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研究海表流场与海洋锋面时空变化对深入理解海洋物质与能量交换、海气相互作用、海洋物理和生物地球化学过程都是必不可少的。常用的现场观测技术很难捕捉到高时空高动态的动力变化过程,而利用高空间分辨率、广覆盖面积的卫星遥感数据则可以对海表流场与海洋锋面进行实时观测。但传统的极轨卫星由于时间分辨率低且每天只能观测一到两次,因此很难对近岸海洋高动态的(例如,小时级)海表流场和锋面进行实时地监测。相比之下,世界第一颗静止轨道海洋水色卫星遥感器GOCI,每天能提供8幅空间分辨率为500m的遥感影像(从00:15到07:45UTC每小时观测一次)。这种前所未有的观测能力使得其可以对高动态的海洋物理和生物地球化学过进行实时而连续的观测。基于GOCI逐小时遥感影像数据,本文主要开展了对黄东海海域海表流场和浊度锋面的遥感反演,并进一步提取了海表潮流与余流信息。主要研究结论如下: (1)基于GOCI卫星遥感影像,本文利用最大互相关算法(MCC)反演了杭州湾高浑浊水域的海表流场,并对该算法的有效性进行了评估。结果表明,尽管卫星反演的海表流场能总体上抓住潮汐相位的变化特征,但是相对于中-低浑浊海域,MCC流场反演算法在高浑浊水体准确性较低,主要原因是在高浑浊水域悬浮物的快速沉降与再悬浮过程会导致MCC图像误匹配。遥感反演结果表明,悬浮物沉降速率和再悬浮速率在杭州湾水域最大分别能达到190和270mg·l-1·h-1。 (2)利用小时级GOCI遥感影像反演了黄东海的海表流场,并进一步提取了M2半日潮的分潮信息。GOCI反演的M2半日潮流与基于漂流浮标和锚系海流观测的结果相比,在椭圆形状、相位、椭圆倾角以及椭圆旋转方向上都具有非常好的一致性,误差方差小于总方差的10%。GOCI反演的M2分潮与海流计、ADCP锚系观测结果相比,潮汐椭圆的半长轴、半短轴、椭圆倾角与相位的平均绝对误差分别为0.07m·s-1、0.05m·s-1、11°和5°。在漂流浮标观测点上,潮汐椭圆的半长轴、半短轴、椭圆倾角与相位的平均绝对误差分别为0.05m·s-1、0.04m·s-1、14°和16°。相对于锚系与漂流浮标观测得到的M2分潮,OSU潮流模式的skill分别为0.86与0.69,而GOCI的skill分别为0.85和0.93,表明GOCI反演的M2潮流优于模式结果。利用GOCI反演的M2潮流,本文进一步评估了OSU潮流模式,结果表明两者在椭圆形状、相位、椭圆倾角以及椭圆旋转方向上都具有非常好的一致性。OSU模式在半长轴、半短轴、椭圆倾角和相位上的平均绝对误差分别为0.07m·s-1、0.08m·s-1、15°和12°;相对于卫星观测,OSU模式的skill约为0.87。整体来看,GOCI、OSU模式和现场观测三者之间具有高度一致性。 (3)在长江口及毗邻海域,GOCI反演的平均流场表明强的长江冲淡水羽流能到达几百公里远的外部海域,这与同步的海表面温度和海表面盐度分布结果比较一致。研究也发现黄海沿岸流与长江冲淡水在长江口约100km处汇聚在一起。JCOPE2模式模拟的日平均流场与GOCI观测结果一致,且表明长江冲淡水对风应力变化存在明显的快速响应机制。 (4)利用长时序GOCI观测资料,提取并分析了黄东海平均海表流场(余流)。平均流场结果表明冬末/春初黄海暖流表层流沿着黄海海槽间歇性地入侵到黄海,最大海表流速约为30cm·s-1,且与较宽的东海架上的台湾暖流相连,同时计算得到黄海暖流的瞬态流量约为2-3Sv。通过对相应的合成风场进行分析,研究发现这种间歇性海表流场向北入侵明显地与冷锋过境期间强北风迅速转为弱南风有着非常密切的关系。平均海表流场也显示了对马暖流沿着陆架边缘流动以及在苏北浅滩上存在向北流动的苏北沿岸流。与前人研究观点相反,本研究发现黄海暖流与对马暖流明显地属于两种不同流系。 (5)基于GOCI的逐小时观测结果,利用信息熵算法能较好地提取苏北浅滩海域与韩国西南近岸海域浊度锋面的精细结构与日内变化。结果表明,在GOCI观测的7小时内(00:15到07:45UTC),浊度锋面水平移动变化范围在苏北浅滩海域与韩国西南近岸海域分别为3.2-10.3km和2.1-4.7km。潮流的流动方向相对于海岸线不同是引起这两个区域锋面移动距离存在差异的主要原因。此外,通过对苏北浅滩海域不同潮相位期间锋面日内水平位移的比较,发现大潮期间锋面变化强度显著地高于小潮期。 总之,本文利用高时空分辨率的GOCI卫星遥感影像资料,开展了对黄东海海域海表流场与浊度锋面日内变化的遥感反演与研究。本文首次观测到黄东海海域高覆盖范围的M2分潮和平均表层流场(余流)的空间分布特征;分析了长江冲淡水羽流与黄海暖流的空间变化对风场变化的响应;探讨了不同潮周期变化对近岸高动态浊度锋面变化的影响。本研究结果表明高时空分辨率静止水色卫星能有效地对短时间尺度的海表流场与锋面高动态变化过程进行准确实时地观测,并能结合数值模式对海洋动力过程开展更深入的研究,而这将有助于进一步理解海洋物理和生物地球化学变化过程。