辽东湾海域水色要素空间变化特征研究

发布时间：2020-04-28 12:07

【摘要】：随着现阶段海洋监测的需求不断增加,近海Ⅱ类水体各要素空间分布的深入研究势在必行,以往的单一要素的空间分析已经不能满足生产与研究的需求,同时遥感进行海洋监测的迅猛发展,对于遥感领域的水色三要素(叶绿素、总悬浮物、有色可溶性有机物)的协同观测与空间分析就具有重要的意义。然而现阶段的近海Ⅱ类水体的遥感监测绝大多数依旧是使用表观光学量作为因子进行统计模型的反演,利用水体后向散射特性对Ⅱ类水体要素的反演还大多集中在悬浮物这一个要素,浮游植物的研究更多是在实验室测量藻类的后向散射特性,应用后向散射反演叶绿素浓度这方面国内的研究还只有对大型淡水湖泊水体叶绿素浓度的反演,但是随着定量遥感的精度要求的提高,使用固有光学量来进行近海水体的水色要素反演将会是重要的研究方向。本文分析了辽东湾近海水色三要素的空间分布特性并对水色三要素与水体后向散射系数的关系进行探究。本文通过对2015年4月辽东湾水色观测航次32个站位点,每个站点表层、5m以及10m水深(有两个站点因为水深较浅,没有10m处的数据)的数据,总共获取94组水色三要素的数据、后向散射数据以及相对应的必要辅助参数。利用地统计学的方法进行了空间分布的差值计算,并对典型区域进行剖面差值计算,以此来分析辽东湾海域水色三要素的空间分布特征。同时利用所获取的数据进行后向散射与总悬浮物浓度的关系的分析,叶绿素浓度与后向散射系数的分析。主要研究成果如下:(1)叶绿素a浓度的整体分布是10m水层处最高,5m水层处接近10m水层的浓度,向上逐渐减弱,表层最低,整体变化范围为:0.44~11.39mg/m~3,均值为:3.97mg/m~3。辽东湾北部海域高于南部海域,东部海域高于西部海域,表层海水易出现极值,等值线分布密集,变化梯度较大,受入海径流等营养盐的影响大。(2)总悬浮物的浓度分布依旧是10m水层处最高,5m处和10m处基本相同,向上逐渐减弱,表层最低,整体变化范围为:1.56~49.37mg/L,均值为:10.70 mg/L。北部海域依旧是高于南部海域,东部海域高于西部海域,表层海水总悬浮物的浓度变化很大,总悬浮物的浓度受到沿岸径流以及海水动力环境影响较大。(3)有色可溶性有机物吸收系数分布是5m水层处最高,底层最低。整体变化范围为:0.103~0.372m~(-1),均值为:0.1852m~(-1)。整体吸收系数的平面分布和叶绿素浓度分布相似,依旧是北高南低,东高西低。5m水深处吸收系数变化最大,对外界环境的变化敏感。春季辽东湾海域有色可溶性有机物含量受陆源输入影响较大。(4)辽东湾的后向散射系数与总悬浮物浓度之间不是简单的线性关系,而更接近于一种三次方关系,不同的波长的后向散射拟合趋势基本一致,R~2都在0.9以上。同时利用442nm以及700nm的后向散射系数为因子建立利用后向散射系数反演叶绿素a浓度的模型,R~2为0.42但一致性系数达0.76,可以为以固有光学量反演水色要素提供理论依据。
【图文】：

地形图,渤海,海区,地形图

图 1-1 渤海海区地形图[5]Figure 1-1 Topographic map of Bohai Sea[5]辽东湾的主要淡水注入为辽河、双台子河、大凌河和小凌河等，其中对辽东湾影响较大的是：最北侧为辽河和双台子河，两河的年均径流量约有 90 亿 m3[7],大量的泥沙堆积，，导致辽东湾北部地势平坦，底质为淤泥近岸为沙质海滩，大量的冲淡水分影响着湾内水深小于 20m 的入海口区域，是辽东湾主要的水团，受入海径流沿岸环境的影响较大，季节变化明显[8]，是影响辽东湾水文要素的重要因素之一，入海口盐度明显比湾口低，等值线在北部基本平行于北部的岸线[9]，春季辽东湾表层海水盐度变化为 27.75～31.56‰，均值为 30.57‰。在春季由于海冰的融化，辽东湾中心会有低温区域，表层水温变化为 11.6℃～18.2℃，均值为 15.1℃，底层水温变化为 10.8℃～18.0℃，平均水温为14.5℃[10]。根据前人对渤海的研究，参考文献冯士{p和赵保仁等人的研究[11][12]可知，渤海内的环流不但非常微弱而且还不稳定，主要的影响因子是海面风场，在辽东湾环流可能为逆时针方向，在表层余流的速度一般为 0. 1～0. 2m/s。

遥感图像,遥感图像,站位,分布图

调查时间及站点介绍东湾水色调查实验原定为 2015 年 4 月中旬开始，用一个航次调查完 32 个站但是由于 4 月 22 日到 4 月 27 日调查海域风力过大，为了保证实验数据的准加实验的人员安全，中途回港避风，实验航次分为两个航次。实验从 2015 开始到 2015 年 5 月 3 日返航，历时 19d，取得了 32 个站点水色要素及辅助验海区位于辽东湾，周围有养殖区、化工厂、油开采等生产活动的污水排放来的陆源物质入海、有城市生活污水的排放，图 2-1 为设计的采样站点，在，每 7 海里左右设计一个采样站点，在站点设计时考虑了多种类型的排放口的区域。图 2-1 是由 6 景 Landsat 8 遥感图像拼接而成，为了保证图像无云，日期分别为2017年9月23日、2017年3月8日、2017年2月2日，轨道号(path/ 120-33/120-32、119-33/119-32、121-33/121-32，图像显示采用的是 5、4、3
【学位授予单位】：大连海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S931

【参考文献】