陈宇航, 孙德勇, 2, 3, 陈薇薇, 樊 杰, 王胜强, 2, 3, 张海龙, 2, 3, 何宜军, 2, 3

基于奇异值分解技术的近海水体硅藻浓度反演模型研究

陈宇航1, 孙德勇1, 2, 3, 陈薇薇1, 樊 杰1, 王胜强1, 2, 3, 张海龙1, 2, 3, 何宜军1, 2, 3

(1. 南京信息工程大学海洋科学学院, 江苏 南京 210044; 2. 江苏省海洋动力遥感与声学重点实验室, 江苏南京 210044; 3. 江苏省海洋环境监测工程技术研究中心, 江苏 南京 210044)

浮游植物是水体生态系统中的重要初级生产者, 其中硅藻贡献海洋初级生产力约40%, 因此估算硅藻浓度对了解海洋生物地球化学过程和生态系统演变至关重要。本文基于2016年6月黄渤海和2018年7月黄渤海航次实测色素浓度数据集, 利用CHEMTAX软件获取硅藻浓度信息; 之后, 结合实测遥感反射率数据, 利用奇异值分解方法, 构建硅藻浓度反演模型。检验结果表明: 模型的决定系数为0.80(<0.001), 平均绝对百分比误差和中值误差分别为58.62%和39.12%, 模型适用度较高; 经过卫星验证, 该模型适用于GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)传感器(2=0.78,<0.001, 平均绝对百分比误差和中值误差分别为44.43%和35.55%)。将模型应用于2020年6月份GOCI月平均数据, 其硅藻浓度空间分布趋势与前人研究一致。本研究成果可为近海水体硅藻生物量的遥感估算研究提供技术方法支撑。

硅藻浓度; 奇异值分解; CHEMTAX; GOCI; 中国近海

浮游植物以其细胞形态、生物地理化学功能和元素需求等一系列特征在调节海洋生物地球化学中起着关键作用[1]。通过对浮游植物进行探测, 可以刻画出海洋水体浮游植物种群结构及分布特征, 这将为深入理解海洋中浮游植物功能多样性提供重要支撑, 为揭示海洋生物地球化学过程提供科学依据。中国近海浮游植物种群结构复杂多样, 主要的优势藻种为硅藻()、甲藻()、绿藻()和定鞭金藻()等[2-6]。不同浮游植物种群呈现出不同的功能性差异, 研究浮游植物种群生物量, 掌握浮游植物种群结构特征, 这对研究海洋生态动力学和碳、硅等多种元素循环等均具有重要意义[7-10]。……