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海洋遥感专题产品

  采用的原始卫星数据为Aqua/MODIS遥感产品,包括美国航天航空局发布的全球9km分辨率的月平均叶绿素浓度、海表温度、海面光合有效辐射、443nm水体遥感反射率/吸收系数/颗粒后向散射系数,以及俄勒冈大学发布的全球9km分辨率的月平均海洋NPP及叶绿素浓度(用于修正初级生产力模型)。在此基础上,生产“一带一路”海域的海表温度、光合有效辐射、海水透明度、叶绿素浓度和NPP产品。

表a-12 原始卫星数据产品

★网址:http://oceandata.sci.gsfc.nasa.gov/MODISA/Mapped/Monthly/9km
★★网址:http://orca.science.oregonstate.edu/2160.by.4320.monthly.hdf.ngpm.m.chl.m.sst.php

 叶绿素浓度

  叶绿素是浮游植物进行光合作用的主要色素,在光合作用的光吸收中起核心作用,包括叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c等。由于所有浮游植物中均含有叶绿素a,通常可利用叶绿素a浓度来表征叶绿素浓度水平。叶绿素a在蓝光(440nm附近)吸收较强,而在绿光(550nm附近)吸收较弱,通过水色卫星遥感器探测这两个波段的光谱辐亮度,经过大气校正处理,利用蓝绿波段比值法可反演出海水表层的叶绿素a浓度。

海表温度 

   海表温度指海水的表皮温度,可利用红外辐射计在卫星平台上进行对地观测,通过大气水汽吸收纠正等处理,反演得到海表温度,精度可达0.5K。

光合有效辐射

  海面光合有效辐射是指到达海面的下行太阳光谱辐射中,能被海洋浮游植物光合作用所利用的能量强度,波长范围通常为400~700nm。水色卫星遥感器通过探测多个波段的光谱辐亮度,反演出大气透过率,获得各波段到达海面的辐照度,并进行波长积分和日长积分,得到海面光合有效辐射,单位为E/(m2d)。

水体遥感反射率

  水体遥感反射率为水里出射的不同波长离水辐亮度与水面下行辐照度的比值,单位为sr-1。通过水色卫星探测大气顶向上的光谱辐亮度,经过大气校正,可反演获得离水辐亮度和水面下行辐照度,进而得到水体遥感反射率。

水体吸收系数

  水体吸收系数表征单位厚度水体对不同波长光的吸收能力,单位为m-1。水体吸收系数主要由纯水、浮游植物、有机碎屑、溶解有机物的光吸收组成。通过水色卫星遥感获得的水体遥感反射率,可反演得到水体吸收系数。

水体颗粒后向散射

  水体颗粒后向散射表征单位厚度水体中颗粒对不同波长光的后向散射能力,单位为m-1。水体颗粒后散射系数主要由浮游植物、无机泥沙的光散射组成。通过水色卫星遥感获得的水体遥感反射率,可反演得到水体颗粒后向散射系数。

海洋净初级生产力

  海洋净初级生产力是指海洋初级生产力扣除浮游植物呼吸作用消耗有机碳的剩余部分。利用卫星遥感反演获得的海水表层叶绿素浓度、海表温度和海面光合有效辐射,可估算出净初级生产力。目前,应用最广泛的全球海洋净初级生产力遥感产品是由VGPM算法反演获得。

海洋浮游植物

  海洋浮游植物是指水体中浮游的微型植物,通常为藻类,包括蓝藻、绿藻、硅藻、金藻、黄藻、甲藻、隐藻和裸藻八大门类,约4万种。海洋中的浮游植物根据粒径大小可分为三类,即微微型浮游植物(≤2μm),微型浮游植物(2~20μm)和小型浮游植物(≥20μm)。

海水透明度

  海水透明度是表示水中物体的能见度。在实际测量中,海水透明度是指利用直径30cm的白色圆盘(透明度盘)垂直下放直至肉眼刚好看不见,此时的深度即为水体的透明度,单位为m。采用半分析遥感模型反演全球海水透明度:

式中,SDD为海水透明度;a和bb分别为水体总吸收系数和后向散射系数,由443nm吸收系数、颗粒后向散射系数计算得到;α和β分别为水面折射、反射影响系数(αβ≈0.15);ρd为透明度盘上表面反射率(-0.82);Ce为人眼对比度阈值(-0.02);R为水次表面的反照率,可由水面遥感反射率计算得到:

式中, 为水次表面上行辐照度与向上辐亮度的比值(-4.0);Rrs为获取的443nm遥感反射率。半分析海水透明度遥感模型已经过大量实测数据的验证,结果表明,遥感反演的平均相对误差为22.6%。