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东海是我国重要的渔业海域,也是我国的东大门,沿岸更是我国最重要的经济中心,因而监测东海海水的透明度具有经济、军事意义;东海海水富营养化严重、赤潮频发,监测东海海水的透明度对东海水质评估、评价海洋水体富营养化、赤潮监测起到重要作用。传统的透明度监测手段是利用船只海上实测,该方法成本高、操作困难、监测时间和海域局限性大。为此,为了有效的监测东海大范围的长期的透明变化趋势,需要实时、同步、连续、大范围的监测手段。目前,海洋水色卫星已被公认为是海洋环境监测监视的重要主导手段。本文即研究了利用卫星遥感手段估算东海的海水透明度的方法,提出适合东海透明度的遥感估算模式。
海洋水色卫星传感器如MODIS、SeaWiFS等的扫描范围都包括整个东海。而且水色卫星扫描获得的遥感数据通过处理可以得到光谱漫衰减系数Kd(490),Kd(490)也是海洋水色卫星标准产品,国内有许多遥感数据接收站和数据处理机构可以获得Kd(490)。由于漫衰减系数与透明度之间存在着经验和理论关系,因此,可以利用遥感数据估算海水透明度。
为了建立利用MODIS数据Kd(490)估算东海外海透明度的模式,本文在海上实测调查的基础上,研究了东海外海水体的光学性质以及影响海水光谱漫衰减系数的光学成分——叶绿素a、悬浮物质和黄色物质,得出了Kd(490)与3种光学成分的关系:Kd(490)=0.0009×[叶绿素a]+0.0034×[SPM]+0.1176×g440-0.0241。此式说明调查海区是以黄色物质为主导光学成分的二类水体。为了获得MODIS的数据Kd(490),本文还阐述了Kd(490)提取技术。
本文重点研究了遥感Kd(490)与2005年9月在东海专门海上观测中获得的透明度之间的关系。并利用水下观测值通过回归分析方法建立东海的Kd(PAR)和Kd(490)之间的关系。分析表明,在调查海区,Kd(490)约为Kd(PAR)的1.48倍。该关系用于定义透明度与遥感光学深度Kd(490)-1间的关系。结果表明,透明度的倒数是Kd(490)的2.47倍。通过该模式计算所绘制的东海外海透明度分布图与前人实测东海透明度分布特征较一致,能够反映东海外海夏季的透明度分布特征。最后,讨论了该模式的缺点,如大气校正精度不高,海上实测的困难以及近岸二类水体的不适应性,并提出改进的方法。