渤海海温与叶绿素季节GIS空间分析.pdf

I S空间分析 渤海海温与叶绿素季节G 邹亚荣邹斌 (国家卫星海洋应用中心北京100081) 摘要：以2003年MODIS数据为数据源，进行图像处理，进行空间插值以及作海温与叶绿素的空间相 关分析。结果表明：整个海域的叶绿素浓度和海温的分布具有明显的分区和季节变化特征。基本规 律是由于渤海的地理特征，叶绿素浓度从近岸向渤海中央方向递减；而温度则随季节发生变化，随 着季节变化温度升高，近海叶绿索浓度增高，而渤海中央区域叶绿素浓度降低。渤海叶绿素a的分 布与河口径流、季节等因素有关。从空间关系看，两者不存在很明显的空间分布相关性，但不同季 节的相关性不一。这些研究为海洋初级生产力估算服务。 关键词：渤海；图像处理；空间分析；GIS 海洋中的初级生产力在全球碳循环中起着重要作用，在相当程度上控制着海．气界面二氧化碳的 交换，是全球气候变化中的重要内容，不仅如此，海区初级生产力的合理评估对于维持海洋生态食 物网各营养的生产，及依次评估水产资源的发展和对资源的合理开发利用也具有重要意义。沿岸的 陆海相互作用研究(LOICZ)是IGBP的核心计划之一，沿岸海域是海洋学研究非常关心的海域， Walsh(1988)估算得出海洋初级生产力的20％存在于大陆架海域：陆架海域在许多元素的生物地球化 学循环中也起着非常重要的作用。对海洋初级生产力的研究对理解海洋生态系统有重要意义【1．2】。浮 游植物光合作用在全球碳通量变化中占有重要的地位，对海洋初级生产力的研究，有助于了解全球 的碳循环以及气候变化。海洋初级生产力也是海洋生态系统的重要参量，对海洋初级生产力的研究 有助于了解海区的环境质量。叶绿素与海温是生产力研究中的两个重要要素，本文基于遥感与GIS 作两者空间分析。 1数据与方法 1．1 数据 MODIS是美国对地观测卫星的一个传感器，它的主要目标是实现从单系列极轨空间平台上对太 阳辐射、大气、海洋和陆地进行综合观测，获取有关海洋、陆地、冰雪圈和太阳动力系统等信息， 进行对地观测的研究。 MODIS数据的主要特点： 窄；有许多大气纠正的特征波段。 边缘像元可比星下点像元4倍。 (3)宽视域，太阳天顶角与观测天顶角变化大 (4)MODIS在对地观测中，每秒可同时获取6．1M的来自大气、海洋、陆地表面信息。每1～2 天可获得一次全球观测数据。 489 (5)具有较高的辐射分辨率，数据的量化等级为2048，即所有通道都用12bit记录‘31。 1．2数据处理 本文选取2003年MODIS的各个季度海温与叶绿素的三级产品数据。经下面海温与叶绿素的转 换公式。把灰度值转为实际物理值。 SST=0．15*data．2 (1) (2) CHL=10弋0．015幸data-2) 其中SST为海温(c)；CHL为叶绿素(mg／m。)；data为图像灰度值。 其次进行儿何纠正，得到大地坐标下的物理值，在此基础上，按渤海的区域裁下研究区域。最 后输出研究区域带有经纬和物理值的文本文件。 1．3空间插值 考虑到数据的特点，采用反距离权插值(IDw)，具体的为利用“距离越远对待插点影响越小” 的思想，以距离倒数次方为权进行的插值，公式为【4】： m川：罂 n乩或2∽ 丢彤? 式中di是待插点的距离，f(x，y)为要求的待插点的值。 在次基础上，进行空间采样，对各季度的海温与叶绿素层进行空间相关性分析。根据实际应刚， 采用二元统计方法【51，公式为： ¨ ， ¨ ¨ (4) c=∑C{『／(sprf((∑z，一i)2)水(印Ⅳ((∑z／一一Zj)2) k l 2结果讨论 2．1图像