南海南沙岛礁附近海域悬浮泥沙分布特征及机制的遥感研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhshgu1983
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悬浮泥沙含量是重要的水质参数,直接影响水质透明度,浑浊度和海洋水色等光学性质,进而影响水层和底栖生态环境,对水体生态环境有重要影响。传统的悬浮泥沙调查方法采用实地逐点采样方式,只能获取离散的少量数据,不能满足对泥沙动态研究的需求。海洋水色遥感手段以其范围广和效率高的优势广泛应用于悬浮泥沙的研究中。国内外研究者对于悬浮泥沙的研究主要集中在沿海河口地区,特别是长江口、珠江口,或是内陆湖泊,而对海洋中的悬浮泥沙较少有研究涉及。在岛礁建设中,工程项目对岛礁附近海域的悬浮泥沙产生的影响引起了特别关注。我们也亟需对由海洋中工程项目引起的悬浮泥沙分布变化和运输情况进行深入研究。  鉴于岛礁环境远离大陆的特殊性,难以获取较为完整的悬浮泥沙实测数据,本研究首先分析前人反演算法,选择适合本研究区域和数据的参数调整后的经验算法,再利用Landsat8OLI影像数据反演悬浮泥沙浓度。着重分析南海岛礁附近悬浮泥沙时空分布特点,研究岛礁建设工程对悬浮泥沙产生和分布的影响,并探究岛礁附近海水物理环境与悬浮泥沙时空分布的关系。研究结果显示在岛礁建设和岛礁水动力环境的综合影响下,南沙群岛岛礁附近悬浮泥沙分布具有以下特征:  (1)通过对实验区域的研究发现三波段经验算法能较好模拟岛礁附近悬浮泥沙含量情况。反演结果显示,岛礁附近水体高悬浮泥沙分布有明显区域性。在永暑礁,高悬浮泥沙主要分布在岛礁西南部,东北部和潟湖内;而在美济礁和渚碧礁,高悬浮泥沙主要分布于环礁以内的潟湖。  (2)在时间序列上,悬浮泥沙浓度增加主要出现在岛礁面积快速增长期;结合卫星影像观察到的岛礁附近密集的施工船只,推断岛礁处于建设的吹沙填岛阶段。同时影像数据显示,观察到明显岛礁建设情况时,附近水域都在一定时期探测到悬浮泥沙明显分布的浑浊带。特别是在永暑礁,研究显示,岛礁建设时期悬浮泥沙含量大幅提升,在建设中期部分海域悬浮泥沙含量一度到达50mg·l-1甚至更高,而在岛礁建设吹沙填岛完成后,悬浮泥沙水平大幅降低,恢复至建设前正常水平。在空间上,悬浮泥沙分布影响范围最远约离岛10km,分布海域范围一般在25km2内。  (3)高悬浮泥沙分布区的方位也与同期海域的物理环境,特别是风场和流场的方位和岛礁形状相关。环礁附近悬浮泥沙分布以内部为主,而狭长型岛礁附近沿边缘分布。在永暑礁岛礁西南部和东北部高悬浮泥沙水域的出现都与同期的风场流场方向一致;除潟湖外,美济礁附近悬浮泥沙高值水域还出现在岛礁西北部的时期,与此时期风场流场方向向北相匹配。  研究结果显示,岛礁建设活动与海域物理条件在短期内对岛礁附近悬浮泥沙分布造成影响。首先吹沙填岛产生的悬浮泥沙是附近海域悬浮泥沙分布的源,其次风场流场等水环境的动力特征以及岛礁形状与地形共同决定悬浮泥沙输运的方向,最终综合影响下得到南海岛礁附近短期、小范围内悬浮泥沙的特色时空分布。
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