典型海洋溢油污染的高光譜回響機理研究

《典型海洋溢油污染的高光譜回響機理研究》是依託南京大學，由陸應誠擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：典型海洋溢油污染的高光譜回響機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陸應誠
• 依託單位：南京大學

項目摘要

海洋溢油污染是海洋環境監測的重點對象。溢油在遷移轉化過程中，會形成海面油膜、油水混合物與黑色浮油等污染類型，危害會進一步擴散並加劇。識別與估算這些溢油污染具有重要的意義，有助於溢油回收處理方法的選取，損失評估與索賠。不同厚度海面油膜、不同濃度油水混合物與不同粘稠度黑色浮油對入射光的反射、折射、透射與散射作用各不相同，因此這些典型溢油污染的光譜回響特徵差異明顯。高光譜遙感技術具有識別地物精細光譜的優勢，已經在海洋溢油遙感研究中發揮了重要作用，但典型溢油污染的光譜回響機理研究尚不完善。本項目選取典型原油與船用重柴油，設計海面油膜、油水混合物與黑色浮油的高光譜遙感實驗，測量相關理化與光學參數，著重分析典型溢油污染的精細光譜回響特徵及其變化規律，研究典型溢油污染的反射光譜回響機理，並基於輻射傳輸理論，構建典型溢油污染的定量遙感反演模型，為海洋溢油污染的高光譜遙感研究與套用奠定方法與理論基礎。

結題摘要

進入海洋的石油在風化作用下，會形成多種不同的污染類型，快速準確的識別這些溢油污染類型，能為海洋溢油事故的監測與評估、油氣資源勘探等提供有力的技術支撐；故其遙感探測、分類與量化一直是海洋資源與環境遙感研究領域的重點、難點與熱點。申請人在本項目的支持下，在如下幾個方面取得一定的研究成果：（1）闡明海洋溢油光學遙感的分類目標，即溢油污染形成的海面油膜、黑色浮油與油水混合物；基於模擬實驗獲取了上述典型溢油污染的反射光譜曲線，分析了其對入射光的光學作用過程（如反射、吸收、散射、干涉等），及其產生的光學回響特徵，這是光學遙感識別、分類與定量估算的理論基礎。（2）基於油膜的亮溫控制與模擬實驗，定量厘定了油膜厚度、表面亮溫、觀測時間、感測器參數（溫度等效噪聲，NE∆T）等要素之間的多維度協同關係，推導出MODIS、Landsat、ASTER等不同星載熱紅外感測器探測海面油膜厚度的增益係數與效能。（3）針對美國中等解析度成像光譜儀（MODIS）影像，完善了近紅外波段海面油膜歸一化耀斑反射率的計算方法，消除了重大誤差來源，可用於準確計算海面油膜表面粗糙度和折射率係數。（4）基於偏振模擬實驗和偏振衛星觀測數據，闡明了海洋溢油耀光反射的偏振遙感機理與優勢，能克服光學臨界角與表面粗糙度差異產生的不確定性影響。（5）國際上第一次闡明水體遙感反射率峰值（以761 nm為中心）的葉綠素螢光填充效應，發現了螢光遙感有效探測海洋藻類的新途徑。在項目支持下，已經發表SCI論文12篇，其中Remote Sensing of Environment，Journal of Geophysical Research: Oceans，Optics Letters等高水平期刊論文5篇；培養/協助培養博士/碩士研究生6人；開展了廣泛的國內外交流與合作研究，取得明顯效果，合作研究正深入推進。研究成果進一步豐富了海洋溢油光學遙感的理論基礎，能為海洋溢油的實時監測、識別分類與定量評估提供更好的解決方案。