基于颜色指数的全球大洋颗粒有机碳（POC）遥感反演算法
发布时间：2021-04-16 16:44
颗粒有机碳是指海水中有机颗粒物,由生物成分和非生物成分组成,颗粒有机碳在海洋碳循环中具有十分重要的地位,相关研究越来越受到重视。水色遥感提供了在短时间内获取大范围的数据的手段,对有效监测海域内颗粒有机碳的分布与动态变化具有重要作用。目前虽然反演颗粒有机碳算法众多,但适用于全球大洋水体的反演算法仍有进一步改善的空间。本文利用实测颗粒有机碳浓度（Particulate Organic Carbon,POC）和相对应的卫星遥感反射率数据（Rrs）,建立并验证了基于颜色指数CIPOC反演海洋表层POC的经验算法。该算法最初为估算叶绿素a浓度而开发的,本文反演POC的方法利用以约490nm,550nm和670nm为中心的三个光谱带来确定CIPOC,并基于光学分类进行建模,从而可实现利用SeaWiFS（Sea-viewing Wide-Field-of-view Sensor）、MODIS/Aqua（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）、MERIS（Medium Resolution Imaging Spectrometer）等不同的海洋水色...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１全球碳循环示意图，图源自??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｌｏｂａｌ?ｃａｒｂｏｎ?ｃｙｃｌｅ??颗粒有机破（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｃａｒｂｏｎ，?ＰＯＣ）是指海水中有机颗粒物，由生物??
自１９９７年以来ＮＡＳＡ通过各种项目和计划资助海洋实测数据的收集??工作，用于卫星数据产品验证、算法开发、卫星数据间比较和相互校准以及数据??融合研究和时间序列分析。ＳｅａＢＡＳＳ是海洋光学和生物光学数据的实测数据库，??用来支持和维持定期的科学分析。具体而言，该数据库包括实测海洋光学数据（例??如离水辐射光谱）、生物数据（例如叶绿素ａ浓度）以及其他相关的海洋学和大??气数据。事实上，ＳｅａＢＡＳＳ数据由国际海洋界的各种研究人员提供，使用各种仪??器且所有测量都严格遵循公共定义部署和数据处理协议［ｍ］，ＳｅａＢＡＳＳ实测数据??一直用于支持ＳｅａＷｉＦＳ和Ｍ０ＤＩＳ海洋水色产品验证和算法评估［｜（）１｜（）３］。??本文所用的ＰＯＣ数据集包含１９９８年至２０１５年期间的贫营养开阔大洋和沿??海水域样本，并选取海洋表层（深度＜ｌ〇ｍ）的实测ＰＯＣ数据作为实验数据，用??于开发和验证蓝绿（ＢＧ）波段比算法和颜色指数ＣＩＰＯＣ算法。图２．１给出了参与??建模及验证的实测采样点地理位置，采样点在太平洋、大西洋、印度洋都有广泛??分布，且包含了大洋水体及沿岸水体（主要集中在美国东西海岸）环境下不同类??型的实测ＰＯＣ数据。??
水样进行多次重复测量；绘制滤液体积与ＰＯＣ浓度的线性函数直线，将截距作??为空白值进行剔除等，这些方法使ＰＯＣ浓度测量的精确性有一定程度的提高。??图２．２给出了参与建模与验证的实测ＰＯＣ浓度频率分布图，其中ＰＯＣ浓度??范围是１４．５５？９１２．８５ｍｇｍ＇平均浓度为１７５．６６?ｍｇｍ－３，浓度中值为１５８．６４ｍｇ??ｍ＿３。浓度分布呈现出“双峰”的特性，浓度主要集中在３０？３００ｍｇｍ－３，高浓度ＰＯＣ??区域主要出现在美国东西海岸，且近岸水体ＰＯＣ浓度为大洋水体的１０？２０倍左??右，浓度一般小于ｌ〇〇〇ｍｇｍ－３［ｌ（）７】。??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄河口海域颗粒有机碳浓度遥感反演与时空分布特征[J]. 牟冰,崔廷伟,秦平,巩加龙,肖艳芳,郑荣儿. 光学学报. 2017(08)
[2]南海北部表层颗粒有机碳的季节和年际变化遥感分析[J]. 崔万松,潘德炉,白雁,何贤强,朱乾坤,胡子峰,李腾,龚芳,张琳. 海洋学报. 2017(03)
[3]内陆湖泊颗粒有机碳反演及日变化初步研究[J]. 张杰,吕恒,潘洪洲,冯驰,赵丽娜,李云梅. 武汉大学学报(信息科学版). 2015(12)
[4]富营养化水体颗粒有机碳浓度的遥感估算及动态变化特征[J]. 姜广甲,苏文,马荣华,段洪涛,蔡伟叙,黄楚光,阳杰,余威. 红外与毫米波学报. 2015(02)
[5]结合水体光学分类反演太湖总悬浮物浓度[J]. 周晓宇,孙德勇,李云梅,李俊生,龚绍琦. 环境科学. 2013(07)
[6]海洋颗粒有机碳浓度水色遥感研究进展[J]. 王桂芬,曹文熙,殷建平,周雯,孙兆华,杨倩. 热带海洋学报. 2012(06)
[7]2010年夏季珠江口海域颗粒有机碳的分布特征及其来源[J]. 刘庆霞,黄小平,张霞,张凌,叶丰. 生态学报. 2012(14)
[8]黄河口及邻近渤海海域悬浮体和沉积物中有机碳、氮的分布特征及其影响因素[J]. 乔淑卿,石学法,白亚之,熊林芳,朱爱美,刘焱光,方习生. 沉积学报. 2011(02)
[9]三峡水库建设对长江下游颗粒有机碳通量及碳同位素组成的影响[J]. 许斐,杨守业,展望,李超,钱鹏. 地球化学. 2011(02)
[10]夏季南海北部水体中颗粒有机碳的分布特征[J]. 严宏强,余克服,谭烨辉. 热带地理. 2011(02)
博士论文
[1]基于辐射传输机理的鄱阳湖悬浮颗粒物浓度遥感反演研究[D]. 陈莉琼.武汉大学 2011
硕士论文
[1]东、黄海及海南近海有机碳的分布[D]. 田丽欣.华东师范大学 2009
本文编号：3141795
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１全球碳循环示意图，图源自??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｌｏｂａｌ?ｃａｒｂｏｎ?ｃｙｃｌｅ??颗粒有机破（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｃａｒｂｏｎ，?ＰＯＣ）是指海水中有机颗粒物，由生物??
自１９９７年以来ＮＡＳＡ通过各种项目和计划资助海洋实测数据的收集??工作，用于卫星数据产品验证、算法开发、卫星数据间比较和相互校准以及数据??融合研究和时间序列分析。ＳｅａＢＡＳＳ是海洋光学和生物光学数据的实测数据库，??用来支持和维持定期的科学分析。具体而言，该数据库包括实测海洋光学数据（例??如离水辐射光谱）、生物数据（例如叶绿素ａ浓度）以及其他相关的海洋学和大??气数据。事实上，ＳｅａＢＡＳＳ数据由国际海洋界的各种研究人员提供，使用各种仪??器且所有测量都严格遵循公共定义部署和数据处理协议［ｍ］，ＳｅａＢＡＳＳ实测数据??一直用于支持ＳｅａＷｉＦＳ和Ｍ０ＤＩＳ海洋水色产品验证和算法评估［｜（）１｜（）３］。??本文所用的ＰＯＣ数据集包含１９９８年至２０１５年期间的贫营养开阔大洋和沿??海水域样本，并选取海洋表层（深度＜ｌ〇ｍ）的实测ＰＯＣ数据作为实验数据，用??于开发和验证蓝绿（ＢＧ）波段比算法和颜色指数ＣＩＰＯＣ算法。图２．１给出了参与??建模及验证的实测采样点地理位置，采样点在太平洋、大西洋、印度洋都有广泛??分布，且包含了大洋水体及沿岸水体（主要集中在美国东西海岸）环境下不同类??型的实测ＰＯＣ数据。??
水样进行多次重复测量；绘制滤液体积与ＰＯＣ浓度的线性函数直线，将截距作??为空白值进行剔除等，这些方法使ＰＯＣ浓度测量的精确性有一定程度的提高。??图２．２给出了参与建模与验证的实测ＰＯＣ浓度频率分布图，其中ＰＯＣ浓度??范围是１４．５５？９１２．８５ｍｇｍ＇平均浓度为１７５．６６?ｍｇｍ－３，浓度中值为１５８．６４ｍｇ??ｍ＿３。浓度分布呈现出“双峰”的特性，浓度主要集中在３０？３００ｍｇｍ－３，高浓度ＰＯＣ??区域主要出现在美国东西海岸，且近岸水体ＰＯＣ浓度为大洋水体的１０？２０倍左??右，浓度一般小于ｌ〇〇〇ｍｇｍ－３［ｌ（）７】。??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄河口海域颗粒有机碳浓度遥感反演与时空分布特征[J]. 牟冰,崔廷伟,秦平,巩加龙,肖艳芳,郑荣儿. 光学学报. 2017(08)
[2]南海北部表层颗粒有机碳的季节和年际变化遥感分析[J]. 崔万松,潘德炉,白雁,何贤强,朱乾坤,胡子峰,李腾,龚芳,张琳. 海洋学报. 2017(03)
[3]内陆湖泊颗粒有机碳反演及日变化初步研究[J]. 张杰,吕恒,潘洪洲,冯驰,赵丽娜,李云梅. 武汉大学学报(信息科学版). 2015(12)
[4]富营养化水体颗粒有机碳浓度的遥感估算及动态变化特征[J]. 姜广甲,苏文,马荣华,段洪涛,蔡伟叙,黄楚光,阳杰,余威. 红外与毫米波学报. 2015(02)
[5]结合水体光学分类反演太湖总悬浮物浓度[J]. 周晓宇,孙德勇,李云梅,李俊生,龚绍琦. 环境科学. 2013(07)
[6]海洋颗粒有机碳浓度水色遥感研究进展[J]. 王桂芬,曹文熙,殷建平,周雯,孙兆华,杨倩. 热带海洋学报. 2012(06)
[7]2010年夏季珠江口海域颗粒有机碳的分布特征及其来源[J]. 刘庆霞,黄小平,张霞,张凌,叶丰. 生态学报. 2012(14)
[8]黄河口及邻近渤海海域悬浮体和沉积物中有机碳、氮的分布特征及其影响因素[J]. 乔淑卿,石学法,白亚之,熊林芳,朱爱美,刘焱光,方习生. 沉积学报. 2011(02)
[9]三峡水库建设对长江下游颗粒有机碳通量及碳同位素组成的影响[J]. 许斐,杨守业,展望,李超,钱鹏. 地球化学. 2011(02)
[10]夏季南海北部水体中颗粒有机碳的分布特征[J]. 严宏强,余克服,谭烨辉. 热带地理. 2011(02)
博士论文
[1]基于辐射传输机理的鄱阳湖悬浮颗粒物浓度遥感反演研究[D]. 陈莉琼.武汉大学 2011
硕士论文
[1]东、黄海及海南近海有机碳的分布[D]. 田丽欣.华东师范大学 2009
本文编号：3141795
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3141795.html
