南海叶绿素时空变化分析

南海MODIS叶绿素-a时空变化分析一、实验目的1. 了解MODIS数据；2. 掌握南海MODIS叶绿素-a月平均影像合成的基本步骤（已完成）；3. 展示南海MODIS叶绿素-a的时空变化图，并对叶绿素进行分级划分。二、实验要求1. 对MODIS叶绿素-a进行分级处理；2. 分析其叶绿素-a的变化规律及其变化的原因；三、实验数据南海北部（17N24N，109E121E）MODIS Level-2级叶绿素-a产品，时间为近十年月平均叶绿素数据，即1月份-12月份。四、实习步骤1.用ARCGIS将每一个月份的图制作出来；2.用其它较件，如ppt,画图，Photoshop 软件将12个子图拼接起来；1-12月份的叶绿素时空分布(要求每一个月份的图例是一致，分级数据根据实际需要确定，本图仅供参考，级别在3-7级别)3.各级别面积百分比进行统计；（1）右出Lay property,打开分类属性表 图 分类属性图（b）打开Classify点击右侧分类端点，得到这一级别的像元素433030，该级别的面积百分比为=433030/467444.也可尝试别的方法。对每一级别叶绿素a的面积在区域总面积百份比进行统计五、实习作业1.1-12月份的叶绿素时空分布图；各级别面积百分比统计表格。2.描述近十年叶绿素a 月平均变化规律，即时间变化规律和空间变化规律；3.分析其时空变化规律的原因，可在数字图书查找一些文献）。要求条理清楚；图文并茂；字数1500-2000字左右；对于原因解释附上参考文献。时空变化规律分析正文冬季，南海较低的海表温度为浮游植物提供了一个适宜生长繁衍的温度环境（陈楚群等，2001），同时受东南季风的影响，沿岸海流、气旋环流和南海暖流的作用（李立等，1989）。参考文献格式：陈楚群, 施平, 毛庆文, 2001南海叶绿素浓度分布特征的卫星遥感分析. 热带海洋学报, 20(2): 66-70李小斌, 陈楚群, 施平, 等, 2006. 南海19982002年初级生产力的遥感估算及其时空演化机制.热带海洋学报, 25(3): 57-62Sirjacobs D, Alvera-Azcrate A, Barth A, et al, 2011. Cloud filling of ocean colour and sea surface te-mperature remote sensing products over the Southern North Sea by the Data Interpolating Empirical Orthogonal Functions methodology. Journal of Sea Research, 65(1):114-130南海MODIS叶绿素-a时空变化分析五、实习作业1. 1-12月份的叶绿素时空分布图；各级别面积百分比统计表格。 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月mgm-3 1 2.描述近十年叶绿素a 月平均变化规律，即时间变化规律和空间变化规律；从近十年叶绿素a月平均分布图和个级别面积百分比统计表中可以分析得出以下结论：a. 叶绿素含量在0.05-0.5 mgm-3范围内的地区占统计地区的绝大部分，且在12个月份都是如此。b. 一年内随时间的变化，叶绿素范围在0.5 mgm-3的地区变化不大。c. 一年内，从整个区域看，从一月份开始叶绿素含量降低，五月份最低，九月份后叶绿素含量开始回升，一月份达到最高。d. 从空间上看，在所在南海研究区域内，西北角一条狭长的区域和东北角一块区域叶绿素含量是整个区域内最高的地方，其他区域叶绿素含量较均匀。e. 在北纬20.7度，东经116.8度附近一个近圆形的区域整年叶绿素含量都较高，受季节影响不大。3.分析其时空变化规律的原因，可在数字图书查找一些文献）。要求条理清楚；图文并茂；字数1500-2000字左右；对于原因解释附上参考文献。南海MODIS叶绿素-a时空变化原因要分析南海叶绿素-a的时空变化原因，首先要了解南海叶绿素-a的来源、叶绿素-a浓度影响因素，其次分析不同时期、不同空间位置的南海的各项条件对这些因素的影响。只有同时充分了解这两个方面，才可能较好地分析南海MODIS叶绿素-a时空变化原因。本文就按照这个思路对其进行分析。海水的叶绿素-a的浓度主要来自海洋的浮游生物，海洋叶绿素-a浓度值也是反映海洋浮游生物数量的一个最重要指标，其时空特征包含了海区的基本生态信息，主要受海水营养盐和光照的影响1，同时与海水的盐度、温度以及风潮流等各种海洋环境因素密切相关2。南海是是西北太平洋最大的深水边缘封闭海，纵跨热带亚热带, 紧邻太平洋和印度洋。南海处于典型的东亚季风区3，在季风的驱动下，南海上层环流显著的季节变化。南海的海洋动力过程相当复杂，海洋环境场（如风速、温度和盐度等）的时空变化可能通过混合、平流输运、升降流及江河径流输入等多种物理过程引起营养盐的变化，从而对海洋生态系统产生重要的影响4。除此之外，厄尔尼诺现象、海流、陆源物质的输入等更加加大了对南海区域的叶绿素-a的浓度的研究的复杂性。接下来，本文具体分析南海MODIS叶绿素-a的时空变化及其原因。1. 南海区域叶绿素-a具有明显的季节变化特征，冬季叶绿素-a含量最高，夏季最低。这是由于南海处于热带亚热带海域, 冬季温暖的海水适宜浮游植物生长的缘故2。夏季海水温度过高，不适于浮游生物的生长。冬季南海叶绿素浓度普遍增加, 南海表层温度基本降低到四季最低水平,而且该时期南海在强大东北季风的控制之下风速达全年最高. 上层水温度的降低会导致上层水体的增密效应, 引起上层水体的不稳定, 并且强烈的东北季风对水体的搅拌加大了混合层的厚度, 可以使富含营养盐的下层水上涌到上层, 同时冬季南海流场基本为气旋式环流所控制, 从海面高度异常资料来看, 南海海盆区域普遍存在上升运动趋势.这些水体条件的变化很可能是冬季叶绿素浓度普遍增加的原因5 .2. 空间上, 南海叶绿素浓度于近海向离岸方向有明显的梯度变化, 呈现近海高、海盆区低的分布特征; 除南部少部分海域外, 南海西部近岸的叶绿素浓度明显高于东部海域。近海海域, 由于水深突然变浅和海水流速的改变会引起强烈的湍流, 使得底层水和表层水混合加剧, 同时由于江河淡水注入, 以致表层海水的营养盐得到不断补充, 使得叶绿素浓度较高。3. 南海北部叶绿素a空间分布复杂。这是因为南海北部的生态环境比较复杂，北部沿岸有珠江冲淡水河上升流，东部有黑潮水入侵，而且存在众多强度和地点随季节变化的气旋和反气旋漩涡，这些都决定了南海北部叶绿素-a空间分布的复杂性6-74. 从图中，我们可以观察到在北纬21度，东经117度附近有一个近圆形小区域终年都具有较高的叶绿素-a含量。根据文献8解释，在该海域附近有一个终年存在的冷涡，叶绿素值的升高应该与冷涡引起底层水涌升有关。5. 结合该区域内的地形图可以看出，随着海水深度的增加，叶绿素-a的含量呈降低趋势2。【参考文献】：1 柯志新，黄良民，谭烨辉，周林滨，张建林，2013. 2008年夏末南海北部叶绿素a的空间分布特征及其影响因素J.热带海洋学报32(4):51-57.2 马翱慧，刘湘南，李婷，等,2013.南海北部海域叶绿素浓度时空特征遥感分析J海洋学报35(4):98-105.3 刘昕, 王静, 程旭华, 闫桐.2012.南海叶绿素浓度的时空变化特征分析J. 热带海洋学报,31(4):42-48.4 林丽茹，赵辉.2012. 南海海域浮游植物叶绿素与海表温度季节变化特征分析J. 海洋学研究,30(4):46-54.5 赵 辉,齐义泉,王东晓,王文质.2005. 南海叶绿素浓度季节变化及空间分布特征研究J.海洋学报，27（4）：45-526 LIU K K，CHAO S SHAW P et a12002.Monsoon-forced chlorophyll distribution and primary production in the South China Sea：observations and a numerical studyJDeepSeaResearch，49：1387-14127 NING X R，CHAI E XUE H，et a12004.Physicalbiologic