深度异常升高会提升真光层营养盐供应,致使海洋初级生产力的异常升高。2）在中赤道太平洋,海面高度异常升高、海面降雨异常升高和混合层深度异常降低会抑制真光层营养盐供应,致使海洋初级生产力的异常降低。3）在东赤道太平洋,海面高度异常升高和海面降雨异常升高会抑制真光层营养盐供应、混合层深度异常升高降低了铁元素含量,从而导致海洋初级生产力的异常降低。4）在南太平洋,浮游植物丰度与营养盐呈负相关,海洋表面温度异常升高/异常降低会提升/抑制微生物光合作用效率、海面高度的异常升高/异常降低会抑制/提升真光层营养盐供应,致使海洋初级生产力的异常升高/异常降低。5）厄尔尼诺事件相较于拉尼娜事件更容易引起海洋初级生产力的异常变化。     

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.     

辽东湾河口区海洋垃圾赋存特征及管理对策

海洋垃圾已引起国际社会的广泛关注,是当前环境领域热点问题之一.为揭示我国渤海近岸海域海洋垃圾的赋存特征及其分布规律,于2018年丰水期（8月）在辽东湾河口区海域布设6个长度为5~10 km的调查断面,利用拖网同时采集海面漂浮垃圾与海底垃圾,初步调查辽东湾近岸海域海洋垃圾分布和组成特征,并对海洋垃圾来源进行了分析.结果表明:①辽东湾海面漂浮垃圾数量密度为67个/km2,质量密度为741 g/km2;海底垃圾数量密度为19个/km2,质量密度为2 544 g/km2.②在所收集的各类海洋垃圾中,塑料类垃圾数量占比约为50.9%,其中海底塑料类垃圾数量占比（62.1%）明显高于海面漂浮塑料垃圾数量占比（37.5%）.③由塑料垃圾形态特征和表面带有的标识判断,辽东湾近岸海域塑料垃圾主要是来源于生活塑料垃圾（84.9%）和渔业垃圾（15.1%）.在此基础上,建议加强源头管理以减少塑料垃圾进入海洋,主要包括完善当前海洋垃圾分类方法、加强渔业塑料垃圾回收、提升公民保护海洋环境意识和制定国家海洋塑料垃圾行动计划等.      

利用GOCI卫星数据开展秦皇岛海域叶绿素a浓度反演

利用2016年4月23日、4月24日、6月1日和7月6日采集的水体实测数据及同期的GOCI（Geostationary Ocean Color Imager）卫星遥感影像,开展秦皇岛海域的叶绿素a（chlorophy a,Chl a）浓度研究。通过归一化暗像元指数（normalized dark pixel index,NDPI）对影像8个波段组合的辐射率与Chl a浓度进行相关性分析,选择相关系数≥70%的波段组合作为自变量,构建Chl a浓度反演模型（R2=0.956）。经独立时相实测数据检验,模型平均相对误差为25.3%。利用该模型反演秦皇岛海域2017年12月—2018年11月的Chl a浓度,结果显示,秦皇岛海域近岸的Chl a浓度总体较高,秋、冬季节总体浓度较低,夏季出现浓度峰值。     

陆地气溶胶粒子尺度分布的准确描述

利用AERONET 2.0级数据研究了3种主要陆地气溶胶（吸收性,中性和非吸收性）粒子尺度分布的规律.结果表明：当气溶胶的主要成分为小粒子时,细模式气溶胶的中值半径（r_f）和气溶胶总光学厚度（τ_t）的相关性较好,但粗模式的中值半径（r_c）与τ_t相关性较差,且对中性气溶胶表现为负相关,对其他两种类型则表现为正相关;在细模式气溶胶占比减少时,r_f和r_c与τ_t的相关性均减小;不论在何种情况下,r_f与细模式气溶胶光学厚度（τ_f）,以及r_c与粗模式气溶胶光学厚度（τ_c）总保持很高的相关性,且不论哪种气溶胶类型,r_c与τ_c总表示出稳定的负相关.最后讨论了新的气溶胶粒子尺度描述方法对卫星气溶胶性质反演的影响.     

基于TRMM降水订正数据的祁连山地区最大降水高度带研究

采用TRMM卫星反演月降水数据和气象台站实测降水数据,通过误差评估等数理统计方法验证数据,并结合Kriging法对TRMM降水数据进行订正,以此研究了祁连山地区最大降水高度带的时空变化。结果表明：（1）TRMM降水数据在祁连山地区的整体适用性较好。其中TRMM降水数据与台站实测值的年均降水量相关系数达0.94;季节平均降水量的相关系数分别为春季（0.87）、夏季（0.89）、秋季（0.88）、冬季（0.70）。（2）祁连山地区27个气象台站实测值与TRMM降水数据的相关性较好,但在个别台站误差较大且存在低值高估、高值低估的现象。（3）祁连山地区年均降水量自东向西呈减少趋势。东、中、西三段最大降水高度带分别为4100 m、4500 m、4700 m,年均降水量的垂直变化率分别为16.6 mm/100 m、10.8 mm/100 m、9.8 mm/100 m。（4）1998-2016年祁连山地区东、中、西三段降水量均呈波动增加,最大降水高度带也呈波动上升趋势,祁连山地区年内各季节最大降水高度带按夏、春、秋、冬的次序降低。     

舟山海域表层海水正构烷烃、甾萜烷特征参数研究

本文选择舟山海域作为研究对象,对舟山海域的表层海水中有机物特征参数进行了研究。采集的表层海水样品,经正己烷洗脱后,旋转蒸发和氮吹浓缩定容转移至气相分析样品瓶中待GC-MS上机分析。结果表明,从正构烷烃分布来看,峰型为双峰优势碳型和后峰优势碳型,Pr、Ph丰度相对较高,可能是受到石油污染的影响。碳优势指数（CPI）均在1左右,结合Σn-Alk/C₁₆、陆生与水生类脂物比值（TAR）、Pr/Ph、奇偶优势指数（OEP）参数,指示了舟山海域石油污染的存在。舟山海域各站位甾烷萜烷分布趋势上相似,大部分站位检出了18α（H）-奥利烷,Ts/Tm、C₃₁αβ（S/（S+R））、C₃₂αβ（S/（S+R））、C₂₉甾ααα（S/（S+R））等参数指示了该区域有机物成熟度较高,可能与石油污染有关。     

夏季珠江口叶绿素a和营养盐分布特征及其与环境因子的关系

本研究基于2019年夏季珠江口附近海域的现场调查数据,分析了珠江口叶绿素a（chlorophyll a,Chl a）和营养盐的分布特征,并结合环境因子进行了探讨。结果表明:夏季珠江口海域表层Chl a和溶解氧（dissolved oxygen,DO）浓度分别为4.192～88.209 μg/L和4.610～10.586 mg/L;溶解无机氮（dissolved inorganic nitrogen,DIN）、活性磷酸盐（PO₄-P）和活性硅酸盐（SiO₃-Si）浓度分别为0.168～1.247 mg/L、0.011～0.044 mg/L和0.694～6.916 mg/L。夏季珠江口浮游植物生长旺盛,依据美国河口营养状况评价（NEEA-ASSETS）标准,44.4%的站位处于高度富营养化（20 μg/L60 μg/L）。珠江径流量是夏季珠江口浮游植物空间分布的主要驱动因素,珠江口口门内浮游植物生长受光限制和径流稀释影响并未出现高值,珠江口口门外浮游植物旺发消耗了大量磷酸盐,磷成为浮游植物生长的限制因子。Chl a与盐度、PO₄-P呈显著负相关性,与DIN、DIN/P呈显著正相关性,表明河口冲淡水对浮游植物生长影响显著。     

渤海中部营养盐季节变化及限制统计分析

根据2013年7月（夏季）,11月（秋季）和2014年5月（春季）渤海中部海域营养盐数据以及温盐等数据,以浮游植物对营养盐的吸收阈值和化学计量关系为判断标准,对研究海域营养盐分布、限制状况以及季节变化特征进行分析,结果表明：调查海域内各营养盐组分变化均呈现明显季节性特征,表现为夏季低秋季上升春季下降的趋势.夏季受冲淡水影响,海水存在层化现象,溶解无机氮（DIN）、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量分别为（10.33±7.75）、（0.05±0.03）和（3.94±3.19）μmol/L,DIN/P较高,Si/DIN远低于1,其中表层和10m层存在P和Si限制站位分别达93%、93%和40%、20%,限制状况严重.秋季受底层沉积物扰动再悬浮及营养盐矿化释放等因素影响,各种营养盐含量迅速上升,DIN、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量为（16.44±6.51）、（0.54±0.20）和（16.94±6.37）μmol/L,分别升高了1.6、10.8和4.3倍,垂向分布差异较小,且仅存在P潜在限制现象.春季由于陆源输入相对较少,同时受浮游植物吸收等因素影响,各营养盐含量急剧下降,DIN、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量分别为（9.04±8.06）、（0.06±0.04）和（2.47±1.90）μmol/L,分别降低了45%、89%和85%,其中部分站位PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量低于阈值,在表层和10m层海水中存在P和Si限制站位分别达70%、65%和55%、50%,对海域内硅藻作为优势种的浮游植物生长和初级生产力产生影响.     

天津地区相对海平面变化最新进展及发展趋势分析

相对海平面上升是一个缓慢、渐进过程,但长期的积累可以使得上升幅度相当可观,从而加剧风暴潮、海岸侵蚀、海水入侵和咸潮等灾害致灾程度。基于验潮位监测和卫星观测结果显示,全球海平面在20世纪中期平均上升1.5~2.0 mm/a,而近30年中国沿海海平面上升速率为2.6~2.7 mm/a,高于全球平均值。渤海湾天津地区由于地面沉降显著,而导致相对海平面大幅度上升。滨海地区地面沉降速率在未来50至100年内可能会稳定在1.0~2.0 cm/a范围,结合目前海平面上升速率2.7 mm/a,总的相对海平面上升速率处于12.7~22.7 mm/a范围。由此估计,到2050年,天津地区相对海平面将比2012年高出48.3~86.3 cm,而到2100年,将比2012年高出111.8~199.8 cm。     

三沙湾渔业水域表层沉积物中油类含量分布及污染状况

本文根据2021年5月(春季)和8月(夏季)的调查资料,对三沙湾渔业水域表层沉积物中油类含量的分布特征及其污染状况进行了研究。结果表明,研究区表层沉积物中油类污染物含量为8.65×10^-6～126×10^-6,平均含量为53.1×10^-6;油类含量呈现春季略高于夏季的季节变化特征;春、夏季平均含量平面分布状况为研究区南部的S2和S8站位以及东部的S3站位高,北部次之,西部的S4站位和南部的S1站位处于较低水平;研究区南部的S2和S8站位以及东部的S3站位油类含量相对较高,可能与该区域网箱养殖、作业船舶(网箱养殖船舶以及其他作业船舶)活动频繁关系密切。与历史资料比较,研究区表层沉积物中油类污染物含量呈逐年增加的变化趋势;与其他海域比较,研究区表层沉积物油类污染物含量尚处于较低的水平。     

川渝地区夏季降水与赤道印度洋海温的诊断分析

利用川渝地区1960-2006年逐月降水量资料和美国NOAA Research/ESRL逐月再分析海表温度(SST)资料,采用经验正交函数分解(EOF)、点相关、合成分析和奇异值分解(SVD)等方法,详细探讨了川渝地区夏季降水量与赤道印度洋海温的关系。结果表明:川渝夏季降水量EOF分解得出的第一模态占总方差的27.8%,降水量的空间分布为全区一致型;川渝地区夏季降水量与赤道印度洋海温区域(10°N~16°S,57~77°E)(下称关键区)存在显著相关。合成分析指出关键区海温异常偏暖(冷),对应川渝地区夏季降水量比常年同期偏多(少)。通过SVD分解发现,川渝地区夏季降水量与关键区海温呈显著相关,具体表现为印度洋关键区海温与川西高原和盆地东部夏季降水量呈同位相变化,与盆地中部降水量呈反位相变化。     

大连湾沉积物中PAHs的初步研究

对采集大连湾附近海域的沉积物中多环芳烃（PAHs)进行了定性和定量分析，并探讨了其在沉积物中的分布特征。大连湾表层沉积物中PAHs含量的变化范围为32．70－3558．88ng/g，平均值1152．08ng/g。大连湾表层沉积物中PAHs以油类污染为主。其含量分布，大连港附近海域最高，东北部靠近大连湾煤码头航道测站次之，由西北和东北向南逐步递减，呈现出明显的两点污染源特征。     

济南白泉泉域地下水位动态对降水响应的年内时滞分析

利用1990~2011年间济南白泉泉域内4个碳酸盐岩裂隙岩溶水及泉域内及北侧3个松散岩孔隙水水位动态观测资料与同期降水数据,采用相关分析、交叉小波分析方法对研究区地下水位动态与降水的关系进行了研究。结果表明:1相关分析可概略的描述水位动态对降水响应的滞后特征。2交叉小波分析表明,全时段岩溶水观测点水位动态对降水时滞为101.41~141.56d,孔隙水为114.14~185.37d,泉域径流区及排泄区的各点对降水的滞后明显,且岩溶水径流路径越长,水位动态越滞后。3高降水时段岩溶水动态时滞为80.80~118.31d,孔隙水为128.59~167.52d,说明年降水量及降水组合形式对水位时滞有影响,总体降水量越大则地下水位响应越快。地下水位对降水响应的定量描述,可耦合入地下水位预测模型,从而对地下水资源的保护及合理开发利用起到积极作用。     

珠江口广州海域叶绿素a分布特征及环境调控因素

于2009年5、8、10和12月对珠江口广州海域叶绿素a和环境相关因子进行了取样调查,分析了广州海域叶绿素a的时空变化特点及其分布的环境调控因素。结果表明,广州海域水体中叶绿素a变化范围为1.43～86.9μg/L,平均含量为20.7μg/L,最高值出现在夏季的N1站位,为86.9μg/L,最低值出现在春季的N8站位,为1.43μg/L。各站位叶绿素a年平均浓度从上游到下游表现出明显的递减趋势,以N1站位浓度最高(38.54μg/L),N7站位浓度最低(7.44μg/L),相差5.2倍。调查海域叶绿素a的季节变化明显,呈单峰型,总体上表现为夏季﹥秋季﹥冬季﹥春季。根据叶绿素a浓度对广州海域富营养化状态进行评价,15.6%的监测站位处于低度富营养化,50.0%处于中度富营养化,28.1%处于高度富营养化,6.3%处于过度富营养化,总的来讲,以中、高度富营养化状态为主体。叶绿素a浓度与NO3--N浓度、温度呈现出一定的正相关关系(分别为:r=0.374,p<0.05;r=0.502,p<0.01),与盐度、溶解氧呈现出一定的负相关关系(分别为:r=-0.433,p<0.05;r=0.455,p<0.01)。与国内其他近岸海域(河口)相比,珠江口广州海域叶绿素a浓度处于较高水平,仅低于深圳湾。     

基于实测光谱与MODIS数据的太湖悬浮物定量估测

以太湖为研究区域,对太湖水体的水面反射光谱进行实地测试,并取样在实验室进行水质分析;根据光谱分析得到的悬浮物特征波段,估测悬浮物浓度;最后,对比MODIS波段,用最敏感波段及主成分分析法建立悬浮物估测模型.结果表明,576nm附近的反射率峰值、841nm处反射率一阶微分值和808nm附近的反射峰高与悬浮物浓度都有较好的相关性,其中峰高法和一阶微分法对悬浮物浓度的估测精度相当;MODIS波段1与悬浮物浓度相关性最好,经过主成分变化后的第一主成分和第二主成分可以较好地估测悬浮物浓度.因此,可利用MODIS数据对太湖悬浮物进行长期动态监测.     

基于AVHRR和MODIS的海表温度一致性分析

本文以太平洋为研究区域,选取平均偏差、绝对偏差、标准偏差和相关系数4个误差统计指标,开展2002年7月至2009年12月MODIS SST与AVHRR SST两种SST产品的一致性分析。结果表明:（1）两种SST产品的差异在时空上分布不均匀,距平前,一致性较好的区域均分布在偏差条带（10° N附近）的南、北两边低纬度区域以及澳洲的东部海域,且二者偏差长时间稳定在±0.4 ℃以内;（2）在南美洲中西部海域以及马来群岛附近海域,两种SST产品差异具有明显的季节性规律,并且在马来群岛附近海域,两种传感器存在一定程度的原理机制区别;（3）在南半球中纬度太平洋中部海域和北半球中纬度太平洋中部海域,季节性因素并不是造成两种SST产品差异的主要原因;（4）距平后,其中一致性较好的区域主要分布在偏差条带（10° N附近）的南、北两边低纬度区域以及澳洲的东部海域,其他区域在距平后的差异更接近同一水平;（5）两种SST数据产品中,夜间降轨（Night）产品之间的差异大于白天升轨（Day）,距平后,这种差异大大缩小。     

乌什300km内6级强震的应变异常特征初步分析

自1984年乌什架设高精度钻孔应变以来,乌什300km内发生了9组共16次6级地震,在这些地震前应变仪器记录到了异常。本文对乌什台应变异常特征进行了初步分析,认为钻孔应变对乌什300km内的地震有较好的映震能力,以短期、短临异常为主,以张性突跳、波动不稳定变化为特征。     

乌什300km内6级强震的应变异常特征初步分析

自1984年乌什架设高精度钻孔应变以来，乌什300km内发生了9组共16次6级地震，在这些地震前应变仪器记录到了异常。本文对乌什台应变异常特征进行了初步分析，认为钻孔应变对乌什300km内的地震有较好的映震能力，以短期、短临异常为主，以张性突跳、波动不稳定变化为特征。