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本论文利用2007-01-07和2006-08-01两期陆地卫星TM数据与同步水质参数数据和实测高光谱数据,对整个太湖分季节,进行叶绿素a浓度、真光层深度等参数的反演,并分析其时空分布规律;然后根据遥感反演得到的叶绿素a浓度、真光层深度,由水温计算得到最佳固碳速率,由经纬度和时间计算得到日照周期等,在垂向归纳模型(vertically generalized production model:VGPM)的支持下估算了太湖冬夏两季初级生产力,并分析其时空分布规律。结果表明:
4种基于地面实测高光谱数据的叶绿素a浓度反演方法:三波段模型、两波段模型、反射率峰位置法以及一阶微分法在反演太湖水体的叶绿素a浓度时都取得较高的精度;决定系数分别为:0.813、0.838、0.872、0.819,均方根误差分别为:13.04、12.12、13.41、12.13μg·L-1;相对误差分别为:35.5%、34.9%、24.6%、41.8%。反射峰位置法估算精度最高,但应用到叶绿素a浓度遥感影像估算比较困难。三波段模型和两波段模型的反演结果优于传统的一阶微分法,且在卫星遥感反演中具有良好的应用前景。
基于TM影像的叶绿素a估测模型中,冬季估测模型为CChla=-12.326+3.79*b3,估算的精度高于夏季,r和RE分别为0.722,23.0%;夏季叶绿素a估测模型为:lnCChla=5.325+6.429NDVI,r和RE分别为0.694,42.5%,虽然夏季的叶绿素a浓度反演误差偏大,但是考虑到内陆水体叶绿素a反演的难度,该模型仍然可以接受。太湖水体冬夏两季叶绿素a浓度差别非常大,夏季叶绿素a浓度远大于冬季,是冬季的5.39倍,叶绿素a的空间分别总体趋势是南太湖<湖心区、胥口湾<贡湖湾<梅梁湾、竺山湾,在以上六区中,冬夏两季叶绿素a浓度最高的点都出现在梅梁湾、竺山湾。
太湖水体非色素颗粒物空间分布的总体趋势为湖心区最高,其次是梅梁湾、竺山湾和胥口湾,东太湖的浓度最低;冬夏两季浓度差别比较大,冬季的变化范围、平均值均明显高于夏季。
冬季真光层深度变化范围为0.27~2.28m,均值为0.56±0.22m,夏季真光层深度变化范围为0.21~2.03m,均值为0.98±0.24m。从空间上看,冬季时真光层平均深度的变化规律为:南太湖<西部沿岸<湖心区<胥口湾<贡湖湾<梅梁湾<东太湖<竺山湾;夏季时的变化规律为:西部沿岸<梅梁湾<东太湖<湖心区<贡湖湾<竺山湾<南太湖<胥口湾。从季节上看,夏季真光层平均深度大于冬季,但不同湖区真光层深度季节变化存在一定差异,其中梅梁湾、贡湖湾、西部沿岸、湖心区、胥口湾、南太湖夏季真光层深度大于冬季,而竺山湾和东太湖夏冬变化则不是很明显。
太湖初级生产力分布存在显著的时空差异。2007年1月,初级生产力变化范围为25.14~615.55(82.00±68.39),2006年8月,初级生产力变化范围为0~15088.67(1893.45±1476.53)从空间上看,冬季时初级生产力的变化规律为:南太湖<西部沿岸、湖心区、胥口湾<贡湖湾<梅梁湾<东太湖<竺山湾。夏季时的变化规律为:南太湖<湖心区<贡湖湾<胥口湾<梅梁湾、西部沿岸区<竺山湾、东太湖。从季节上看,全湖夏季初级生产力远大于冬季,平均值是冬季的23.09倍,存在显著性季节差异。同一季节,同一湖区内部,初级生产力的变化也显示出一定的规律性:如冬季时,梅梁湾、贡湖湾初级生产力呈现从湾内向湾口逐渐降低的趋势,竺山湾则恰好相反,东太湖中心区域的初级生产力要明显大于其他区域,胥口湾、湖心区的变化不是很明显,西部沿岸区靠近竺山湾的点以及南太湖靠近岸边的点的初级生产力要大于区域内其他点;夏季时,同一湖区内初级生产力的变化规律与冬季基本一致。