發(fā)布時間：2020-08-10 16:26

【摘要】：長江河口地處海陸交匯地區(qū),水體鹽度受到長江流域、東海和三角洲社會經(jīng)濟(jì)活動復(fù)合影響,鹽度直觀反映了河口區(qū)域沖淡水分布,對于研究淡水羽狀鋒、長江物質(zhì)輸送、河口環(huán)境變化以及特大城市淡水資源安全問題等有著重要意義。衛(wèi)星遙感作為新的動態(tài)監(jiān)測技術(shù),可及時地提供海表面大范圍水環(huán)境狀況,能夠結(jié)合長時間序列衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析鹽度的時空變化狀況。本文基于Landsat 8 OLI、Sentinel-3 OLCI、高分一號WFV以及MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)與長江口外表層實(shí)測鹽度結(jié)合,分別建立了長江口外表層水體鹽度反演模型。通過比較分析選擇最適合的衛(wèi)星平臺與光譜波段,將反演模型應(yīng)用于長時間序列鹽度遙感監(jiān)測,分析了2000年以來長江口外表層水體鹽度的時空分異及其影響因素,得出以下結(jié)論:(1)長江口CDOM的光譜曲線在不同鹽度下存在分異,鹽度與CDOM吸收系數(shù)之間有著良好的負(fù)相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)在洪季與枯季存在差異,應(yīng)當(dāng)分別對洪季和枯季的表層水體鹽度進(jìn)行反演。結(jié)合CDOM反演常用波段選擇350-680nm作為長江口表層水體鹽度遙感反演模型的備選波段范圍。(2)構(gòu)建了基于Landsat 8 OLI、Sentinel-3 OLCI、高分一號WFV以及MODIS的長江口外表層水體鹽度反演模型:Landsat 8 OLI洪季反演模型利用443、561nm波段,RMSE為1.83 psu。Sentinel-3 OLCI反演模型枯季利用442.5、510 nm波段,RMSE為1.93 psu;洪季利用442.5、560 nm波段,RMSE為1.02 psu。高分一號WFV2洪季反演模型利用557、676 nm波段,RMSE為2.14 psu;高分一號WFV4洪季反演模型利用550、696 nm波段,RMSE為1.62 psu。MODIS枯季反演模型利用469、555 nm波段,RMSE為0.63 psu;洪季模型利用443、555nm波段,RMSE為0.69 psu。(3)比較分析了4種衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演模型的擬合波段、反演精度以及衛(wèi)星數(shù)據(jù)的空間分辨率、重訪周期、歷史數(shù)據(jù)量等,MODIS擁有較高的光譜分辨率、適中的空間分辨率以及充足的歷史數(shù)據(jù),反演模型精度較高,適用于長江口表層鹽度反演,能夠進(jìn)行長時間序列分析。分析2000-2016年每個月平均MODIS反演鹽度與長江徑流量的相關(guān)性,驗(yàn)證了反演模型在時間尺度上的適用性。(4)分析2000-2016年長江口表層鹽度空間分布變化,總體上呈現(xiàn)梯度分布趨勢,受徑流量變化影響顯著,枯季高鹽度海水水舌能夠越過123°E以東和31°N以北,到達(dá)長江口南北支分叉附近,在長江口北部出現(xiàn)高低鹽度海水分界線。洪季沖淡水能夠影響的范圍更廣,高鹽度海水在123°E以東,31°N以南的地區(qū)聚集,長江口北部出現(xiàn)鹽度較低區(qū)域。(5)長江口表層鹽度分布的季節(jié)性變化與長江口及其鄰近海域水平環(huán)流的季節(jié)性變化表現(xiàn)為較高的一致性。冬季水平流場中,向北運(yùn)動的臺灣暖流與東南方向運(yùn)動的沖淡水及沿岸流匯合后向西北方向偏轉(zhuǎn),遙感反演分析發(fā)現(xiàn),長江口3月的平均鹽度場中,存在與西北方向水流一致并且逆時針旋轉(zhuǎn)分布的高鹽度水舌,而31°N和30°N附近兩個圓弧狀小型淡水區(qū)對應(yīng)著臺灣暖流經(jīng)由舟山群島后產(chǎn)生的氣旋窩。夏季,在長江強(qiáng)烈徑流作用下,長江沖淡水向東北方向偏轉(zhuǎn),臺灣暖流在強(qiáng)烈沖淡水作用下也向東北方向運(yùn)動。表層水體鹽度遙感分析發(fā)現(xiàn)8月長江口的高低鹽度空間走向具有和水流一致的方向性,并在31°N以南123°E以東的區(qū)域形成一個東北方向分界。(6)2000-2016年長江口表層平均鹽度在3月與8月均與徑流量表現(xiàn)為相反的變化趨勢,相關(guān)系數(shù)分別為-0.61和-0.80,具有較好的負(fù)相關(guān)關(guān)系。反演結(jié)果表明:3月的平均鹽度呈現(xiàn)小幅下降,8月的平均鹽度波動較大,總體呈現(xiàn)上升趨勢。(7)分析長江口風(fēng)場、水平流場和氣候異常對長江口表層鹽度空間分異的影響,夏季強(qiáng)烈的西南風(fēng)使得淡水峰面向東北方向推進(jìn),長江口北部近海區(qū)域鹽度較低;盛行的東南風(fēng)使得淡水峰面向西北方向偏轉(zhuǎn),長江口外123°E附近鹽度升高;水平流場特別是沖淡水、東海沿岸流和臺灣暖流共同作用對長江口表層鹽度分布產(chǎn)生重要影響;厄爾尼諾現(xiàn)象能夠削弱長江口外環(huán)流,對鹽度分布產(chǎn)生一定的影響,但長江徑流量對鹽度分布的影響更為強(qiáng)烈。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P715.7;P731.12
【圖文】：

技術(shù)路線圖

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)介紹區(qū)域研究區(qū)域覆蓋了長江口、杭州灣以及鄰近的口外海域，地124.350°E，29.808°N-32.051°N（圖 2-1）。根據(jù)長江下游大觀測資料（圖 2-2），長江口其年平均徑流量為 2.77×104洪季，占全年的 67.41%，其中 7 月徑流量最大；11 至次年的 32.62%，其中 2 月徑流量最小。

5 圖 2-2 1996-2016 年長江大通站徑流量6Fig.2-2 Datong gauging station runoff in 1996-2016長江口表層鹽度實(shí)測數(shù)據(jù)來自長江口共享航次（圖 2-1），共有 2013-2018 連續(xù) 6 年冬季（2-3 月）與夏季（7-8 月）的實(shí)測數(shù)據(jù)，鹽度現(xiàn)場觀測儀器采用美國Sea-Bird 公司的溫鹽深儀 CTD（ConductanceTemperatureDepth），測量方式為船舶定點(diǎn)測量。其測量深度從 1m 至 60m 不等，統(tǒng)一取其水深 1-3m 的鹽度數(shù)據(jù)，用來代表表層鹽度[47]。2.2 MODIS 數(shù)據(jù)中分辨率成像光譜儀 MODIS（Moderate-resolutionImagingSpectroradiometer）是美國地球觀測系統(tǒng) EOS（Earth Observation System）衛(wèi)星中最主要的儀器，是Terra （最初稱為 EOS AM-1）和 Aqua 上的關(guān)鍵儀器（最初稱為 EOS PM-1）衛(wèi)

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本文編號：2788335