《赤潮災害衛星遙感探測技術》:赤潮或有害藻華這個全球性的海洋環境災害，伴 -百科知識中文網

內容簡介

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《赤潮災害衛星遙感探測技術》：我國近海海洋綜合調查與評價專項成果
“十一五”國愛重點圖書出版規劃項目圖書目錄

第1章赤潮衛星遙感監測緒論

1.1水色遙感基本術語

1.2光學理論基礎

1.3赤潮遙感監測簡述

第2章赤潮藻種光譜回響機理

2.1赤潮生消過程中生物光學特性的變化

2.2藍綠光波段赤潮水體的光譜回響

2.3紅光和近紅外波段赤潮水體的光譜回響

2.4基於吸收和螢光的光譜差異

2.5對赤潮生消過程中光譜機理的認知

第3章富營養化水體浮游藻類吸收特徵

3.1近岸赤潮高發區浮游藻類吸收特徵

3.2養殖區浮游藻類吸收特徵的季節性變化規律

第4章赤潮藻類水體的螢光特性

4.1葉綠素螢光

4.2葉綠素螢光機理

4.3葉綠素螢光測量方法

4.4太陽激發的葉綠素螢光峰(SIcF)的表征方法

4.5歸一化螢光高度法與赤潮水體葉綠素a濃度關係

4.6基線螢光峰高度與赤潮水體葉綠素濃度關係

第5章黃色物質光學特性及其遙感反演

5.1黃色物質的研究歷史

5.2黃色物質的固有光學特性

5.3典型海灣黃色物質光學特性研究

5.4黃色物質衛星反演模型

第6章基於AVHRR的赤潮探測方法

6.1AVHRR的特點

6.2AVHRR探測藻華或葉綠素a的概念模型

6.3AVHRR的大氣校正

6.4水色因子C21法

6.5歸一化差值法

6.6Rd法

6.7AVHRR赤潮探測的影響因素分析

6.8結論

第7章基於吸收的葉綠素a探測技術

7.1基本原理

7.2葉綠素a反演算法

7.3MODIS生物光學算法

7.4MODIs生物光學算法評估

第8章基於螢光的葉綠素a衛星探測技術

8.1發展史

8.2葉綠素螢光衛星遙感原理

8.3衛星感測器性能參數

8.4不確定性分析

8.5衛星算法

8.6基線螢光高度算法的敏感性分析

8.7基線螢光高度算法的現場研究

8.8不同衛星赤潮探測精度比較

8.9影響因素

8.10葉綠素螢光量子產量的現場測量

8.11葉綠素螢光量子產量的MODIs算法

第9章SST在赤潮衛星遙感監測中的套用

9.1赤潮生消過程中溫度的變化

9.2SST信息提取原理

9.3基於溫度的赤潮遙感探測

9.4結論與問題

第10章赤潮生消過程中透明度的變化及其衛星探測

10.1SDD遙感定量原理

10.2透明度及相關參數的空間分布

10.3透明度遙感定量模型和討論

10.4赤潮生消過程中SDD的變化

第11章赤潮災情要素的遙感探測

11.1基於葉綠素的浮游植物細胞數探測

11.2浮游植物細胞數的遙感探測模型

11.3赤潮分布區判別模型

11.4赤潮浮游植物的細胞增殖速率

11.5結論

第12章海洋赤潮衛星遙感監測系統

12.1總體框架

12.2系統界面

12.3系統功能及流程圖

第13章赤潮管理信息系統

13.1系統的總體設計

13.2軟體的安裝和啟動

13.3軟體的使用方法

第14章赤潮衛星遙感監測業務化套用

14.1探測參數

14.2業務運行平台

14.3主要方法

14.4業務流程

14.5精度檢驗

14.6發展展望　

第15章國家赤潮業務化立體監測預警系統構想

15.1系統建設目標

15.2系統技術構成

15.3系統監測對象與功能

15.4系統建立的可行性

15.5問題與展望

參考文獻

附錄A不同葉綠素a測試方法轉換模型

附錄B赤潮災害衛星遙感監測準確率檢測方法

圖集赤潮過程圖集

前言

赤潮或有害藻華這個全球性的海洋環境災害，伴隨著人類工業化進程在不斷加劇，這是人類恣意改變自然界正常元素地球化學循環的後果。近年來，隨著人類無節制的經濟活動對自然界產生的耦合效應，氣候出現了異常變化，這使海洋環境要素髮生了改變，這些改變導致了赤潮災害的種類、暴發機制、發生規模、持續時間、發生時間都出現了戲劇性的變化，其主要表現在赤潮藻種由硅藻類向甲藻類轉變、由浮游植物向大型藻類轉變。2008年發生在黃海南部海域的大規模滸苔綠潮災害，向人們展示了自然界對人類活動回響的威力。
作為赤潮災害減災防災的重要手段之一，衛星遙感技術在近十年的時間裡，越發顯示了其技術價值所在，對深入了解和認識赤潮災害暴發機制、制定災害應急方案、減災防災管理等方面都發揮了十分積極的作用，也充分顯示了技術進步的作用。記得在1998年遙感監測渤海赤潮時，能夠使用的衛星數據源十分有限，而在今天，無論是從數據的獲取時效、衛星波段數量、可用反演參數、可得到的赤潮災害參數都發生了巨大的變化，正是這些變化支撐了赤潮衛星遙感探測技術水平的大幅度提高。
本文匯集了近十年來我們這個團隊在赤潮災害遙感監測技術方面的研發成果。這些成果在早期國家“九五”科技攻關的支持下起步，在國家“863”技術的支持下得到了深化，在國家“908”專項的支持下得到了完善，在國家自然科學基金的支持下套用理論得到了提高，在國家海洋生態環境監測計畫中赤潮監控區業務化監測工作的支持下得到了檢驗和業務化套用，真正實現了在套用基礎研究的基礎上開展套用技術開發，並將其套用到實際業務化工作中的成果轉化工作。
在這個過程中，研究團隊貫徹始終的堅持精神是這項成果得以面世的重要保障。本書的參編人員都是相關內容的親歷者，在技術困難面前不低頭，在經費不足時不停頓，在艱苦的外業條件下能吃苦，所有成員既能高效完成自己的工作，又能密切協作，這些都是本研究團隊寶貴的精神財富。同時，國家科技支撐計畫、“863”計畫、國家海洋局科技司、“908”專項辦公室、國家自然基金委員會等為本團隊提供了寶貴的資金支持，國家海洋局環境保護司。

精彩書摘　

赤潮發生時，赤潮生物大量聚集，使水體顏色發生明顯變化，進而赤潮水體的光譜特徵發生變化，且存在明顯差異，使得利用水色遙感監測赤潮成為可能，並可用來區分赤潮種類。水體光譜的變化特性（包括反射、吸收與散射特性），是水色赤潮遙感監測的基礎，是水色遙感生物一光學算法開發的重要組成部分。本章首先介紹水色遙感的基本術語，並對光學理論進行簡要闡述，最後簡要說明赤潮遙感監測的方法依據。
1.1水色遙感基本術語
水色遙感是利用機載或星載感測器探測與海洋水色有關參數的光譜信息，經過大氣校正，根據水體生物光學特性求得水體中葉綠素濃度和懸浮物含量等海洋環境要素的一種方法。
1.1.1水色組分
水色組分是指浮游藻類、非色素顆粒以及黃色物質。
1.1.1.1浮游植物組分
海洋透光表層普遍存在的微小、自由漂浮的有機質，即浮游植物。它們通常是單細胞植物，細胞最小可低於1υm，最大則能超過200υm。其構成了水生生物鏈的基礎，同時也是全球碳循環的重要組成部分。目前已知數以千計大小、形狀不同的浮游植物種類生活在水生環境中，其藻種組成和細胞數量隨著時間和空間變化。主要浮游植物色素的濃度，即葉綠素a通常作為浮游植物細胞數量的指示因子，但是需要指出的是，在浮游植物細胞中還伴生有一定數量的輔助色素，其水樣的色素組成隨著浮游植物種群的群落結構以及細胞的生理狀態不同而變化。
如果說有哪一種單一組分能夠作為水生環境光學特性變化的代表，就是浮游植物。但是，即使在最簡單的水生環境中，這些有機體通常與其他微小的有機體，如浮遊動物、異氧菌和病毒等共生。這些有機體降解的非生命產物也以碎屑物的形式存在於環境中。從操作角度來看，當我們從天然水生環境中定量分離浮游植物的光學特性時，其他微小顆粒物的貢獻通常無法從浮游植物中剔除。例如，這些有機體多條光譜曲線的疊加，使分離他們變得十分困難。進而，在分析自然環境中的光學數據時，從共存的其他物質中分離浮游植物信號通常會有些難度。因此，在遙感內容中，除非特別說明，浮游植物也同時包括其他微小有機體。從光學觀點的實際情況來看，微小有機體的光學信號通常以高色素含量的浮游植物為主。