基于改进光适应参数模型的海洋初级生产力遥感

海洋初级生产力遥感对正确理解海洋生态系统，合理利用和管理海洋生物资源和环境都具有重要的意义。光适应参数已经成为目前影响海洋初级生产力遥感精度的最关键因子。本项目将通过认真分析实际观测数据，研究光适应参数与海洋环境因子，包括海表温度、叶绿素浓度、混合层深度、风应力旋度以及光强等的关系，使用线性回归、神经网络、偏最小二乘、支持向量机等几种建模方法，建立利用海洋环境因子估算光适应参数的最佳模型。对这些环境因子进一步"遥感化"，将建立的光适应参数模型应用于海洋初级生产力的遥感估算，以获得较高精度的全球海洋初级生产力产品，为全球海洋生态过程和海洋渔业资源研究提供参考资料，为全球碳循环的研究提供高精度的海洋基础产品。

光合作用是地球上最重要的化学反应之一，光合生物通过光合作用提供地球上所有生命活动的能量来源。最新研究表明，在全球碳循环中，海洋中产生碳的贡献约占一半左右。由于海洋初级生产力反映了海洋初级生产者通过光合作用生产有机碳的能力，它是最基本的海洋生物生产力，因此它也是海域生产有机物或者经济产品的基础。.本项目的主要目标是建立更高精度的光适应参数模型，以改进目前海洋初级生产力遥感算法的精度，获得更精确的海洋初级生产力产品，为全球海洋生态，海洋碳循环研究提供参考资料。为此，本项目主要做了以下几个方面的工作：.1、改进了水柱最大固碳率的反演模型.基于大量测量数据，研究了海表温度、叶绿素浓度、海表面光强与水柱最大固碳率之间的相互关系。利用支持向量机模型建立了综合利用多个参数反演水柱最大固碳率的模型。与VGPM（Vertically Generalized Production Model）模型中仅仅利用海表面温度的七次多项式来计算水柱最大固碳率的算法相比，基于支持向量机的水柱最大固碳率反演模型精度有很大的提高。.2、利用改进的水柱最大固碳率模型获得全球海洋初级生产力的分布.利用改进水柱最大固碳率的初级生产力模型提取全球海洋初级生产力的总量为5.42×10^16g/year。采用全球海洋初级生产力第四次算法比较计划（Primary Production Algorithm Round Robin 4，PPARR4）数据验证表明，利用改进后的水柱最大固碳率模型建立的海洋初级生产力算法精度高于包括VGPM在内的多个算法的精度。.3、南海初级生产力的计算.通过南海实测初级生产力数据对比8个典型的遥感海洋初级生产力估算模型在南海应用的精度，研究表明通过利用支持向量机改进最大固碳率算法的海洋初级生产力模型精度最高。通过计算获得南海的初级生产力为4.95×10^14g/year，约为全球海洋初级生产力的1%。.该研究成果改进了水柱最大固碳率的遥感探测精度，在海洋初级生产力的遥感估算方面有一定的进展。