基于遥感数据的印太暖池区近30a海洋环境参数变化研究

Using the recent three decades remote sensing products, on the basis of remote sensing models of marine bio-optical and dynamic parameters, this project aims at studying the spatiotemporal association patterns among the marine bio-optical parameters, such as chlorophyll-a concentraion and ocean primary productivity, and marine dynamic ones, such as sea surface temperature (SST), sea surface precipitation, sea surface winds over India-Pacific Ocean Warm Pool region. This project quantitatively describes the spatial relevant characteristics among the marine bio-optical and dynamic parameters, illuminates their temporal evolutions and respondings on global climate changes, and then dicovers the similar and different rules of the marine environmental parameters’ variablity between western Pacific Ocean Warm Pool region and estern India Ocean Warm Pool region.

本项目以旨在利用30a的卫星遥感数据，在生物-光学参数与海洋动力参数的遥感模型基础上，基于时空分析方法，构建印太暖池区海洋遥感生物-光学参数（叶绿素a、海洋初级生产力）和海洋动力参数（海面风场、海表温度、海洋降雨）时空关联模式，定量描述印太暖池区海洋生物-光学参数和海洋动力参数在空间上的相关特征，阐明其动态变化和时间响应规律，揭示印太暖池的西太平洋暖池区和东印度洋暖池区的海洋环境参数时空变化的异同规律。

印太暖池在气候系统中扮演着重要的角色，是对全球变化响应敏感的区域，海洋生态参数（叶绿素a浓度和净初级生产力）和海洋动力参数（海表温度、海面高度异常和海面降雨等）是响应气候变化的重要因子。本研究综合利用近30a年多源卫星遥感数据及再分析资料，构建了“过程→序列→状态”海洋时空过程聚合挖掘模型，提出了一种基于质量和距离双重加权的网格化方法，得到了统一时空标准的海洋遥感参数数据集。结合多种海气数理统计分析理论，全面分析了印太暖池区生态参数的多尺度时空变化特征和生态-动力参数的时空关联关系及对气候变化的响应规律，探讨了厄尔尼诺南方涛动（ENSO）和印度洋偶极子（IOD）不同发展阶段叶绿素a浓度的时空演变特征及相关动力过程，揭示了印太暖池、印度洋暖池和西太暖池区生态-动力参数的多尺度时空变化及时空关联特征的异同规律和关联模态。研究了印太暖池强度、位移等参数的时空变异规律、印太暖池热力环境与海气相互作用的时空变化特征，阐述了印太暖池相应参数对气候变化的响应特征；在IOD、ENSO等不同气候背景下，刻画了青藏高原降水的多尺度时空变异规律，以及与印太暖池变化的关联关系，探究了印太暖池水汽输送机制以及对区域极端降水的影响机制。在年际和年代际尺度上，分析了印太暖池关键水热参数的时空变异模态及其对青藏高原水汽输送的驱动机理，揭示了印太暖池和其他海气条件对青藏高原夏季水汽输送的影响机制。