1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230031
3 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
研制出一种可以在船载平台下完成气溶胶测量的太阳光度计。仪器采用两段式图像跟踪方法，首先利用鱼眼成像系统对太阳进行粗跟踪，之后通过精跟踪成像系统来提高跟踪精度，并阐述了二维转台、图像跟踪系统、测量光路的工作流程。利用船载平台太阳光度计在渤海湾进行长期观测，渤海湾日平均气溶胶光学厚度多集中在0.1~0.3范围内，大气较为洁净，且夏季大气以细粒子为主，而深秋大粒子占据主导地位。将所得结果与日本POM-01 MKⅢ船用太阳光度计的测量结果进行对比，发现气溶胶光学厚度日变化趋势基本相近，决定系数可达到0.968，其平均相对测量误差为4.83%，?ngstr?m 指数平均相对测量误差为2.55%。所得结果验证了船载太阳光度计的可靠性与稳定性，并且可以进一步利用可见光到近红外的辐射信息反演其他大气参数的光学特性。
大气光学 气溶胶 太阳光度计 船载平台 渤海湾
1 大连海事大学环境科学与工程学院, 辽宁 大连 116026
2 国家海洋环境监测中心海洋遥感技术室, 辽宁 大连 116023
透明度是海洋生态环境监测的关键指标, 在**、 航海、 渔业等领域均发挥着重要作用。 与传统的海洋监测技术相比, 遥感技术具有长时序、 大范围、 近实时获取海洋信息的优势, 利用水色卫星观测我国海域透明度的变化, 对合理开发和利用我国海洋资源有着重要的意义。 利用实测透明度数据与Sentinel-3 OLCI传感器中心波段的等效遥感反射率数据构建了渤海透明度反演模型, 主要包括单波段法、 波段比值法和混合波段法。 利用与卫星时空同步的现场透明度数据进行了模型精度验证, 最终确定以B6(560 nm)与B7(620 nm)为敏感因子的混合波段模型透明度反演效果最佳, 该模型透明度的反演值与实测值间决定系数(R2)为0.68, 平均相对误差(MRE)为15.93%, 均方根误差(RMSE)为0.48 m。 在此基础上结合Sentinel-3 OLCI时间序列影像, 得到2020年渤海透明度月均遥感产品, 发现渤海透明度分布状况有明显的区域性与季节性特征。 透明度的整体变化区间为010 m, 其中夏季7月和8月份透明度较高, 局部海域透明度可高于9 m, 而冬季相对较低1月和2月份全海域不足2 m; 透明度整体呈现近岸海域低、 离岸海域高的空间分布特征, 渤海中部、 秦皇岛近岸海域透明度相对较高, 渤海湾、 辽东湾、 莱州湾透明度常年较低。 渤海透明度的分布趋势与渤海沿岸地质属性、 周边河流分布情况以及沿岸城市群与工业港口的发展情况密不可分。 该研究为渤海透明度遥感估算提供了可靠的理论基础, 对监测渤海海洋环境具有重要的意义。
水体透明度(SDD) 遥感反演 渤海 Sentinel-3 OLCI Water transparency (SDD) Remote sensing inversion Bohai Sea Sentinel-3 OLCI 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1209
曲阜师范大学地理与旅游学院, 山东 日照 276800
为探究环渤海三大城市群空气污染特征及其与气象要素关系的异同, 基于 2015-2019 年空气质量指数日报资料及同期气象要素资料, 利用空间自相关模型和皮尔逊相关系数对其相关性进行了分析。研究表明: (1)对于 PM2.5、PM10 和 O3 这三大被研究的首要污染物, 在冬季主要以 PM2.5、PM10 为主, 夏季以 O3 为主。除 O3 外其余污染物浓度呈现下降趋势。(2) 空气质量指数 (AQI) 呈现秋季最低、冬季最高的变化特点, 年际上空气质量在逐步改善。(3) AQI 存在明显的空间集聚现象, 总体上由沿海向内陆逐渐由空气质量优良区变为空气污染区。(4) AQI、PM2.5、PM10 和 O3 在不同季节与各气象要素的相关性不同, 且相关性强度呈非线性变化。
环渤海 空气污染指数 空间自相关 气象要素 Bohai rim air pollution index spatial autocorrelation meteorological factors 大气与环境光学学报
2022, 17(5): 506
1 中山大学 大气科学学院，广东 珠海 519082
2 热带大气海洋系统科学教育部重点实验室，广东 珠海 519082
3 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），广东 珠海 519082
4 中国海洋大学 信息科学与工程学部，山东 青岛 266071
5 自然资源部第一海洋研究所，山东 青岛 266061
6 国家海洋技术中心，天津 300112
采用14年（2006~2019年）的CALIOP星载激光雷达数据，基于最新的激光雷达气溶胶类型划分方法，辨识了0.28~8.17 km高度范围内渤海、黄海主导气溶胶类型，揭示了各类气溶胶的垂直分布特征，分析了其长期演变趋势和季节差异。研究发现：（1）受到东亚大陆特别是沙尘输运的显著影响，渤海、黄海主导气溶胶类型为沙尘海洋型（36%）、沙尘型（25%）、清洁海洋型（17%）、煤烟型（11%）和污染沙尘型（9%）（合计>97%），其中与沙尘有关的3种气溶胶类型占比合计近七成。（2）各类型气溶胶的垂直分布特点鲜明：清洁海洋型和沙尘海洋型气溶胶主要分布在2.5 km高度以下；污染沙尘型和煤烟型气溶胶则主要分布在2.5 km高度以上；沙尘型气溶胶占比随高度增加而增大。（3）从长期演变来看，14年间污染沙尘型气溶胶占比呈波动下降趋势，清洁海洋型气溶胶占比逐年增加，煤烟型气溶胶占比逐年降低。（4）各类型气溶胶的占比及垂直分布均具有明显的季节差异。
星载激光雷达 渤海 黄海 气溶胶类型 沙尘 spaceborne Lidar Bohai Sea Yellow Sea aerosol type dust 红外与激光工程
2021, 50(6): 20211030
悬浮泥沙是评价II类水体水质的重要参数之一,近海岸水域悬浮泥沙对重金属、营养盐等具有一定的吸附作用,悬浮泥沙的分布特征在一 定程度上反映着污染物的迁移和循环,因此研究悬浮泥沙对渤海湾建设和环境保护具有重要意义。为探究渤海湾水域悬浮泥沙浓度 和分布的变化特征,利用高分一号多光谱卫星影像,通过采用波段组合的方式对悬浮泥沙含量指数反演提取,反演得到2019年9个月的渤海 湾悬浮泥沙指数,分析发现渤海湾悬浮泥沙含量在冬季受季风影响较高,春季和夏季的时候渤海湾高浓度悬浮泥沙向近岸收缩,秋季 悬浮泥沙分布格局有正在向冬季过渡的趋势,本文研究可为渤海湾的生态环境保护和工业开发提供重要的科学依据和参考价值。
渤海湾 悬浮泥沙 泥沙指数 波段组合 时空分布 Bohai Bay suspended sediment sediment index band combination temporal and spatial contribution 大气与环境光学学报
2020, 15(2): 134
1 南京信息工程大学海洋科学学院, 江苏 南京 210044
2 江苏省海洋动力遥感与声学重点实验室, 江苏 南京 210044
3 江苏省海洋环境探测工程技术研究中心, 江苏 南京 210044
浮游植物比吸收系数是关联浮游植物生物量与吸收光谱的重要参数。对浮游植物种群比吸收系数的量化分析,可弥补黄渤海浮游植物种群比吸收光谱研究的不足,为监测浮游植物种群浓度提供新思路。结合2016年6月黄渤海航次的浮游植物吸收系数与色素浓度数据,利用CHEMTAX软件分析得到黄渤海8个优势藻种的浓度。运用留一法,对吸收系数与藻种浓度数据进行多元线性回归分析,提取各藻类比吸收光谱,重建总吸收光谱。结果显示,模型反演效果较好,重构的吸收光谱与实测光谱在蓝、红光波段具有较高的一致性。此外,分析优势藻种对浮游植物吸收系数的贡献时,发现在所有优势藻种中,定鞭藻对浮游植物的吸收贡献最大,蓝藻次之。
海洋光学 浮游植物比吸收系数 线性分解模型 种群浓度 黄渤海
中国人民解放军 92493部队，辽宁葫芦岛 125000
在信息化**装备海上试验和作战使用中，大气波导会对雷达等电子信息装备产生重要影响。研究了大气波导对海上试验和作战的影响，分析了环渤海海区大气波导试验现状，针对目前大气波导理论研究缺乏严谨的综合海上试验验证的现状，进行了环渤海大气波导监测试验方法研究。根据试验情况和资源优势，提出开展大气波导常规试验和大气波导专项任务试验两类试验。环渤海大气波导监测试验的开展将为充分掌握理解环渤海复杂气象环境、构建贴近实战的试验环境提供理论支撑。
环渤海区域 大气波导 试验方法 Bohai zone atmospheric duct test method 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(3): 408
南京信息工程大学海洋科学学院, 江苏 南京 210044
基于4次黄渤海航次实测资料(2014年11月、2015年8月、2016年7月和2017年1月)建立了采用遥感反射率反演海表密度(SSD)的遥感模型。结果表明,多元线性回归模型的反演效果最佳,其决定系数为0.70,平均绝对误差(SMAPE)为3.49%;采用独立实测数据集(27个样本)对所提模型进行了精度验证,该模型反演的海表密度具有较高的精度(SMAPE为3.27%)。此外,模型敏感性实验结果显示,SMAPE波动在3%以内,证实所提模型具有较好的稳定性。同时,将所提模型成功应用于静止水色卫星(GOCI)的卫星数据,并反演得到2016年7月的黄渤海海表密度的空间分布结果。结果表明,沿岸地区密度较大,渤海中心区和山东半岛北部海域、黄海中部海域均呈现较高值,青岛附近海域均呈现低值。
海洋光学 海表密度 地球静止海洋彩色成像仪 黄渤海 遥感 激光与光电子学进展
2019, 56(11): 110101
1 中国海洋大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266100
2 国家海洋局第一海洋研究所, 山东 青岛 266061
利用渤、黄海407组实测透明度(0.1~18.0 m)与遥感反射率光谱数据, 评估了3种透明度半分析遥感反演算法在渤、黄海的适用性, 包括基于709 nm波段、基于560 nm波段和基于固有光学量准分析算法的透明度半分析算法。结果表明: 3种半分析算法均不适用于渤、黄海水体, 透明度反演值的均方根误差(RMSE)都大于2.2 m, 平均相对误差(APD)都高于68%。其中, 基于560 nm波段的半分析算法反演误差相对较小, RMSE为2.2~4.6 m, APD为68.0~86.7%。
透明度 Secchi 深度 半分析算法 评估 渤海 黄海 transparency Secchi depth semi-analytical algorithm validation Bohai and Yellow Sea
1 内蒙古师范大学地理科学学院, 内蒙古 呼和浩特 010022
2 内蒙古师范大学遥感与地理信息系统重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010022
3 国家海洋局第一海洋研究所, 山东 青岛 266061
盐度是重要的物理海洋参数，会影响海洋许多过程。基于渤海实测的海表盐度和MERIS卫星获取的遥感反射率数据，建立并检验了一种多元线性模型和人工神经网络模型。经检验，两种模型的反演均方根误差分别为0.858 psu和0.689 psu(psu为实用盐度单位)，对应的相关系数分别为R2=0.81和R2=0.82。将模型应用于MERIS遥感数据，获取了渤海海表盐度图，能够体现渤海海表盐度的空间分布情况。两种模型均可适用于多光谱遥感数据。
海洋光学 海表盐度 渤海 反演 回归模型 神经网络 激光与光电子学进展
2013, 50(12): 120102
