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近海悬浮物动态变化的全潮周期、高频卫星遥感观测

丁小松   2020-11-06

      近日,我室与河海大学海洋学院联合培养的博士生丁小松在国际光学领域知名期刊《Optics Express》发表了利用静止气象卫星(AHI/Himawari-8)实现近海水体悬浮物全半日潮周期(~12 h)、10分钟级高频观测的论文,通讯作者为我室何贤强研究员。

      在潮汐作用和地表径流的驱动下,近海水体悬浮物(SPM)快速动态变化。尽管专用的静止轨道水色卫星遥感器GOCI实现了从08:30到15:30的每天8次、逐小时观测,但它仍然无法覆盖整个半日潮周期(~12小时),而且其小时级时间分辨率仍然不足以捕捉SPM的小时内快速变化。本研究以长江口为例,研究了静止气象卫星传感器AHI / Himawari-8监测全潮周期、分钟级SPM动态变化的能力。结果表明,AHI反演的归一化离水辐亮度(Lwn)与航次实测一致性较好,在460、510、640和860 nm波段的平均相对误差(MRE)分别为19.58%,16.43%,18.74%和26.64%,且决定系数(R2)大于0.89。AHI与海上塔台实测Lwn也具有良好的一致性,R2值大于0.75,在460、510、640和860 nm的MRE分别为14.38%,12.42%,18.16%和18.89%。此外,AHI反演的Lwn值在大小和空间分布模式上均与GOCI每小时结果一致,表明AHI可以监测沿海水域的海洋水色,尽管它不是专用的水色遥感器。与GOCI的每天8次、逐小时SPM观测相比,AHI能够观测到在整个半日潮周期、长达12小时的SPM动态变化。此外,AHI的10分钟级时间分辨率可以获得SPM在一小时之内的快速变化,这是用小时级分辨率的GOCI影像无法获得的。
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图1 AHI与GOCI的日内观测能力在悬浮物浓度(SPM)对比
QQ截图20201106154614.jpg 
图2  AHI与GOCI在日内时间覆盖长度和频率上的差异

论文引用:Ding, X., He, X.*, Bai, Y., Zhu, Q., Gong, F., Li, H., & Li, J. (2020). High-frequency and tidal period observations of suspended particulate matter in coastal waters by AHI/Himawari-8. Optics Express, 28(19), 27387-27404.