大连湾及邻近海域水体叶绿素浓度荧光遥感算法研究.pdf

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1、第33卷第1期应用海洋学学报Vo1．33．No．12014年2月JournalofAppliedOceanographyFeb．，2014大连湾及邻近海域水体叶绿素浓度荧光遥感算法研究王林，杨建洪，赵冬至(国家海洋环境监测中心，辽宁大连116023)摘要：叶绿素荧光遥感算法为探测近岸海域二类水体叶绿素浓度开辟了新途径．基于大连湾及邻近海域的实测数据，本文研究了海水叶绿素浓度的荧光遥感算法．结果表明：随着海水叶绿素质量浓度的增高，荧光峰出现显著的红移现象，叶绿素质量浓度与荧光峰波长存在着正相关关系．此外，基于MODIS、MER-IS及GH传感器荧光波段建立的荧光基线高度算

2、法较差，不适用于该研究海域．选择680、685、690、695、700、705Bin作为荧光峰波长建立的荧光基线高度算法，随着选定波长的增大，该算法拟合的相关性逐渐增高，最大相关系数()可达0．91；而以实测荧光峰波长建立的荧光基线高度算法最佳，乘幂函数拟合优于线性拟合，拟合方程为P(ch1)=3．167×10凡(R=0．93)．本研究为新一代海洋水色卫星传感器的开发、建造提供了科学依据，并为已有高光谱传感器在叶绿素荧光遥感反演方面的应用打下了基础．关键词：海洋光学；叶绿素浓度；荧光基线高度；遥感算法；大连湾Dol：10．3969／J．ISSN．20954972．201

3、4．01．015中文分类号：P733．3文献标识码：A文章编号：2095-4972(2014)0l-0111-07红光和近红外波段太阳激发的叶绿素荧光峰的位段的改进提供了科学依据．置和高度为近岸水体叶绿素浓度的遥感探测引入了新1材料与方法方法，并使反演精度有了显著提高J．首先，荧光算法1．1研究海区最大限度地避开了悬浮泥沙和黄色物质的影响，叶绿大连湾位于辽东半岛南部，总面积为224．13km，素荧光峰只携带了叶绿素的信息，有利于叶绿素浓度的直接反演；其二，红光和近红外波段受大气中气溶胶沿岸分布多个生活和工业排污口，湾内水质较差，富营养化严重，赤潮灾害频发，属于典型的近岸

4、海域二类水等成分的影响较小，大气校正后数据精度更高；其三，体．2007~2011年期间在大连湾及邻近海域共获取实对于高叶绿素浓度水体而言，蓝绿波段遥感反射率比值很小，几乎降至探测极限以下，而荧光峰高度随叶绿测数据63组，其中，2007年6月18组，2008年2月5素浓度的增高而升高，仍是极为有效的探针J．从第三组，2010年7、8、9月共30组，2011年7月10组．调查站代海洋水色卫星(MODIS、MERIS、GLI传感器)开始，研位如图1所示，部分站位的采样频次大于1．究者专门设置了3个红光和近红外波段用于叶绿素浓1．2海面现场光谱测量度的荧光遥感探测．然而，叶绿素

5、浓度的增加不仅使荧现场光谱测量采用水面之上法，实验仪器为美国光峰的高度变大，同时也改变了荧光峰的位置，这ASD公司生产的双通道光谱辐射计．仪器观测平面与对卫星荧光波段的设置提出了新的要求．本文基于太阳入射平面的夹角为135。，仪器与海面法线方向的2007～2011年期问在大连湾及其邻近海域的实测数夹角为4o。，以避免绝大部分的太阳直射反射，并减少据，检验了基于MODIS、MERIS、GLI传感器荧光波段建船舶阴影的影响．遥感反射率R按如下公式。。计算：立的叶绿素浓度荧光算法的适用性，并进一步研究了R=[，J一r·Lk]·p／L(1)基于不同选定荧光峰波长及实测荧光峰波长

6、建立的叶式中，为测量水体的辐亮度；r为气一水界面对天绿素浓度荧光算法的优劣，从而为第三代海洋水色卫空漫散射光的反射率，一般情况下可取0．028，平静星叶绿素荧光算法的优化及新一代卫星叶绿素荧光波海面时取0．026¨；L为测量天空漫散射光的辐亮收稿日期：2013_o6-o5基金项目：国家自然科学基金资助项目(40876091)；国家海洋公益性行业科研专项经费资助项目(201305003，201005030)作者简介：王林(1981～)，男，助理研究员，硕士；E-mail：1wang@nmemc．gov．en通讯作者：赵冬至(1964～)，男，研究员；E-mail：dzzh

7、ao@flme~e．gov．cYl应用海洋学学报度；p为标准参考板的反射率；L为测量标准参考板的辐亮度图1大连湾及邻近海域现场调查站位Fig．1FieldinvestigationstationsinDalianBayandadjacentseaarea1．3叶绿素浓度的测定图2所示．荧光线高度(F)的计算公式如下：叶绿素质量浓度的测定采用荧光法¨．样品制凡％一+，一Rrs,a)]备采用的WhatmanGF／F玻璃纤维滤纸孔径为0．7(2)I．zm，直径为25mm．样品测定使用美国Turner公司式中，入、A入分别为荧光峰通道、荧光峰左侧