海霧遙感探測對海洋開發(fā)、航運(yùn)安全及海洋氣象研究等方面有著重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。隨著海上活動的日益頻繁,人們迫切需求高時空分辨率的海霧遙感監(jiān)測產(chǎn)品。本文以中國近海海霧發(fā)生最頻繁的黃海為研究區(qū)域,基于多年GOCI(Geostationary OceanColorImager)衛(wèi)星遙感資料、沿海探空資料、浮標(biāo)氣象資料等數(shù)據(jù),建立了適用于黃海日間海霧的遙感反演提取算法,并融入長時間序列衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析黃海海霧的時空分布及變化規(guī)律。在對黃海日間海霧有一定的認(rèn)識后,建立基于GOCI的黃海海上能見度遙感反演算法,并對其時空分布特征進(jìn)行分析。主要結(jié)論包括以下幾點(diǎn):(1)通過對不同地物(晴空無云海表、中高云、低云和海霧)在瑞利校正反射率Rrc(Rayleigh Corrected Reflectance)的光譜進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)不同的地物表現(xiàn)出光譜特征差異。結(jié)合中高云在GOCI各波段的Rrc大于海霧/低云的特性,建立中高云與海霧/低云分離的指數(shù),初步實(shí)現(xiàn)兩者的有效分離;同時,根據(jù)海霧與低云的水汽含量大小差異以及兩者在680nm和745nm兩波段的水汽吸收能力差異,建立了海霧與低云分離指數(shù),在一定程度上能夠有效的實(shí)現(xiàn)海霧和低云的分離;此外,建立高渾濁水體識別指數(shù),減少高渾濁水體誤判,提高了海霧算法識別精度。利用黃海沿海探空資料、浮標(biāo)資料以及沿岸氣象臺站資料,對識別結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明,反演算法能夠有效的提取海霧信息;為了驗(yàn)證海霧算法的穩(wěn)定性,算法被應(yīng)用到海霧的長時間實(shí)時監(jiān)測,結(jié)果顯示遙感算法具有良好的穩(wěn)定性以及對于動態(tài)監(jiān)測的開發(fā)潛力;同時,通過與國家氣象臺發(fā)布的海霧監(jiān)測報告比較,體現(xiàn)GOCI數(shù)據(jù)高分辨率的優(yōu)勢;最后,利用成山頭氣象站多年氣象資料計算多種統(tǒng)計指標(biāo),對海霧算法進(jìn)行了精度評估,準(zhǔn)確率達(dá)72.2%。(2)在海霧提取結(jié)果的基礎(chǔ)上,優(yōu)化已有能見度模型,建立了黃海海上能見度遙感反演耦合算法。針對海霧像元,基于已有霧區(qū)能見度反演模型,通過改進(jìn)其輸入?yún)?shù),建立適用于霧區(qū)的能見度反演模型;而針對晴空像元,在GOCI氣溶膠光學(xué)厚度產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,利用Peterson的反演模型,建立適用于晴空像元的能見度反演模型;最后,結(jié)合浮標(biāo)能見度數(shù)據(jù),驗(yàn)證算法的適用性,總體分類精度達(dá)76.7%,Kappa系數(shù)為68%,說明GOCI算法具有估計黃海海上大氣水平能見度的潛力。(3)利用建立的黃海海霧遙感提取算法,反演獲取2012-2016年逐時海霧提取結(jié)果�；贕OCI的逐時高時間分辨率,提出了新的黃海日間海霧霧頻指數(shù)定義,結(jié)果表明:研究時段內(nèi)的黃海海霧年際變化顯著,在海霧霧頻較多的年份,高值中心主要分布于西朝鮮灣沿岸至白翎島以南江華灣海域、山東半島東南沿海、江蘇沿岸、黃海中東部和長江口以東海域;黃海海霧自4月開始,7月結(jié)束,6月的長江口以東海域霧頻達(dá)到全年最高,進(jìn)入8月黃海海霧霧頻迅速減小,霧季終止。黃海霧季海霧在08-09時海霧霧頻最大,最小出現(xiàn)在13-14時,15時再次增加。影響海霧的環(huán)境要素包括海-氣溫差、海表風(fēng)場配置以及海流等。(4)利用建立的能見度算法對2012-2016年的黃海海上能見度進(jìn)行反演,并系統(tǒng)的分析了黃海能見度的時空分布特征�？傮w上黃海海上能見度呈現(xiàn)出近岸低、離岸高的特征,且黃海西部的能見度優(yōu)于黃海東部,在徑向呈現(xiàn)出兩邊高,中間低的特征。同時,能見度的年際變化與海霧霧頻分布有著密切聯(lián)系。黃海海上平均能見度在夏季(6-8月)達(dá)到全年最高13.6km,最低值出現(xiàn)在冬季(12月-2月)為5.7km,春季(3-5月)為7.8km,秋季(9-11月)為8.8km。能見度的最大值出現(xiàn)在8月份為17.5km,而最小值在2月為5.2km。黃海能見度低值一般在08-09時,峰值出現(xiàn)在15時。
【學(xué)位單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：P732
【部分圖文】：

圖２．１研究區(qū)域及探空臺站及浮標(biāo)站位分布圖逡逑１６逡逑

是以朝鮮半島為中心，中心經(jīng)緯度為東經(jīng)１３０°，北煒３６°，覆蓋韓國、朝鮮、日本、俄逡逑羅斯及中國約為２５００ｋｍｘ２５００ｋｍ范圍的海洋環(huán)境，包括我國黃海、渤海及東海部分海逡逑域（圖２．２）。整幅遙感影像分為１６個子區(qū)域，采樣順序依據(jù)圖中黃色箭頭順序進(jìn)行。逡逑ＧＯＣＩ的空間分辨率為５００ｍ，時間分辨率為ｌｈ，從北京時間０８：邋１５－１５：邋１５，提供每小逡逑時一景遙感影像。ＧＯＣＩ處于地球同步靜止軌道，能夠在同一天對某一地區(qū)進(jìn)行多次監(jiān)逡逑測，減少了由于中高云覆蓋對數(shù)據(jù)造成的誤差或數(shù)據(jù)缺失；此外，其高頻率的逐時監(jiān)測逡逑能力，有利于觀察東北亞海域海洋環(huán)境的實(shí)時狀態(tài)、能夠及時有效的處理突發(fā)事件并預(yù)逡逑測短時間尺度的海岸帶的海洋環(huán)境變化［４９］，具有良好的發(fā)展前景。逡逑ＧＯＣＩ傳感器共設(shè)置有８個波段，其光譜范圍包括４００－９００ｎｍ，共含６個可見光波逡逑段以及２個近紅外波段，具體的衛(wèi)星參數(shù)及性能見表２．１及表２．２。ＧＯＣＩ的可見光波段逡逑主要應(yīng)用于水體光學(xué)的研宄

ｌｌ＿邋ＩＩ５．ＣＫ）邋１２０，００邐１２５．００邐１３０，００邐１３５．００邐１４０，００邐１４５．００邐１５０．０Ｃ逡逑Ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ邋（ｄｅｇ）逡逑圖２．２邋ＧＯＣＩ衛(wèi)星數(shù)據(jù)覆蓋范圍示意圖（引自［４９］），整幅遙感影像分為１６個子區(qū)域，采樣順序依據(jù)逡

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本文編號：2832470