1.悬浮颗粒物散射截面积遥感反演
由于研究发现,颗粒物的有效截面积能够更好地解释束衰减系数和后向散射系数的一级变异,因此从卫星得到颗粒物横截面积对更好地了解水体光学特性有重要意义。我们利用现场实测数据,通过建立不同的波段组合,建立了颗粒物散射截面积的反演算法。将模型应用到卫星数据上,利用GOCI卫星2015年的月合成数据,画出每个月的颗粒物散射截面积分布图(图1)。总体而言,截面积的区域分布主要呈现为冬季大,夏季小的趋势,其中,大值区域主要集中在渤海,长江口到山东半岛南部。黄海和东海东部的数值在一年内的变化都比较小,可能是由于水体较清澈。

图1.利用GOCI卫星数据反演得到的悬浮颗粒物散射截面积分布,依次为1月到12月。
2.渤海叶绿素长时间变化遥感分析
针对渤海区域开展了叶绿素长时间序列变化的遥感分析,将渤海分成6个海域,分析不同季节的渤海海域chl-a时空变化分析(图2);季平均或者以1、4、7、10月分别春夏秋冬);分析得到6个子海域的chl-a海域空间平均值,分析2000年-2012年每月chl-a浓度随时间变化率。

图2.渤海海域长时间序列chl-a浓度变化图。
3.基于Landsat 8数据的黄河口悬浮物浓度反演
利用现场数据建立并验证了适用于Landsat 8数据的黄河口悬浮物浓度反演算法,应用于多年卫星数据得到研究区域悬浮物分布及变化特征(图3)。结果表明,该区域并非总是处于高浑浊状态,主要高浑浊区域主要集中于以河口为中心的椭圆形区域,高浑浊区域伴随着较高的浓度变化。此外,长期的浓度分布与该区域的流场有较大关联,而季节变化受风驱浪场的影响较大。

图3.Landsat 8数据反演的多年平均悬浮物浓度分布及变化(STD)。
4. 基于GOCI的渤黄海日间海雾遥感反演算法
基于GOCI卫星数据开发了一种适用于渤黄海区域的海雾反演算法。首先,通过GDPS软件分析获取对应的Rrc数据,得到地物(海表/中高云/海雾低云等)光谱特征;然后,通过尝试建立各种指数,所有地物光谱中提取得到海雾信息;最终,通过探空资料和浮标能见度数据验证海雾区域的真实性。以2014年5月1日为例,选择经纬向剖线,可以得到如下的地物光谱信息,大致可以看出各类地物的光谱差异(图4)。同时,以2015年1月10日(图5)的GOCI影响为例,对海雾进行反演分析,同时利用当日的探空资料和能见度数据证实了海雾反演的真实性和算法的适用性。

图4.2014年5月1日的不同地物经纬向剖线光谱特征

图5.2015年1月10日GOCI逐时(UTC)RGB影像(左)及反演结果图(右),黄点表示浮标所在位置。