CN108896501A - 一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法 - Google Patents

一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108896501A
CN108896501A CN201810739454.9A CN201810739454A CN108896501A CN 108896501 A CN108896501 A CN 108896501A CN 201810739454 A CN201810739454 A CN 201810739454A CN 108896501 A CN108896501 A CN 108896501A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dissolved organic
river
organic carbon
concentration
salinity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810739454.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108896501B (zh
Inventor
刘�东
白雁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Institute of Geography and Limnology of CAS
Original Assignee
Nanjing Institute of Geography and Limnology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Institute of Geography and Limnology of CAS filed Critical Nanjing Institute of Geography and Limnology of CAS
Priority to CN201810739454.9A priority Critical patent/CN108896501B/zh
Publication of CN108896501A publication Critical patent/CN108896501A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108896501B publication Critical patent/CN108896501B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/3103—Atomic absorption analysis

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法，获取河口冲淡水区的遥感数据，基于遥感数据计算河口冲淡水区表层的有色溶解有机物和溶解有机碳的浓度；构建有色溶解有机物浓度与水体盐度的关系式，计算河口不同区域的水表盐度；构建溶解有机碳浓度与水体盐度的关系式，计算盐度为零情况下的溶解有机碳浓度，即河流淡水端元的入海有效溶解有机碳浓度；最后获取河流水文站测量的水流量，计算得到河流入海有效溶解有机碳通量。本发明的方法可实现历史期间河流入海有效溶解有机碳通量的长时间序列估算。

Description

一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法
技术领域
本发明涉及卫星遥感技术及其应用领域，具体涉及一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法。
背景技术
河流连通陆地和海洋生态系统，全球河流每年能输运约200Tg C(1Tg＝1×1012g)陆地生态系统产生的溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)进入边缘海。全球河流溶解有机碳输运通量等于河流某断面一段时间内的溶解有机碳平均值与水流量的乘积，但估算的只是通过河流某一断面的溶解有机碳总量，并不等于河流有效输运进入边缘海的溶解有机碳的总量。在进入河口后，水环境会由淡水变成咸水，部分河流溶解有机碳会发生凝絮、分解等，同时部分河流输运的颗粒有机碳也会发生水解等变成溶解有机碳，从而使能真正进入边缘海的有效溶解有机碳总量小于河流断面上估算的溶解有机碳通量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法，可估算河流真实有效输运进入边缘海的溶解有机碳总量(即河流溶解有机碳有效入海通量)。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法，包括如下步骤：
(1)获取河口冲淡水区的遥感数据，基于遥感数据计算河口冲淡水区表层有色溶解有机物(colored dissolved organic matter,CDOM)和溶解有机碳DOC浓度；
(2)构建有色溶解有机物浓度与水体盐度的关系式，计算河口不同区域的水表盐度；
(3)构建溶解有机碳浓度与水体盐度的关系式，计算盐度为零情况下的溶解有机碳浓度，即河流淡水端元的入海有效溶解有机碳浓度；
(4)获取河流水文站测量的水流量，基于河流淡水端元的入海有效溶解有机碳浓度和水流量计算得到某一段时间内的河流入海有效溶解有机碳通量。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)中，基于下式进行浑浊河口冲淡水区有色溶解有机物的遥感反演：
式中，requi(412)、requi(443)、requi(667)和requi(748)分别是中心波长为412、443、667和748nm的遥感波段的等效反射率；aCDOM(400)表征CDOM含量，用其在400nm的吸收系数表示；a,b和c是模型拟合参数，根据应用区域确定。
本发明设计了河流输运入海的有效溶解有机碳通量的遥感估算流程，且基于浑浊河口区遥感反演误差大的问题，提供了一种适用于浑浊河口区的CDOM反演算法。遥感技术具有长时间序列监测的优势，结合河流水流量历史数据，可实现历史期间河流入海有效溶解有机碳通量的长时间序列估算。
附图说明
图1为河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法的流程图。
图2河口冲淡水区两端元水团混合示意图。
具体实施方式
以我国珠江入海有效溶解有机碳通量的遥感估算为例，下面结合附图说明对本发明进一步说明：
如图1所示，本发明的河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法流程如下：
(1)获取河口冲淡水区的遥感数据，基于遥感数据计算河口冲淡水区表层的有色溶解有机物和溶解有机碳的浓度；
结合遥感传感器的光谱响应函数，由野外调查实测的水体遥感反射率(Rrs)计算遥感传感器波段对应的等效反射率requi(λ)；然后，由同步获取的Rrs和实测的有色可溶性有机物在可见光波长400nm的吸收系数(aCDOM(400))，构建珠江口水体aCDOM(400)的遥感反演算法，如式(2)所示，由遥感数据反演获得珠江口水体aCDOM(400)。
式(2)中，requi(412)、requi(443)、requi(667)和requi(748)分别是中心波长为412、443、667和748nm的遥感波段的等效反射率。
本实施例中DOC遥感反演模型采用Chen等2003年针对珠江口研究的DOC遥感反演模型(Chen Chuqun,Shi Ping,Zhan Haigang.2003.A local algorithm for estimationof yellow substance(gelbstoff)in coastal waters from SeaWiFS data:Pearl Riverestuary,China.International Journal of Remote Sensing,24(5):1171-1176.)。
(2)基于有色溶解有机物浓度与水体盐度的关系式，计算河口不同区域的水表盐度，本实施例中基于珠江入海口实测的有色溶解有机物浓度与水体盐度拟合关系式如下；
y＝0.7912-0.0191x(N＝93，R2＝0.85,p<0.01) (3)
式中，y为盐度，x为反演获取的有色溶解有机物浓度，N为样本数；
(3)如图2所示，在河流和海水两端元水团混合的情况下，通过遥感数据反演获得珠江口两个子区域A和B的水表盐度(SA和SB)和溶解有机碳浓度(DOCA和DOCB)。构建溶解有机碳浓度与水体盐度的关系式，计算获取河水端元(盐度为0)的入海有效DOC浓度(Ce)，如式(4)所示。
Ce＝((DOCA-DOCB)×SA)/(SB-SA)+DOCA (4)
(4)获取河流水文站测量的水流量，基于河流淡水端元的入海有效溶解有机碳浓度和水流量计算得到某一段时间内的河流入海有效溶解有机碳通量。
入海有效DOC浓度Ce乘以水流量即可以计算得到溶解有机碳有效入海通量。由珠江最下游水文站的日监测数据可以得珠江输运进入珠江口的水流量，但水文站与入海口存在一定距离，且流量日变化特征明显。为了避免日入海水流量估算不准而导致溶解有机碳通量估算不准，本方法估算以月为单位，估算月尺度的珠江溶解有机碳有效入海通量，这样也可以避免使用日尺度遥感因数据缺失、噪声等问题而影响估算。

Claims (5)

1.一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)获取河口冲淡水区的遥感数据，基于遥感数据计算河口冲淡水区表层的有色溶解有机物和溶解有机碳的浓度；
(2)构建有色溶解有机物浓度与水体盐度的关系式，计算河口不同区域的水表盐度；
(3)构建溶解有机碳浓度与水体盐度的关系式，计算盐度为零情况下的溶解有机碳浓度，即河流淡水端元的入海有效溶解有机碳浓度；
(4)获取河流水文站测量的水流量，基于河流淡水端元的入海有效溶解有机碳浓度和水流量计算得到某一段时间内的河流入海有效溶解有机碳通量。
2.根据权利要求1所述的一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法，其特征在于，所述步骤(1)中，针对浑浊河口的冲淡水区，基于下式进行有色溶解有机物的遥感反演：
式中，requi(412)、requi(443)、requi(667)和requi(748)分别是中心波长为412、443、667和748nm的遥感波段的等效反射率；aCDOM(400)表征CDOM含量，用有色溶解有机物浓度在400nm的吸收系数表示；a、b和c是模型拟合参数。
3.根据权利要求1所述的一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法，其特征在于，所述步骤(2)中，有色溶解有机物浓度与水体盐度的关系式如下：
y＝0.7912-0.0191x(N＝93，R2＝0.85,p<0.01) (3)
式中，y为盐度，x为步骤(1)中反演获取的有色溶解有机物浓度，N为样本数。
4.根据权利要求1所述的一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法，其特征在于，所述步骤(3)中，构建溶解有机碳浓度与水体盐度的关系式如下：
Ce＝((DOCA-DOCB)×SA)/(SB-SA)+DOCA (4)
Ce为河流淡水端元的入海有效溶解有机碳浓度；SA和SB分别为子区域A和B的水表盐度；DOCA和DOCB分别为子区域A和B的溶解有机碳浓度。
5.根据权利要求1所述的一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法，其特征在于，所述步骤(4)中，按月获取河流水文站测量的水流量，估算月尺度的河流入海有效溶解有机碳通量。
CN201810739454.9A 2018-07-07 2018-07-07 一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法 Active CN108896501B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810739454.9A CN108896501B (zh) 2018-07-07 2018-07-07 一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810739454.9A CN108896501B (zh) 2018-07-07 2018-07-07 一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108896501A true CN108896501A (zh) 2018-11-27
CN108896501B CN108896501B (zh) 2021-02-26

Family

ID=64348633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810739454.9A Active CN108896501B (zh) 2018-07-07 2018-07-07 一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108896501B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111723522A (zh) * 2020-06-12 2020-09-29 中国科学院南京地理与湖泊研究所 一种湖泊与河流溶解有机碳交换通量的计算方法
CN115166190A (zh) * 2022-08-26 2022-10-11 中国长江三峡集团有限公司 一种河流溶解有机碳通量检测方法、装置及电子设备
CN116908114A (zh) * 2023-09-07 2023-10-20 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种流域颗粒有机碳通量遥感监测方法
CN117592316A (zh) * 2024-01-18 2024-02-23 自然资源部第二海洋研究所 基于遥感资料同化的海气碳通量重构方法、系统及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104217098A (zh) * 2014-07-14 2014-12-17 浙江大学 一种走航断面监测与卫星遥感结合的海域碳收支计算方法
CN104764716A (zh) * 2014-10-21 2015-07-08 青岛海洋地质研究所 一种水体悬浮泥沙浓度的反演方法及装置
CN105115941A (zh) * 2015-09-30 2015-12-02 国家海洋局南海预报中心 一种提取复杂水体叶绿素浓度分布信息的遥感反演方法
CN106126826A (zh) * 2016-06-27 2016-11-16 中国科学院南京地理与湖泊研究所 一种基于viirs传感器的浑浊湖泊水体悬浮物浓度估算方法
CN107064068A (zh) * 2017-01-12 2017-08-18 杭州师范大学 一种浑浊水体颗粒有机碳浓度的遥感反演方法
CN108121854A (zh) * 2017-12-04 2018-06-05 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种基于遥感资料的区域碳通量估算方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104217098A (zh) * 2014-07-14 2014-12-17 浙江大学 一种走航断面监测与卫星遥感结合的海域碳收支计算方法
CN104764716A (zh) * 2014-10-21 2015-07-08 青岛海洋地质研究所 一种水体悬浮泥沙浓度的反演方法及装置
CN105115941A (zh) * 2015-09-30 2015-12-02 国家海洋局南海预报中心 一种提取复杂水体叶绿素浓度分布信息的遥感反演方法
CN106126826A (zh) * 2016-06-27 2016-11-16 中国科学院南京地理与湖泊研究所 一种基于viirs传感器的浑浊湖泊水体悬浮物浓度估算方法
CN107064068A (zh) * 2017-01-12 2017-08-18 杭州师范大学 一种浑浊水体颗粒有机碳浓度的遥感反演方法
CN108121854A (zh) * 2017-12-04 2018-06-05 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种基于遥感资料的区域碳通量估算方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
[美]THOMAS S. BIANCHI著，于志刚 等 译: "《河口生物地球化学》", 31 October 2016 *
R. F. ARENZ JR ET AL: "Determination of chlorophyll and dissolved organic carbon from reflectance data for Colorado reservoirs", 《REMOTE SENSING》 *
刘东: "基于遥感与实测资料的河流有机碳通量估算研究", 《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ӏ辑》 *
国际海洋水色协调工作组 IOCCG 报告，李四海 译: "《海洋水色遥感原理与应用》", 31 May 2002 *
胡素征: "长江口有色溶解有机物光谱特性及其示踪溶解有机碳研究", 《天津科技大学学报》 *
陈燕平 主编: "《环境与可持续发展》", 30 June 2005 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111723522A (zh) * 2020-06-12 2020-09-29 中国科学院南京地理与湖泊研究所 一种湖泊与河流溶解有机碳交换通量的计算方法
CN111723522B (zh) * 2020-06-12 2023-11-10 中国科学院南京地理与湖泊研究所 一种湖泊与河流溶解有机碳交换通量的计算方法
CN115166190A (zh) * 2022-08-26 2022-10-11 中国长江三峡集团有限公司 一种河流溶解有机碳通量检测方法、装置及电子设备
CN115166190B (zh) * 2022-08-26 2024-02-09 中国长江三峡集团有限公司 一种河流溶解有机碳通量检测方法、装置及电子设备
CN116908114A (zh) * 2023-09-07 2023-10-20 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种流域颗粒有机碳通量遥感监测方法
CN116908114B (zh) * 2023-09-07 2023-12-01 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种流域颗粒有机碳通量遥感监测方法
CN117592316A (zh) * 2024-01-18 2024-02-23 自然资源部第二海洋研究所 基于遥感资料同化的海气碳通量重构方法、系统及装置
CN117592316B (zh) * 2024-01-18 2024-04-05 自然资源部第二海洋研究所 基于遥感资料同化的海气碳通量重构方法、系统及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108896501B (zh) 2021-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108896501A (zh) 一种河流溶解有机碳有效入海通量的遥感估算方法
Fukudome et al. Seasonal volume transport variation in the Tsushima Warm Current through the Tsushima Straits from 10 years of ADCP observations
Tokoro et al. Net uptake of atmospheric CO 2 by coastal submerged aquatic vegetation
Chen et al. Nutrient budgets for the South China Sea basin
Guo et al. Spatial variations in the Kuroshio nutrient transport from the East China Sea to south of Japan
Nezlin et al. Dissolved oxygen dynamics in a eutrophic estuary, Upper Newport Bay, California
Jiang et al. The budget of dissolved inorganic carbon in the shellfish and seaweed integrated mariculture area of Sanggou Bay, Shandong, China
Brown et al. Modeling the transport of freshwater and dissolved organic carbon in the Neuse River Estuary, NC, USA following Hurricane Irene (2011)
Wang et al. Submarine groundwater discharge and its implication for nutrient budgets in the western Bohai Bay, China
Langdon et al. Measurements of calcification and dissolution of benthic organisms and 13 communities
Cheng et al. Two-decade variations of fresh submarine groundwater discharge to Tolo Harbour and their ecological significance by coupled remote sensing and radon-222 model
Hunt et al. CO 2 input dynamics and air–sea exchange in a large New England estuary
Liu et al. Spatial Variability of Greenhouse Gas Effluxes and Their Controlling Factors in the Poyang Lake in China.
Ganguly et al. Coupled micrometeorological and biological processes on atmospheric CO2 concentrations at the land–ocean boundary, NE coast of India
CN115144095A (zh) 基于遥感的已运营核电厂温排水本底水温确定方法及系统
Rodrigues et al. Seasonal and diurnal water quality and ecological dynamics along a salinity gradient (Mira channel, Aveiro lagoon, Portugal)
Grilli et al. Circulation and horizontal fluxes in the northern Adriatic Sea in the period June 1999–July 2002. Part II: Nutrients transport
Su et al. Using 222Rn temporal and spatial distributions to estimate the groundwater discharge rate and associated nutrient fluxes into high salinity lakes in Badain Jaran Desert, Northwest China
Lamontagne et al. Denitrification measured by a direct N 2 flux method in sediments of Waquoit Bay, MA
Cage et al. Marine radiocarbon reservoir ages in Scottish coastal and fjordic waters
Flynn et al. Evaluating hydraulic habitat suitability of filamentous algae using an unmanned aerial vehicle and acoustic doppler current profiler
Gago et al. Assessing the contrasting fate of dissolved and suspended organic carbon in a coastal upwelling system (‘Rı́a de Vigo’, NW Iberian Peninsula)
Hieu et al. Estimating the Chlorophyll-a in the Nha Trang Bay using Landsat-8 OLI data
Chikita et al. Hydrological and chemical budgets in a volcanic caldera lake: Lake Kussharo, Hokkaido, Japan
CN103902833B (zh) 一种近海海洋低氧状况的推测方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant