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海洋初级生产力的卫星遥感估算模型

生态环境学报 2009年第3期18卷 1016-1019页

作者：丛丕福王臣立曲丽梅刘长安国家海洋环境监测中心辽宁大连116023 中国文物研究所北京100029

海洋初级生产力估算在渔业资源管理、碳循环和全球变化研究中具有重要意义,准确的海洋初级生产力估算模型可直接为渔业生产和海洋管理提供决策支持,卫星遥感技术能够及时提供地表大尺度、动态的生态环境参数,因而在海洋初级生产力估算... 详细信息

海洋初级生产力估算在渔业资源管理、碳循环和全球变化研究中具有重要意义,准确的海洋初级生产力估算模型可直接为渔业生产和海洋管理提供决策支持,卫星遥感技术能够及时提供地表大尺度、动态的生态环境参数,因而在海洋初级生产力估算方面得到了广泛的应用。首先介绍了遥感估算海洋初级生产力的原理,对不同遥感模型包括经验模型和基于生物机理的BPM模型、LPCM模型和vgpm模型等生理过程模型进行了比较分析。以渤黄海海域为研究区,利用MODIS/AQUA卫星数据产品中的海表温度SST、离水辐射率Lw、海水漫射衰减系数Kd490和海洋光合有效辐射PAR,计算出水柱的最大碳固定速率、真光层深度、遥感叶绿素浓度,选择全遥感数据驱动的生理过程模型vgpm,对渤黄海的初级生产力进行了估算和分析。结果表明:通过MODIS卫星数据基于vgpm模型估算的渤黄海海域的海洋初级生产力很好地揭示了海洋初级生产力在不同海区的分布和变化。整个渤黄海海区初级生产力的总体分布为从近海向外逐渐降低,其中渤海要较高一些,和前人调查比较一致。

关键词：卫星遥感海洋初级生产力模型 MODIS vgpm

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基于RS鲁南—苏北近海初级生产力时空变化

基于RS鲁南—苏北近海初级生产力时空变化

作者：叶卉曲阜师范大学

学位级别：硕士

海洋初级生产力可以体现海洋初级有机物的生产、分布和变化规律。通过研究海洋初级生产力,人们可以对在一定时间内海洋有机物的生产及其分布规律进行了解,进而分析某水域的生态环境特征,评估其生物资源蕴藏量甚至生产潜力,为海洋生物资... 详细信息

海洋初级生产力可以体现海洋初级有机物的生产、分布和变化规律。通过研究海洋初级生产力,人们可以对在一定时间内海洋有机物的生产及其分布规律进行了解,进而分析某水域的生态环境特征,评估其生物资源蕴藏量甚至生产潜力,为海洋生物资源的合理开发利用和渔业生产农牧化的实行提供专业资料。鲁南苏北地处我国沿海经济带中部,人口密集,评估鲁南苏北近海海域的初级生产力,对鲁南苏北地区来说是一件极具科学意义的工作,尤其是与其密切相关的人类活动,和人类活动关系密切的近岸海域及其生态环境。本课题结合遥感数据大空间尺度和长时间尺度的特点,结合vgpm模型,估算了2005年、2007年、2009年、2011年和2013年各年四季的鲁南苏北近海海域初级生产力。得到了纵向跨度近十年、横向每年各季的鲁南苏北初级生产力反演结果,并以专题图的形式直观地展示和揭露了该海区初级生产力的时空特征。运用数学方法对研究区初级生产力的时间变化特征的分析表明:一年中,鲁南苏北近海海域初级生产力最高值出现在六月份或者九月份,具有双峰的特征,最低值出现在冬季。不同年份间,2005年出现了研究区海域初级生产力的最大值,2007年出现了研究区海域初级生产力的最小值。各年同期初级生产力略呈下降趋势,但这样的年际变化总体趋势并不显著。运用重心法实现了对鲁南苏北近海海域初级生产力的空间变化特征的分析。针对空间特征的研究表明,鲁南苏北近海海域初级生产力的最高值始终出现在近岸海域,有地表径流注入的地方以及海湾地区表现明显。年内四季的初级生产力浓度重心一般由西北向东南推移,年际初级生产力浓度的重心折返变化较多,趋势不明显。对鲁南苏北近海海域初级生产力的控制因素的分析表明,初级生产力高低受到多因素的共同作用,其中受温度和降水的影响较大。温度适中的年份初级生产力一般较高,温度过高或过低的年份都会抑制海洋浮游植物生长,导致初级生产力降低。河水冲淡及陆源营养盐注入受降水影响大,降水较多的年份,河流冲淡效应加强,陆源营养物质注入增多。叶绿素a浓度作为初级生产力的重要表征,与初级生产力成正相关。上升流和水团主要影响初级生产力的浓度重心,即空间分布。赤潮及绿潮也会对初级生产力产生影响,特别是赤潮爆发的月份,鲁南苏北近海海域初级生产力一般较高。

关键词：海洋初级生产力 vgpm 鲁南苏北

南海表层初级生产力时空分布特征及对台风的响应研究

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南海表层初级生产力时空分布特征及对台风的响应研究

作者：韩书扬大连海洋大学

学位级别：硕士

叶绿素a作为浮游植物光合作用中的核心色素,其浓度变化直接反映了浮游植物及藻类植物的生长情况,通常被认为是评价初级生产力的理想指标。因此,对叶绿素a的浓度及其在时间和空间上的分布进行精确监测,对生态研究而言至关重要。与传统的... 详细信息

叶绿素a作为浮游植物光合作用中的核心色素,其浓度变化直接反映了浮游植物及藻类植物的生长情况,通常被认为是评价初级生产力的理想指标。因此,对叶绿素a的浓度及其在时间和空间上的分布进行精确监测,对生态研究而言至关重要。与传统的走航调查等方法相比,通过卫星遥感技术监测海洋表层的叶绿素a浓度是一种经济高效、速度快且覆盖广泛的方法,是国内外研究者获取叶绿素a数据的主要途径。卫星遥感数据往往易受天气变化和传感器故障的影响,可能导致数据缺失,从而影响数据集的完整性和质量。为了解决这一问题,需要采用先进且合理的技术对叶绿素a数据进行重构和缺失信息的填补以提升数据的完整性和利用率,保证研究的质量和效率。本文首先使用DINCAE算法对南海表层叶绿素a数据进行重构,在研究区域选择合适的参数使重构效果较为理想,接下来利用重构Chl-a数据集和vgpm模型对南海海域的表层初级生产力进行初步估算,分析南海表层叶绿素a和初级生产力分布特征及变化规律。最后选用典型台风过程,分析上层海洋对台风的响应过程以及台风过程下表层初级生产力的贡献比例,进一步证实DINCAE算法在极端天气下的适用性。全文主要内容及成果如下:（1）利用DINCAE算法重构2014-2023年多传感器融合的南海海表叶绿素a遥感数据,验证数据集的MAE为0.0361 log（mg/m）,RMSE为0.2363 log（mg/m）,R为0.9232,表明重构效果较为理想,能保留重要特征并输出高质量图像。叶绿素a浓度的空间分布特征得以保持,验证了DINCAE处理大范围、高缺失率数据的有效性与可靠性,DINCAE保留小尺度特征的能力在空间分布上也有所体现。但数据缺失率从72%上升至98%时,重构精度下降,显示重构精度会受到数据缺失率影响。（2）分析南海海表叶绿素a时空分布特征,发现叶绿素a浓度整体偏低,近岸高而海盆低,体现了地形和陆源输入的影响。2014-2023年间,叶绿素浓度呈微弱下降趋势,季节性变化显著,冬季最高,春季最低。海表叶绿素浓度与海表温度呈显著负相关（相关系数-0.674）,与海面风场呈显著正相关（相关系数0.760）,显示环境条件对叶绿素浓度有重要影响,特别是冬季由于低海表温度和强东北季风促进浮游植物生长繁殖以及营养盐上涌,叶绿素浓度升高。（3）利用vgpm模型和遥感数据估算南海表层初级生产力,发现沿岸和岛礁附近表层初级生产力较高,而海盆多为低值区。2014-2023年的经验正交函数分解显示,主要模态方差贡献为47.93%,9.54%,3.76%,3.46%,表明季风、海流季节性变化及河流径流是影响南海表层初级生产力的关键因素,高值区集中在沿岸浅水区域。特定台风事件分析表明,台风通过降低海表温度和增强Ekman抽吸促进浮游植物的生长和底层水的营养盐上涌,影响表层初级生产力分布。台风“雷伊”过境期间,南海表层初级生产力显著增加,对全年的贡献约为11.9%。

关键词： DINCAE vgpm 南海表层初级生产力台风

基于遥感的南海北部夏季上升流对渔业资源的影响

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海南热带海洋学院学报 2017年第2期24卷 22-29页

作者：王梦茵胡启伟华侨大学旅游学院福建泉州362021 上海海洋大学海洋科学学院上海201306

根据2007-2009年夏季(6-8月)卫星遥感数据(海表温度、叶绿素a浓度、Kd_490、PAR、海面风场等),通过vgpm模型和营养动态模型对2007-2009年夏季南海北部初级生产力和渔业资源量进行研究.结果表明,2008年夏季初级生产力及渔业资源量最高,... 详细信息

根据2007-2009年夏季(6-8月)卫星遥感数据(海表温度、叶绿素a浓度、Kd_490、PAR、海面风场等),通过vgpm模型和营养动态模型对2007-2009年夏季南海北部初级生产力和渔业资源量进行研究.结果表明,2008年夏季初级生产力及渔业资源量最高,分别为440.817 mg/(C·m^2·d)、412.634 kg/(C·km^2),2009年渔业资源量次之,2007年渔业资源量最低分别为364.898 kg/(C·km^2)、310.831 kg/(C·km^2).基于风速数据反演得到2007-2009年夏季南海北部风场,结果表明2008年夏季闽粤沿岸及台湾海峡西侧上升流强度最强、2009年夏季次之、2007夏季年最弱,这种变化和渔业资源量的变化趋势具有一致性.通过各季节环境因素的相关性分析发现渔业资源量与风速呈显著正相关关系,和温度呈显著负相关关系.

关键词：上升流 vgpm 营养动态模型渔业资源遥感南海北部

利用HY-1B卫星数据的黄海初级生产力时空变化研究

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现代测绘 2017年第2期40卷 13-16页

作者：谢宏全郭春辉巢子豪曹炳焱储翠翠李秀茹沈慧娴江苏省海洋资源开发研究院江苏连云港222001 淮海工学院测绘与海洋信息学院江苏连云港222005

对海洋初级生产力的研究近年来成为科学界的热点问题之一。vgpm是1997年被提出的用于估算海洋初级生产力的模型,形式简单,精度高,适用性强。而ArcGIS有有好的图形化栅格计算器。据此,利用2014年黄海区域的HY-1B卫星L2数据,采用vgpm模型... 详细信息

对海洋初级生产力的研究近年来成为科学界的热点问题之一。vgpm是1997年被提出的用于估算海洋初级生产力的模型,形式简单,精度高,适用性强。而ArcGIS有有好的图形化栅格计算器。据此,利用2014年黄海区域的HY-1B卫星L2数据,采用vgpm模型与GIS技术估算四期海洋初级生产力,并分析其时空变化特征。研究结果表明:2014年黄海海域海洋初级生产力均值都在285mg/(m2獉d)以上,在时间上表现为双峰分布,在空间上呈现由北向南、由近及远逐渐降低的分布特征。

关键词： HY-1B 黄海海洋初级生产力 GIS vgpm

基于RS和GIS的黄海海区海洋初级生产力估算

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淮海工学院学报（自然科学版） 2010年第4期19卷 87-91页

作者：贾艳红孙莹牛博颖淮海工学院测绘工程学院江苏连云港222005 淮海工学院东港学院江苏连云港222005

海洋初级生产力估算在渔业资源管理、碳循环和全球变化研究中具有重要意义。准确的海洋初级生产力估算模型可直接为渔业生产和海洋管理提供决策支持。在RS和GIS技术支持下,采用vgpm(vertically generalized production model)模型对黄... 详细信息

海洋初级生产力估算在渔业资源管理、碳循环和全球变化研究中具有重要意义。准确的海洋初级生产力估算模型可直接为渔业生产和海洋管理提供决策支持。在RS和GIS技术支持下,采用vgpm(vertically generalized production model)模型对黄海海区海洋初级生产力进行遥感估算和分析。研究发现,2007年黄海中部初级生产力在260 mg/(m2.d)以上,最大海洋初级生产力出现在6月,达到530 mg/(m2.d),且海洋初级生产力存在明显的空间分布特征及季节变化。本研究可为深入了解与评估黄海海区生物资源状况及可利用程度提供数据支持,也可为区域水环境质量评估及海洋经济发展规划提供决策支持。

关键词：海洋初级生产力 RS GIS vgpm 黄海