海洋初级生产力的卫星遥感估算模型

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1、生态环境学报2009,18(3):1016-1019http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com海洋初级生产力的卫星遥感估算模型1211丛丕福，王臣立，曲丽梅，刘长安1.国家海洋环境监测中心，辽宁大连116023；2.中国文物研究所，北京100029摘要：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

2、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

3、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中图分类号：X55文献标识码：A文章编号：1674-5906（2009）03-1016-04近10年来，随空间探测技术的进步，卫星技P=F×Cchla（1）t术的发展十分迅速。高空间分辨率、高时间分辨率式中Pt为海洋初级生产力；F为常数或是根据和高光谱分辨率的卫星不断涌现。卫星遥感具有及环境参数控制的可变量；Cchla为由海洋水色遥感资时

4、、准确、动态和大面积覆盖的特点，因而已逐渐料反演得出的海洋近表层叶绿素浓度。成为研究大时空尺度海洋现象的有效手段。自从2遥感模型分析[1]Clarke等开创利用遥感技术测定海面浮游植物叶遥感估算海洋初级生产力的模型基本可分为绿素浓度以来，海洋初级生产力遥感已成为生物海两类：经验模型和生理过程模型。[2]洋学研究的一个重要课题。大气中CO2含量升高2.1经验模型[3]使得人们对碳循环的研究更加重视。人们在利用遥感估算海洋初级生产力最简单的模型就是[4]卫星遥感技术估算海洋初级生产力模型方面进行经验统计模型。在海洋初级生产力遥感研究初期，[5]了大量研

5、究，国内如梁强基于SeaWiFS的海洋叶人们针对不同海域建立了许多线性经验公式，并广[8]绿素浓度反演结果，反演了中国东海海域1998年泛应用，如Lorenzen在1970年提出了利用表层叶逐月初级生产力时空分布以及全年累积初级生产绿素浓度和初级生产力相关的经验模型：[6]力分布状况。官文江等通过对多年的东海、黄海lnPL=0.427+0.4751nCL（2）南部实测海洋初级生产力与环境数据的分析，采用其中：PL为海洋初级生产力，以每天每平方米-2-1非线性最小二乘法，得到海洋初级生产力的遥感估海洋面积所产生的碳的克数计，即单位为g·m·d；-3算

6、模型。采用先进的MODIS数据，针对具体海区CL为表层叶绿素浓度，单位是mg·m。选择适宜模型估算海洋初级生产力，有助于研究海由于海洋初级生产力除了和叶绿素浓度密切[7]洋碳循环、藻类变化及日趋严重的水体富营养化，相关外，还和温度、光照、营养盐等多种因素有关，提升环境监测能力。因此在后来的研究中，也有不少学者考虑在经验模[9]1基本原理型中增加其他相关参数。Eppley等添加了海表温根据海洋遥感叶绿素浓度资料计算初级生产度和昼长因子建立了初级生产力的经验模型，结果力，最重要的是建立由海洋水色遥感资料反演得出为：的浮游植物叶绿素浓度计算初级生产力的合

7、适算LnP=3.06+0.5lnC-0.24T+0.25DL（3）法模式：其中：P为初级生产力；C为卫星反演的海表基金项目：中国科学院知识创新工程项目（KZCX1-SW-01-02）；卫星海洋环境动力学国家重点实验室开放研究基金项目（SOED0707）；国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室基金项目（200806）作者简介：丛丕福（1972年生），男，副研究员，博士，主要从事资源环境遥感研究。E-mail:transco@sohu.com收稿日期：2009-03-30丛丕福等：海洋初级生产力的卫星遥感估算模型1017层的叶绿素浓度；T为海表温度；DL

8、为昼长。每小时每毫克叶绿素所产生的碳的毫克数计，单位-1-1在不同海域内，由于地理环境、气候水文条件是mg·mg·h；E0