静止轨道卫星观测杭州湾悬浮泥沙浓度的动态变化及动力分析.pdf

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1、泥沙研究2013年2月JournalofSedimentResearch第1期静止轨道卫星观测杭州湾悬浮泥沙浓度的动态变化及动力分析刘猛，沈芳，葛建忠，孔亚珍(华东师范大学河口海岸学国家重点实验室，上海200062)摘要：利用静止轨道水色遥感卫星GOCI的一天多景数据，采用基于半经验辐射传输模型(SERT)，反演获得杭州湾海区悬浮泥沙浓度的时空分布；结合三维无结构三角形网格的有限体积海洋数值模型(FVCOM)，模拟卫星成像时刻杭州湾水位、潮流分布状况。综合分析结果表明：潮流变化是该海区在涨落潮、大小潮

2、悬沙分布变化的主要影响因素；风浪作用导致杭州湾海域悬沙浓度枯季明显大于洪季。关键词：静止轨道卫星；悬浮泥沙；动态变化；海洋数值模拟；杭州湾中图分类号：TV148．5文献标识码：A文章编号：0468—155X(2013)01—0007—071引言杭州湾位于浙江省北部，港口航道、滩涂及水产资源丰富。上海、宁波等经济开发区环绕南北，经济开发利用价值巨大⋯。杭州湾地形特殊，具有潮大、流急、含沙量高等特点，而高浓度含沙水体对港口影响巨大。因此，掌握杭州湾海区悬浮泥沙的变化规律，无疑对海区以后的工程决策、区域地形

3、演变、沉积侵蚀速率有着重要意义。多年以来，为了更加深入地了解杭州湾悬浮泥沙运动规律，很多学者以站点实测资料为基础，探讨了该海域悬沙变化问题。陈吉余等依托长江EI南汇嘴的实测泥沙和流速资料，分析了长江口到杭州湾的泥沙输移途径；针对杭州湾内浅滩、岛屿等的泥沙变化规律其他学者也进行了分析。然而基于测船的实地调查，获得的数据比较离散，很难了解整个湾内的悬浮泥沙分布及变化全貌。由于卫星遥感具有覆盖面积大、多次重访的特点，有利于探测海域悬浮泥沙的连续分布和变化。早期，陈夏法¨利用NOAA卫星影像对杭州湾悬浮泥沙进

4、行了多实相的遥感分析；陈鸣等利用Landsat和NOAA遥感资料联合监测了杭州湾的悬浮泥沙。21世纪以来，更多学者采用了Sea—WiFS、MODIS、MERIS海洋水色卫星数据观测杭州湾悬浮泥沙的分布’川。然而受卫星重访周期的限制，极轨卫星遥感反演最多只能获得每天某一时刻的悬沙分布，无法获得一个潮周期时间内悬沙分布的变化过程。由于潮周期内的流速变化和水位变化是杭州湾悬浮泥沙浓度变化的主要影响因素¨，故结合连续时刻的悬沙遥感反演及卫星成像时刻海区的潮流情况，可为杭州湾海区悬浮泥沙分布及变化规律的揭示开辟

5、一个新的途径。本文收集了覆盖杭州湾海区每小时重访的静止轨道水色卫星数据GOCI，利用Shen等¨半经验辐射传输模型(SERT)反演杭州湾海域悬浮泥沙浓度；同时采用基于有限体积海洋数值模型FVCOM，模拟了卫星成像时刻前后的杭州湾海域的潮流分布，综合分析了杭州湾海域悬沙的浓度随不同潮情和季节的变异特性。收稿日期：2012-09-07基金项目：海洋公益性科研专项(200905001-9)；国家自然科学基金项目(50939003，41271375)；高等学校博±学科点专项科研基金(2012007611000

6、9)；河口海岸学国家重点实验室科研业务项目(2012KYYW02，2011RCDW03)作者简介：刘猛(1989一)，男，江苏徐州人，硕士研究生，主要从事海岸带遥感及地理信息系统研究。E-mail：liumeng824@126．corn一通讯作者：沈芳。E—mail：fshen@sklec．eenu．edu．cn72研究区域杭州湾是一典型喇叭型强潮河口，基本呈东西走向，全长85km，湾口连线(芦潮港一镇海)宽98．5km，湾顶连线(澉浦一西山)宽19．4km，海湾水域面积4800km。杭州湾口至湾顶乍

7、浦海底地形平坦，平均水深8～10m，北部沿岸有一长度约为60km的深槽，其水深一般为10～15m，局部地区水深达20—40m。杭州湾海区潮汐运动的基本能量来自西北太平洋，且以M分潮起支配作用，潮汛性质属于非正规半日潮。平均落潮历时略大于涨潮历时，从湾口芦潮港到湾顶澉浦，平均潮差从3．21m逐渐增大到5．57m。图1中为模拟得到的2011年4月5日0：00—13：00的流速、流向的逐时过程图。如图1所示，湾内涨落潮流为往复流性质，但涨落潮方向南北有所差别。在湾内中部和南部地区，涨落潮流向基本呈NW-SE

8、方向。在湾顶位置，出自钱塘江河口的落潮流，大部分过庵东浅滩转向东南，小部分沿杭州湾北岸深槽向东北流向湾口，在金山沿岸附近变为正东向，最后在长江口落潮流的影响下转向东南。海区内涨潮流方向基本上与落潮流相反。图1杭州湾及模拟4月5日部分站位表层的流速、流向逐时过程线图Fig．1SurfacecurrentvelocitiesanddirectionsatstationsinHangzhouBayonApril5。20113数据与方法3．1GOCI数据GOCI