獐子島海域懸浮泥沙和葉綠素的關系

子島海域懸浮泥沙和葉綠素的關系摘要：通過對獐子島海域葉綠素與懸浮泥沙的數(shù)據(jù)分析，得到兩者之間的關系，用此關系對獐子島海域的養(yǎng)殖業(yè)進行有效的指導。水體的透光性會影響葉綠素的含量，進而影響海域的生產(chǎn)力，通過對獐子島海域為期一年的數(shù)據(jù)監(jiān)測和分析得到了兩者之間的關系。根據(jù)關系得出（1）獐子島海域的懸浮泥沙含量較多，并分析為人為污染較為嚴重（2）懸浮泥沙和葉綠素的含量均隨時間而變化，并且在冬季明顯呈上升趨勢（3）總體來說懸浮泥沙的含量波動較大。關鍵詞：懸浮泥沙；葉綠素；關系引言懸浮泥沙和葉綠素等是影響海水水質(zhì)的關鍵因素，也是影響海水光學特性的重要參數(shù)，得知兩者的關系后可以更好的去探知海域的水質(zhì)情況，進而可以更好的對人類的生活、生產(chǎn)等進行有效的指引。藻類生長需要適當?shù)墓鈴?，水體中懸浮物（如泥沙）的存在，勢必對進入水體的光強產(chǎn)生抑制，從而影響藻類生長，而藻類又是魚類必不可少的食物，因此懸浮泥沙的含量勢必影響魚類的生長。探知出懸浮泥沙和葉綠素的關系后，可以更好的去指導養(yǎng)殖時的水體懸浮物濃度。然而現(xiàn)今對水體懸浮泥沙和葉綠素的研究都局限于單獨研究，并未將兩者綜合考慮。李強［1］曾在論文中提到了兩者之間的關系，但此項目的研究對象是自配溶液，并未考慮其他外界因素，何青［2］、韓震［3］等先后在長江口地區(qū)開展了懸浮泥沙光譜特性、懸浮泥沙反演模型研究，研究結果表明，雖然近岸II類水體表層懸浮泥沙濃度遙感模式已趨于成熟，但尚無統(tǒng)一的定量模式或可靠的模型參數(shù)。劉志國［4］、畢世普［5］、張宏［6］等等采用氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)開展了懸浮泥沙反演應用研究，但他們的研究方向也只是懸浮泥沙，并未考慮兩者綜合的影響。早在Landsat-1剛剛發(fā)射成功，WeisblattEA和YargerHL［8］等就提出了用Landsat-1MSS遙感數(shù)據(jù)定量計算水體懸浮泥沙含量的統(tǒng)計模型，這無疑是最早采用陸地衛(wèi)星影像對懸浮泥沙濃度進行的遙感定量工作之一。Klemas［9等人采用Landsat多光譜儀MSS數(shù)據(jù)探測Delaware灣的懸浮物濃度,RoberJ.Vos等嘗試在北海地區(qū)建立數(shù)據(jù)集成模型用以監(jiān)測該海區(qū)懸浮物的變化。數(shù)據(jù)和方法1.1數(shù)據(jù)的獲取本文中的數(shù)據(jù)均來自于安放在獐子島海域的浮標，其包括獐子島海域的懸浮泥沙和葉綠素含量，時間跨度為一年。1.2數(shù)據(jù)的篩選和分組數(shù)據(jù)在采集過程中會由于各種外界原因產(chǎn)生較大誤差，所以需要對數(shù)據(jù)進行篩選，選出可靠的數(shù)據(jù)。由于建立的模型需要驗證，現(xiàn)將數(shù)據(jù)分為兩組。第一組為11年8月到12年1月獲取的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)用來反演模型；第二組為12年2月到12年7月獲取的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)用來驗證模型。1.3數(shù)據(jù)處理1.3.1懸浮泥沙濃度和葉綠素的變化特征圖將所得數(shù)據(jù)用EXCEL表格整理成折線圖，由于浮標得到的數(shù)據(jù)較多，則需先將數(shù)據(jù)進行計算求出每天的平均值作為這一天的可用數(shù)據(jù)。由于我們要研究每個月的數(shù)據(jù)變化，則我們將所得到的可用數(shù)據(jù)每月分為一組，分成11組，作為這一年的數(shù)據(jù)集，在將數(shù)據(jù)依次做成折線圖，從而得到一年中每個月的數(shù)據(jù)變化，如下表所示，本報告選擇了全年中4月和5月的圖表進行分析，如圖1和圖2所示。圖3全年變化圖1.3.2對圖像的分析首先，我們分析一下月變化的趨勢圖。根據(jù)4月和5月的圖表我們可以看出葉綠素與懸浮泥沙的變化趨勢基本相同，但是葉綠素含量的波動比較明顯，這可能與附近養(yǎng)殖戶的養(yǎng)殖活動有關。為了更清楚的分析全年的變化，我們將全年的數(shù)據(jù)制成了如圖3所示的全年數(shù)據(jù)變化圖。通過對全年圖表的分析可以清楚地看出數(shù)值在10月份，12月份還有5月份出現(xiàn)了三個峰值。12月份的峰值可能主要與冬季燃煤較多，從而產(chǎn)生了較多的灰塵，再加上沿海區(qū)域風較大，將灰塵吹到了海上，從而導致懸浮泥沙含量較大。10月份和5月份可能是由于旅游季的關系，人為造成海上垃圾過多，或是由于其他人類活動影響。建?；蛘唑炞C數(shù)據(jù)選擇要求盡量覆蓋整個觀測數(shù)據(jù)范圍，并且盡量分布于觀測的范圍內(nèi)，基于以上原則12年2-3月的數(shù)據(jù)不適合進行建模和檢驗，6月的同步觀測數(shù)據(jù)太少并且多集中在1以下，也不適合進行建?；蛘唑炞C，基于以上一年的觀測數(shù)據(jù)，本報告中選取8月-11月的一半數(shù)據(jù)用于建模，另外一半數(shù)據(jù)用于檢驗。1.3.3數(shù)據(jù)集的建立圖4給出了2011到2012年的葉綠素的分布情況，圖5給出了懸浮泥沙的分布情況，不難看出兩者的數(shù)據(jù)起伏都很大，而且有個別點脫離了整體趨勢，為了使建立的模型更加準確，則需先將個別點去除，然后再進行建模。圖4圖4葉綠素的分布情況圖5懸浮泥沙分布情況1.3.4對懸浮泥沙和葉綠素關系的分析與模型建立為了更清楚的描述建模過程先給出如圖6所示的圖表進行解釋。首先我們要得到實測數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析處理，得到其中可用的數(shù)據(jù)。然后將可用的數(shù)據(jù)整理并建立數(shù)據(jù)集，然后根據(jù)數(shù)據(jù)集的特點，將其線性擬合并建立模型。圖6模型建立流程圖首先，我們觀察了數(shù)據(jù)集的特征，并根據(jù)透光原理推斷出兩

者存在的關系可能是線性的，進而得到如下模型，如圖7和圖8。

圖8用于驗證的數(shù)據(jù)1.3.4模型驗證分析兩張圖表，我們根據(jù)散點圖得出了兩者之間的模型，其形式為y=Ax+B,可以得知兩者之間存在著線性關系，但是得到的模型和驗證模型中的A值卻有一定的差距，由此我們推知兩者的變化受到其他外界因素的影響，并且存在著季節(jié)性。由此我們把全年的數(shù)據(jù)變化制成了如圖4所示的散點圖。從全年散點圖中我們得出了一個較好的模型，其R2大于0.9，具有較好的線性相關性。結論通過對兩者關系的研究，首次提出了兩者之間存在著關系，并利用現(xiàn)有資源完成了對兩者關系的建模工作，并初步得出了簡單的線性模型y=7.8064x-9.8177并得出了此處海域受人類活動影響較大的結論，并分析出了葉綠素和懸浮泥沙變化的原因，基本上完成了預期的工作。兩者的變化均有季節(jié)性，這可能與溫度和風有著密不可分的聯(lián)系，也為我們指明了接下來的工作重點。兩者含量的變化和模型還有待排除其他因子的干擾。參考文獻李強，王國祥.水體懸浮泥沙對黑藻生長和葉綠素熒光特性的影響[J].應用生態(tài)學報,2009,20(10):2499—2505.何青，惲才興，時偉榮．長江口表層水體懸浮泥沙濃度場遙感分析[J]?自然科學進展，1999,9(2):160-164.韓震，惲才興，金亞秋?懸浮泥沙反射光譜特性實驗研究[J].水利學報，2003，12:118—122．劉志國?長江口水體表層泥沙濃度的遙感反演與分析[D].上海：華東師范大學，200.畢世普．三峽工程截流后長江口海區(qū)表層懸沙分布與河口鋒帶特征[D].中國科學院海洋研究所，2009.張宏，韓震，劉瑜．長江口深水航道海域懸浮泥沙光譜特性研究[J].長江科學院院報，2010,27(3):70—78.馬超飛，蔣興偉，唐軍武，等.HY—1CCD寬波段水色要素反演算法[J]?海洋學報，2005,27(4).WeisblattEA,YargerHL等.WorldEncyclopediaofPoliticalSystemsandParties:OmantoZimbabwe[D].FactsOnFile,20