內(nèi)陸水體一般包括湖泊、水庫、河流及城市水體等,由于受到時空變化和人類活動的影響,內(nèi)陸水體的光學性質(zhì)較為復雜。不同區(qū)域內(nèi)或者同一研究區(qū)不同的水體類型,溶解性有機碳(DOC)濃度和有色溶解有機物(CDOM)光學特性之間存在著較大的差異。通常選取CDOM的吸收系數(shù)表征CDOM濃度,通過三維熒光光譜(EEM)表征CDOM熒光組分。利用平行因子分析方法(PARAFAC)或體積積分方法(FRI)分離出不同的CDOM熒光組分,進而分析CDOM熒光組分或者吸收系數(shù)與DOC濃度之間的相關(guān)性,為遙感估算內(nèi)陸水體DOC濃度奠定基礎(chǔ)。本論文主要選取東北地區(qū)的湖水,全國流域內(nèi)(松花江、遼河、海河、黃河和淮河、長江、珠江和內(nèi)流區(qū))的河水以及典型代表性的東北地區(qū)(哈爾濱市,長春市和沈陽市)和華北地區(qū)(北京市和天津市)的城市水體DOC濃度以及CDOM吸收與熒光進行研究,并利用遙感影像對黑龍江與松花江交匯處的水體CDOM濃度進行反演,主要得出以下主要結(jié)論:1.東北地區(qū)的湖泊群的DOC濃度在不同水體和不同季節(jié)之間存在著明顯差異,微咸水湖泊高于淡水湖泊(t-檢驗,p0.001);冬季結(jié)冰期的冰下水體明顯高于非冰期湖泊水體(t-檢驗,p0.001)。通過EEM-PARAFAC方法分離出CDOM熒光組分,主要包括類腐殖質(zhì)組分和類蛋白組分(類色氨酸和類酪氨酸組分)。每一種CDOM熒光組分的平均熒光強度在不同的湖泊水體中會呈現(xiàn)出一定的不同,主要受到鹽度、污染源、土地利用/土地覆蓋及季節(jié)變化的影響。2.對東北地區(qū)(哈爾濱市,長春市,沈陽市)和華北地區(qū)(北京市和天津市)的城市水體DOC濃度研究發(fā)現(xiàn),受污染的水體明顯高于清潔水體;東北地區(qū)的景觀城市水體明顯高于華北地區(qū)的景觀城市水體(t-檢驗,p0.001)。通過EEM-PARAFAC方法分離出CDOM熒光組分,主要包括類腐殖質(zhì)組分和類蛋白組分(類色氨酸和類酪氨酸組分)。隨著從華北地區(qū)到東北地區(qū)的過渡,水體中類腐殖質(zhì)成分基底值逐漸增大;隨著污染水平的增大,類色氨酸組分的熒光強度逐漸增大。3.由于受到氣候,水文以及地理特征的影響,全國各個流域的河水的平均DOC濃度呈現(xiàn)出明顯的不同,其中四個流域(海河,黃河和淮河,長江和內(nèi)流河)內(nèi)的DOC濃度的平均值處于2.0–6.0 mg L~(-1)。DOC濃度的平均值的最小值出現(xiàn)在珠江流域,最高值出現(xiàn)在遼河流域。處于東北地區(qū)的松花江流域DOC濃度明顯低于遼河流域的DOC濃度(t-檢驗,p0.001),這主要是由于遼河流域受到了嚴重的污染,DOC濃度大大增加。通過EEM-FRI方法劃分出五個熒光區(qū)域:類酪氨酸,類色氨酸,微生物作用產(chǎn)生的類蛋白,類腐殖酸和類富里酸區(qū)域。這五種熒光區(qū)域的熒光強度在各個流域內(nèi)存在著一定的差異,即使在同一流域內(nèi)也存在著明顯的差異。4.對于不同的湖水,河水以及城市水體,隨著波長的增加,CDOM吸收系數(shù)a(254)、a(280)、a(350)、a(355)與DOC濃度之間的相關(guān)性逐漸減弱。由于受到人類活動的嚴重影響,城市水體的CDOM吸收系數(shù)與DOC濃度之間的相關(guān)性變得比較復雜。對于河水,在松花江流域,遼河流域,海河流域和青海湖流域,CDOM吸收系數(shù)a(254)與DOC濃度均存在著較強的相關(guān)性。5.在利用實測的高光譜反演松花江與黑龍江交匯處水體CDOM濃度的模型中,單波段,一階微分和波段比模型均可以取得較好的結(jié)果,其中模型的精度順序為:一階微分單波段波段比。利用遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)Landsat 8/OLI和Sentinel 2B分別對水體CDOM濃度進行空間反演均得出單一波段可以用于指示松花江與黑龍江交匯處CDOM濃度的空間變化。
【學位單位】：中國科學院大學(中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：X87
【部分圖文】：

第 1 章 引言15圖1.1 技術(shù)路線Figure 1.1 Technical routes of this thesis1.3.3 創(chuàng)新點1．采用 EEM-PARAFAC 方法對東北地區(qū)的湖水 CDOM 熒光組分進行提取，分析 CDOM 熒光組分隨空間尺度和時間尺度的動態(tài)變化特征。2．采用 EEM-PARAFAC 方法對東北地區(qū)（哈爾濱市，長春市和沈陽市）和華北地區(qū)（北京市和天津市）的城市水體 CDOM 熒光組分進行提取，分析 CDOM熒光組分從華北地區(qū)過渡到東北地區(qū)的空間尺度的動態(tài)變化特征。3．利用 EEM-FRI 方法對全國 7 大主河流域內(nèi)的河水 CDOM 熒光區(qū)域進行劃分，分析 CDOM 熒光區(qū)域隨不同流域及不同環(huán)境因素影響的動態(tài)變化特征。

1.1 東北地區(qū)典型采樣湖泊分布以及部分湖泊及周圍環(huán)境（a）采樣湖泊分布；（b–d）Landsa影像上部分湖泊及周圍環(huán)境。1，石頭口門水庫 STR；2，二龍湖 ELL；3，新立城 XLC；甸泡 XDP；5，月亮泡 YLP；6，查干湖 CGL；7，新華湖 XHL；8，趙家屯 ZJT；9水庫 DQR；10，紅旗水庫 HQR；11，庫里泡 KLP；12，南引水庫 NYR；13，喇嘛寺MS；14，龍虎泡 LHP；15，西葫蘆泡 XHLP；16，火燒黑泡 HSH；17，呼倫湖 HLL18，尼爾基水庫 NEJ；19，山口湖 SKL。igure 2.1 Map of water sampling locations for 13 fresh water and 6 brackish water lakes inortheast China surrounded by various land use/cover (e.g. cropland, grassland, forest andresidents).

吉林西部查干湖和月亮泡湖泊群的采樣點分布。月亮泡湖泊群：YLL，月亮泡；XHP；TLH，他拉紅；查干湖泊群：CGL，查干湖；XMP，新廟泡；XDP，辛甸泡；KLP庫里泡。e 2.2 Locations of the water sampling sites for Chagan lake group and Yueliang lake groin the western part of Jilin Province, Northeast China.城市水體市水體則選取東北地區(qū)典型的三大省會城市（哈爾濱市，長春市和沈陽市地區(qū)典型的兩大直轄市（北京市和天津市）的水體在空間尺度上進行采圖 2.3）。沈陽市作為遼寧省的省會，坐落在渾河（遼河的支流）岸邊。地區(qū)重要的工業(yè)城市以及運輸和商業(yè)中心。長春市作為吉林省的省會，工業(yè)為主。長春市內(nèi)主要分布著大量的公園景觀水體和穿過整個城市的
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本文編號：2851341