海岸带遥感05.ppt

* * 第五章 赤潮遥感监测 一、赤潮及爆发机理 二、遥感信息反演模式 三、实例 一、赤潮及爆发机理 1、 赤潮的概念 赤潮是海洋中某些浮游藻类、原生动物或细菌，在一定的环境条件下暴发性繁殖或聚集而引起海洋水体变色的一种有害生态异常现象，英文名称为Red Tide 或Harmful Algal Blooms（HABs）。 2、赤潮灾害暴发机制 光照 温度 潮流 底部沉积物 工业废水 农业废水 生活污水 养殖废水 营养盐 有机物 微量元素 河流 径流 赤潮发生 盐度 降水 赤潮发生与主要环境因素之间的关系 3、卫星遥感技术监测赤潮灾害的意义 赤潮灾害的监测是一项十分重要的工作。目前采用了卫星、飞机和现场船舶等多种手段，对赤潮的分布形态、发生范围、生物种类、贝毒和海洋水文、海洋化学等多种要素进行监测。海洋水色、海面温度（SST）和叶绿素a三个方面是目前用于赤潮遥感监测的主要内容。 二、遥感信息反演模式 1、赤潮水体的光谱特征 海水的光学特性与它的成分有关，主要由三种因素所确定：纯水、溶解物质和悬浮体。 黄色物质的光学吸收特性 叶绿素的光谱特性 1、赤潮水体的光谱特征 海水吸收光谱中的不同成分的贡献率 成分 光 谱 区 域/nm 400～430 430～490 490～510 510～540 540～600 600～670 670～680 ? 贫 瘠 的 水 色素 15～30 30～35 10～30 2～10 1～2 1 ≈1 黄色物质 60～70 50～60 30～35 10～30 1～10 0.5 0.5 纯水 ≈15 15～20 20～60 60～90 90～98 98～99 98～99 ? 中 等 营 养 的 水 色素 15～25 25～35 10～30 3～10 1～3 1 1～2 黄色物质 65～80 55～65 45～55 20～45 2～20 2 1 纯水 ≈8 5～15 15～40 40～80 80～95 95～97 97～98 ? 营 养 丰 富 的 水 色素 10～20 20～25 10～25 4～10 1～4 1 2～4 黄色物质 80～90 70～80 65～70 40～65 4～40 4 1 纯水 ≈3 3～7 7～30 30～60 60～95 95 96 ? 一 百 米 以 深 的 水 黄色物质 ≈90 70～90 40～75 10～45 1～15 1 ≈0 纯水 ≈10 10～30 25～60 55～90 85～99 ≈100 ≈100 2、AVHRR卫星遥感赤潮识别方法 （1）、NDVI提取 基于NOAA-14的AVHRR图像的NDVI指数计算如下： 式中： 为归一化差值植被指数， 为近红外波段灰度值， 为红外波段灰度值。这个指标的变化范围为-1～+1。植被覆盖的陆地表面趋于正值，裸露的土地接近0，开阔的水体为负值。 （2）、浮游植物细胞数的遥感探测模型 赤潮的生消过程：起始阶段、发展阶段、维持阶段和消亡阶段。 特征：赤潮生物的生物量增殖幅度（即维持阶段赤潮生物达到的最大生物量）、空间延伸（即赤潮影响的空间范围）、赤潮在维持阶段的持续时间和赤潮发生的频率。 赤潮生物细胞数与植被指数的关系模型如下： 其中：-1 0，变换后得： 其中： 为浮游植物细胞数，单位为细胞数/m3；Red为AVHRR 的CH1波段；NIR为AVHRR 的CH2波段。 赤潮发生时：浮游植物细胞为正常时的102～104倍，为同期非赤潮区域的20～103倍，1～2个赤潮优势种在浮游植物群落中占有绝对优势。 赤潮过后：浮游植物细胞数急剧下降，仅为赤潮时的10-5～10-3倍； 3、SST卫星遥感赤潮识别方法 （1）、赤潮生消过程中温度的变化 不同藻种的适温范围 藻种 北海 东海 南海 数据来源 褐胞藻 13～25.8oC 矫晓阳 夜光藻 16～28oC（渤海湾） 12～27oC（黄河口） 13～28oC ? ?