Landsat-8的舟山近岸海域总悬浮物遥感反演与时空变异研究

总悬浮物(TSM)是海洋水质和水环境评价的主要参数之一。舟山海域位于杭州湾边缘,泥沙含量多,总悬浮物长期处于高浓度状态,其分布与动态变化对近岸水质、水循环以及该区域的渔业、旅游业都有较大影响。Landsat-8卫星影像作为一种应用广泛、空间分辨率高、便于获取的光学信息,可以为舟山海域的TSM观测提供有力的技术手段。利用舟山近岸海域实测TSM吸收系数a_p(440)和水面光谱,开发了基于Landsat-8反演TSM的最优模型,发现基于近红外和蓝色波段比B5/B2的S-函数和线性函数模型反演精度较好,相对于线性模型,S-函数具有更强的鲁棒性,该模型形式为a_p=3.72/(0.009+e-5.249B5/B2),克服了常用函数模型（如线性、对数、指数函数）应用于实际卫星影像时出现光谱幅度范围受限的困难。海岸带内陆复杂水体水色遥感的另一难点是大气校正,以往的研究往往只采用某种大气校正模型,但该模型不一定适合研究水域,从而使得校正结果并不一定是最优的。在本研究中,验证比较了FLAASH,6S和ACOLITE三种大气校正方法面向Landsat-8水色反演的校正结果,发现ACOLITE方法获取的光谱形状最准确,误差最小,特别在蓝色波段,明显好于FLAASH和6S方法。将最优模型应用于舟山近岸海域2013到2018年的10幅Landsat-8图像。实测数据和反演结果显示：舟山近岸海域的TSM吸收系数a_p(440)的变化范围在1.64～417.04 m-1,均值118.47 m-1,TSM吸收占水体总吸收的90%以上,该海域实测的水面光谱形状呈现典型的河口海岸带复杂浑浊水体的光谱特征,很多光谱曲线具有双峰特征,遥感反射率幅值较大,特别是红色、近红外波段,由于受河口高浓度TSM的影响,遥感反射率高于远海较清洁的海水;衢山、洋山、宁波等近岸区域的TSM浓度明显高于东极、嵊泗等远海区域,随河口羽化区呈现由高到低的梯度变化,在近岸区域分布复杂,外海区域分布较为均匀。在时间分布上具有冬季浓度远高于夏季的特点,其中12月最高,最大值为413.32 m-1,8月最低,最小值为3.69 m-1,5月、10月期间也有TSM的局部峰值。这些TSM时空变异特征表明舟山海域悬浮物的分布和变化一方面受地形、海流、潮汐、季风、台风等自然环境因素的影响,另一方面也受如海运、港口建设、海岛旅游等人类活动的较大影响。     

北极水声学研究的新进展和新动向

北极水声学作为水声学研究的一部分,起步要比达·芬奇所描述的声呐雏形晚很多年。第二次世界大战后北极水声学的研究开始受到发达国家(主要是美国)的重视。它的发展和研究重点带有明显的冷战烙印。冷战结束之后,随着北极持续变暖的趋势,北极及其毗邻海域的海洋水声环境受到特别的重视。环北极的8个国家组成排他性的北极理事会。我国政府于2018年1月26日发表北极政策白皮书,声明中国是近北极国家,是北极地区利益攸关方。本文介绍北极水声学研究的新进展,包括我国有关涉海单位近年来所做的科考和学术研究。指出,北极水声学的研究不局限于把传统水声学中的研究内容(如环境噪声、混响、传播等等)并行地在北极环境条件下加以重复探讨,而是要根据北极海洋环境的实际情况,进行有关领域的新研究。其中不乏传统浅海、深海水声学研究中所不具有的特色,如冰-水界面、冰下的半声道效应、冰盖下水下无人载器(UUV)的通信、定位及声呐对冰下环境的适应性研究等课题。      

浙江省旅游用海质量时空变化特征分析

考虑海洋旅游发展程度、区域经济社会发展水平以及海域环境条件等因素,构建旅游用海质量评价指标体系,依据官方渠道采集的统计数据,采用信息熵模型量化指标权重,根据TOPSIS法原理对沿海县（市、区）旅游海域质量进行排序并应用系统聚类法划分海域等级。结果表明：（1）人均海洋旅游总产值、海洋生物多样性指数以及海水质量指数3个评价因子对旅游用海质量影响显著,海水质量指数有反向影响。（2）2007―2016年,浙江省沿海18个县（市、区）旅游用海等级变动较大,“北强南弱”特征明显。（3）比较2007年标准,第二、三、四等级县（市、区）数量有较大幅度增加,五、六等级县（市、区）数量明显减少,旅游海域质量等级整体提高,等级数量变化与沿海县（市、区）海洋旅游发展态势和海洋生态环境变动相吻合。     

近岸海域水质污染因子空间特征和来源研究——以浙南瑞安市近岸海域为例

近岸海域的环境污染特征和污染来源是区域海洋环境保护的两大关键问题。以浙南瑞安市近岸海域为例，于2020年5月开展16个站位的海洋环境调查和表层海水采样，通过室内分析测试，共获得12项水质参数（盐度、溶解氧、化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐、汞、镉、铅、铬、砷、锌、铜）数据，采用污染评价、多元数理统计分析（通过SPSS实现）及空间异质性分析（通过ArcGIS实现）等方法，较深入地探究了瑞安市近岸海域环境污染的空间特征和污染来源。研究结果表明，瑞安市近岸海域水质总体情况良好，各水质参数变异系数较大，部分海域的无机氮和活性磷酸盐明显超标。采用营养指数法进行评价，得到飞云江近口段和河口段的富营养化最严重；采用氮磷比法进行评价，得到北麂列岛周边海域发生赤潮灾害的风险更大。依据聚类分析结果，可将研究海域分为污染特征各异的4个区域。依据主成分分析结果，推测瑞安市近岸海域水体中营养盐、化学需氧量的主要污染源为农业，而重金属污染的可能来源为电镀、零件加工企业和船舶等。     

863合成孔径声纳项目通过验收

由中国科学院声学研究所主持研制的国内第一套合成孔径声纳海试样机于2005年底在浙江舟山海域进行的海上试验中获得圆满成功，并于2006年初顺利通过863专家组验收。该样机不仅填补了国内空白，而且主要指标已经达到国际先进水平。     

Perturbation characteristics of ambient sea noise caused by submerged objects

The perturbation characteristics of ambient sea noise field caused by scattering of submerged objects are discussed theoretically. Based on the sea noise source model with Gaussian-correlation amplitude, and applying the integral expressions for arbitrary source distribution and the spherical wave expression of Green function for a monopole in half-infinite space, the expressions of direct-arrival noise fields, scattering fields and total noise fields of a rigid spherical object under the irradiation of monopole and dipole sources, as well as the covariance among those noise fields at two receiving points are obtained. The numerical results of scattering directional patterns of rigid spherical objects and the visibility are given. It is shown that the total noise field is affected by not only the impedance characteristics of the object, the direction of receiver, but also the correlation between surface sources, and the interference between direct-arrival and scattering fields greatly. The results show that the sound visibility of a rigid spherical object is about 4-5 dB in near range and the scattering directivity characteristics of a rigid spherical object under the irradiation of surface sources are different from those of plane wave incidence.     

基于神经网络反演中国南海海域透明卷云参数

基于中分辨率成像光谱仪/云和气溶胶探测激光雷达（MODIS/CALIOP）的匹配数据集,提出一个分类神经网络进行透明卷云的识别,利用两个回归神经网络对透明卷云的光学厚度和云顶高度进行反演。结果表明,分类网络的精确度可达到84%,检测率达到79%。对成功识别的透明卷云参数进行了反演,得到透明卷云光学厚度的平均绝对误差为0.2,均方根误差为0.25,相关系数为0.79。对云顶高度进行了反演,得到云顶高度的平均绝对误差为0.61 km,均方根误差为0.74 km,相关系数达到0.87。本研究利用MODIS/CALIOP匹配数据集以及神经网络算法,可得到透明卷云的分布以及其参数特性,为其在南海海域上空的分布情况提供了数据支撑,有助于相关研究人员了解该地区透明卷云的分布情况,提高辐射计算的精度。     

基于多种用海功能的海域使用权拍卖机制研究

海域使用权拍卖是对海域资源进行市场化配置的重要方式.基于海域资源的立体性和层次性特征,提出了多种用海功能约束下的海域使用权拍卖机制,设计了综合效用函数,对海域使用权进行经济价值与生态补偿的综合评价,促进海域资源的多层次利用与开发.仿真结果表明:相比较于单一功能的海域使用权拍卖,多属性拍卖能够改善海域使用权拍卖效率,同时拍卖结果也提高了政府对海域使用权拍卖的满意度和最终效用,为我国海域使用权拍卖方式的创新提供了理论基础.     

相对反射深度的秦皇岛海域叶绿素浓度反演

海水中的叶绿素浓度是描述海洋初级生产力、获知浮游植物丰度及变化规律、评估环境质量、预报生态灾害的主要参数.国内外卫星遥感叶绿素产品的通用反演模型是利用不同波段上遥感反射光谱的强度比值来构建的OC x(x=2～6)算法,应用在一类水体中,全球尺度上的平均相对误差在35％ 左右.但对于固有光学特性复杂且具有较大区域差异性的...     

中国东部海域叶绿素时空变化经验正交分析及探讨

利用经验正交函数(EOF)分析了中国东部海域SeaWiFS叶绿素a(1998—2007年)时空变化主要模态,对前3个模态进行了功率谱分析。气候平均结果表明,叶绿素a空间总体分布特征为近海高、外海低,季节变化为春季3—4月最高,夏季6—7月最低。EOF前3个模态所占的贡献率分别为84.89%,3.38%,1.06%。第一模态权重占绝对优势,空间分布与气候平均场基本一致,时间序列表明1998年和2000年为叶绿素a浓度典型低值年,2007年为叶绿素a浓度典型高值年,线性拟合表明总体叶绿素a浓度呈缓慢增加趋势。第二模态主要体现为季节变化,功率谱显著周期为12个月,空间上呈长江口、杭州湾及浙江沿岸海域为正,离岸海域为负的反位相分布特征。第三模态功率谱显著周期为12个月和6个月,以122.9°E,32.2°N为中心的区域呈负相位,黄海和浙江外海区域呈正相位分布,这可能受沿岸流、长江径流转向路径和台湾暖流变化所影响。