本文選題：衛(wèi)星遙感 + 數(shù)據(jù)重構(gòu)　； 參考：《中國海洋大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：葉綠素作為衡量水體富營養(yǎng)化程度的重要指標(biāo)，可以為我國近海生態(tài)環(huán)境特征分析、環(huán)境影響評價(jià)、資源合理開發(fā)、防災(zāi)減災(zāi)部署等工作提供基礎(chǔ)資料。此外，利用葉綠素資料計(jì)算海氣界面碳交換，對于探討全球碳循環(huán)、氣候變暖、海平面上 升等全球氣候變化問題也有著重大的科學(xué)意義。近年來，葉綠素濃度與相關(guān)物理、化學(xué)環(huán)境影響因子（水溫、光照、營養(yǎng)鹽以及由風(fēng)、流系特征、潮流）的動態(tài)變化及各因子間相互作用機(jī)制的研究，成為海洋生態(tài)研究中的一個(gè)重要方面。隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)蓬勃發(fā)展，衛(wèi)星遙感海洋數(shù)據(jù)憑借其大范圍、長時(shí)間、高頻率、成本低等優(yōu)點(diǎn)在海洋生態(tài)研究和動態(tài)監(jiān)測應(yīng)用中占據(jù)了重要地位，長時(shí)間的連續(xù)同步觀測資料為研究葉綠素的變化規(guī)律，以及探討物理環(huán)境因子對生態(tài)要素的多尺度影響機(jī)制提供了可靠的數(shù)據(jù)來源。但由于天氣等各種因素，衛(wèi)星遙感葉綠素?cái)?shù)據(jù)中的大面積無規(guī)律缺失問題一直是遙感數(shù)據(jù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，阻礙了衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應(yīng)用。因此，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的重構(gòu)和再分析成為一個(gè)重要課題，在關(guān)注海域獲得時(shí)空連續(xù)的完整數(shù)據(jù)對于擴(kuò)展遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍，提高其數(shù)據(jù)利用效率有著重要意義。針對這一系列問題，基于對東中國海葉綠素時(shí)空多尺度（包括天氣過程時(shí)間尺度）變化機(jī)制研究的需要，本論文結(jié)合多變量DINEOF方法和最優(yōu)插值等數(shù)學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)，成功構(gòu)建和發(fā)展了多尺度最優(yōu)插值、二次訂正的多變量DINEOF方法，簡稱DINEOF OI方法。對于重構(gòu)時(shí)空中的目標(biāo)缺測數(shù)據(jù)點(diǎn)過程中，如何有效的分配時(shí)間序列上與空間場中的觀測數(shù)據(jù)對重構(gòu)數(shù)據(jù)的影響權(quán)重，取決于研究的具體目標(biāo)問題，這是本論文研究的重要思路創(chuàng)新。本文基于這一方法成功對東中國海近十年的衛(wèi)星遙感葉綠素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行了重構(gòu)試驗(yàn)，并較成功的刻畫了東中國海海表面葉綠素的包括天氣尺度在內(nèi)的多尺度變化特征。其對東中國海SST、海表葉綠素濃度的理論重構(gòu)的最小相對誤差可以達(dá)到在18%，利用實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果證明重構(gòu)后的數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)在空間分布形態(tài)上接近一致。重構(gòu)數(shù)據(jù)集較成功的刻畫了東中國海海表面葉綠素的包括天氣尺度在內(nèi)的多尺度變化特征。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合海洋生態(tài)動力學(xué)模型方法，本文初步探討了東中國海海表葉綠素在包括天氣過程尺度在內(nèi)的多尺度變化機(jī)制，這為后續(xù)研究葉綠素a濃度的多尺度變化特征以及與各物理參數(shù)的影響關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。 本文展現(xiàn)了東中國海葉綠素濃度季節(jié)與年際變化及趨勢特征；分析了其與海表溫度、海面風(fēng)速的關(guān)系及影響機(jī)制；探討短周期氣候震蕩（ENSO等）對浮游植物（葉綠素）的影響；發(fā)現(xiàn)葉綠素對大風(fēng)過程的響應(yīng)在不同海域環(huán)境、不同時(shí)空尺度的情況下各有不同。本論文所得關(guān)于東中國海海表面葉綠素濃度多尺度變化機(jī)制的主要研究結(jié)論包括：1）近10年來（2003年1月 2012年12月），東中國海海表面葉綠素a濃度呈持續(xù)上升的趨勢，上升速率為平均0.012mg/m3；2）在東中國海域，海表面溫度（SST）是葉綠素濃度變化的主要調(diào)控因子。在季節(jié)變化上，葉綠素與SST在開闊海域具有較高的負(fù)相關(guān)性，沿岸相關(guān)性較弱且多為正相關(guān)；3）風(fēng)場與葉綠素的季節(jié)尺度的相關(guān)性并不強(qiáng)，強(qiáng)正相關(guān)位于東海開闊海域和黃海西岸海域；4）基于對11次經(jīng)過東中國海臺風(fēng)的統(tǒng)計(jì)得出，臺風(fēng)過境海域于臺風(fēng)前后葉綠素濃度平均增長值為1.46mg/m3，同時(shí)可能存在不同時(shí)間長度3 8天的延遲，海表溫度平均下降1.91℃，葉綠素增長比例與臺風(fēng)影響因子（臺風(fēng)持續(xù)時(shí)間T與臺風(fēng)風(fēng)力等級L的乘積）的線性相關(guān)系數(shù)為0.83；5）通過生態(tài)動力學(xué)模型技術(shù)對渤海一次冬季大風(fēng)事件前后的葉綠素變化情況進(jìn)行了分析，顯示大風(fēng)天氣過程（本文設(shè)置的大風(fēng)條件是渤海風(fēng)速平均值超過12m/s）會帶來渤海海表面葉綠素的增殖過程，這一過程會在大風(fēng)天氣過后繼續(xù)累加，到大風(fēng)過后4天左右使渤海海表面葉綠素濃度達(dá)到峰值，，并且這種增殖效應(yīng)會持續(xù)15天以上，平均來看，一場典型的冬季大風(fēng)天氣可以使渤海海表面葉綠素濃度提高20%左右。
[Abstract]:The chlorophyll , as an important index to measure the eutrophication degree of water , can provide basic data for the analysis of ecological environment characteristics , environmental impact assessment , rational exploitation of resources , prevention and mitigation of disaster prevention and disaster reduction in the coastal waters of China . In addition , the carbon exchange in the sea - gas interface is calculated by using chlorophyll data , which can be used to study the global carbon cycle , global warming and sea level .

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本文編號：1942231