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研究生:陳立偉
研究生(外文):Li-Wei Chen
論文名稱:南海海域葉綠素濃度受氣膠影響之變化
論文名稱(外文):The variation of chlorophyll concentration influenced by aerosol on South China Sea
指導教授:黃世任黃世任引用關係
指導教授(外文):Shih-Jen Huang
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:海洋環境資訊學系
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:126
中文關鍵詞:MODIS氣膠葉綠素QuikSCAT海表面溫度
外文關鍵詞:MODISaerosolchlorophyll-aQuikSCATsea surface temperature
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本研究使用MODIS ( Moderate Resolution Imaging Spectro- radiameter ) 之氣膠光學厚度、葉綠素甲濃度和海表面溫度資料,以及MODIS大氣產品之氣膠光學深度資料,和QuikSCAT(Quik Scattero- meter )海表面風場資料探討南海海域葉綠素受氣膠影響之變化。
長期資料顯示,南海海域風向主要分為東北季風(10月至4月)與西南季風(5月至9月)。東北季風時期,最大風速出現於12月左右(約11m/s),其海表溫為22oC~28 oC。而葉綠素濃度約0.2μg/l~0.9μg/l,全海域皆可見高值。而氣膠的可能來源為東北亞都市工業污染與沙塵之氣膠,風力最強時能遍佈南海海域。西南季風時期,最大風速出現於8月南海中部(約8m/s),全南海海表溫為27oC~31oC。葉綠素濃度約為0.1μg/l ~ 0.7μg/l,高值多分佈於巽他陸棚周圍海域。氣膠主要來源為婆羅州和蘇門答臘之生質燃燒,其影響範圍分佈於南海中、南部海域。
使用月變異量資料探討葉綠素及氣膠變化情況,在排除海水湧升之影響的條件下,當氣膠出現異常高值時,葉綠素濃度也出現異常高值的情況最多,這現象主要發生於12月、1月和2月。研究結果也發現,在東北季風時期,葉綠素與氣膠高正相關(R>0.5)現象遍佈南海;而在西南季風時期,其相關性良好(R>0.5)之區域在南海南部較明顯,但分佈範圍零散。顯示在南海海域,氣膠的含量與葉綠素的成長存在著相當程度的正相關。
The purpose of this research is using aerosol optical thickness (AOT), chlorophyll-a concentration(Chl-a) and sea surface temperature (SST) of Aqua satellite MODIS, aerosol optical depth(AOD) from MODIS Atmosphere Discipline Group and sea surface wind of Quik- SCAT satellite to investigate the variation of chlorophyll concentration influenced by aerosol on South China Sea (SCS).
Long-time data shows the prevailing wind of SCS are dominated by the northeast (October to April) and southwest (May to September) monsoon. During the northeast monsoon period, the strongest wind speed appeared in December (about 11m/s), and the SST is 22oC~28oC. Chl-a concentration is 0.2μg/l~0.9μg/l and its high concentration appears on SCS everywhere. The aerosol, carried to the south SCS durning the strongest northeast monsoon, maybe included the industrial pollution from eastern China and the dust from Asian desert. During the southwest monsoon period, the strongest wind speed appeared in August (about 8m/s), and the SST is 27oC~31oC. Chl-a concentration is 0.1μg/l~0.7μg/l, and its high concentration appear around Sunda Shelf. The main source of aerosols included biomass burning in Sumatra and Borneo, and the prevailing wind can these aerosols it to the southern SCS and mid-SCS.
The monthly anomaly is to investigate the variations between Chl-a and aerosols with no affected by upwelling. Usually, in Dec., Jan. and Feb., the aerosol anomaly is high and Chl-a anomaly is high, too. Its show that, during northeast monsoon period, the well correlation (R>0.5) between Chl-a and aerosols is all over the SCS. And the well correlation (R>0.5) is scattered all over the southern SCS. The results show that, the well correlation must between aerosols and Chl-a on SCS.
謝誌 I
摘要 II
Abstract IV
目錄 VI
表目錄 IX
圖目錄 X
第一章 前 言 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻探討 2
第二章 研究區域與資料 4
2.1 研究區域 4
2.2 研究資料 5
2.2.1 MODIS Aqua衛星資料 5
2.2.2 MODIS大氣產品氣膠光學深度資料 6
2.2.3 QuikSCAT衛星海面風速資料 7
第三章 研究方法 8
3.1 長期月平均 8
3.2 長期時間序列 9
3.3區域平均值 10
3.4 長期月變異量 11
3.5 長期月變異量相關性 12
第四章 結果與討論 14
4.1長期月平均資料的特性 14
4.1.1 QuikSCAT衛星 風場長期月平均的資料特性 14
4.1.2 MODIS 大氣產品AOD長期月平均的資料特性 15
4.1.3 MODIS Aqua衛星AOT869長期月平均的資料特性 18
4.1.4 MODIS Aqua衛星葉綠素濃度長期月平均資料特性 19
4.1.5 MODIS Aqua衛星海表面溫度長期月平均的資料特性 20
4.2 各衛星資料之長期時間序列 22
4.2.1 各衛星資料之長期時間序列變化 22
4.2.2長期時間序列期間各衛星資料間的相關性 27
4.3 各月五度區域平均 29
4.4 T869與Chl-a長期各月月變異量相互變化 35
4.4.1 月變異量事件 36
4.4.2 個案探討 37
4.4.2.1 東北季風時期之月份(12月、1月、2月) 37
4.4.2.2 西南季風時期之月份(6月、9月) 41
4.4.2.3 小結 43
4.5 T869與Chl-a長期月變異量相關性 44
4.5.1 依各個月份(1至12月) 44
4.5.2 依季風時期(5月至9月 、 10月至4月) 45
第五章 結論與展望 47
參考文獻 50

表目錄
表1.1:MODIS各頻道波段範圍與其主要用途。 52
表4.1︰2002年7月至2007年12月,S1-S4各資料之相關性分析 53
表4.2︰QuikSCAT衛星 風場各月五度緯度區域平均 54
表4.3︰MODIS衛星 大氣產品AOD各月五度緯度區域平均 55
表4.4︰MODIS Aqua T869各月五度緯度區域平均 56
表4.5︰MODIS Aqua Chl-a各月五度緯度區域平均 57
表4.6︰MODIS Aqua SST各月五度緯度區域平均 58
表4.7 2002年7月至2007年12月間Chl-a與T869異常值統計表 59


圖目錄
圖1.1︰南海海域示意圖。 61
圖2.1︰研究點S1至S4位置圖。 61
圖4.1 QuikSCAT 風場 1月至6月長期月平均 62
圖4.2 MODIS 大氣產品AOD值1月至6月長期月平均 64
圖4.3 MODIS Aqua 衛星AOT869 1月至6月長期月平均 66
圖4.4 MODIS Aqua 衛星Chl-a 1月至6月長期月平均 68
圖4.5 MODIS Aqua 衛星SST 1月至6月長期月平均 70
圖4.6 S1-S4 氣膠與風速時間序列圖 72
圖4.7 S1-S4 QuikSCAT 風場長期時間序列 73
圖4.8 S1-S4 MODIS AOD長期時間序列 74
圖4.9 S1-S4 MODIS A531長期時間序列 75
圖4.10 MODIS True Color 火點位置(地點︰北緯20.1度至北緯39.9度,東經107.3度至東經125.0度) 76
圖4.11 2006年9月風場 77
圖4.12 MODIS True Color 火點位置( 地點︰北緯0.6度至南緯6.6度,東經102.2度至東經107.6度) 77
圖4.13 S1-S4,2002年7月至2007年12月QuikSCAT風速月平均時間序列折線圖 78
圖4.14 S1-S4,2002年7月至2007年12月MODIS Aqua海表溫月平均時間序列折線圖 79
圖4.15 S1-S4,2002年7月至2007年12月MODIS Aqua葉綠素月平均時間序列折線圖 80
圖4.16 S1-S4,2002年7月至2007年12月MODIS T869月平均時間序列折線 81
圖4.17 QuikSCAT風場長期五度緯度區域平均圖 82
圖4.18 MODIS AOD長期五度緯度區域平均圖 82
圖4.19 MODIS T869長期五度緯度區域平均圖 82
圖4.20 MODIS Chl-a長期五度緯度區域平均圖 83
圖4.21 MODIS SST長期五度緯度區域平均圖 83
圖4.22 2002年至2007年,葉綠素甲濃度十二月月平均 84
圖4.23 2002年至2007年,海表溫十二月月平均 85
圖4.24 2002年至2007年,風場十二月月平均 86
圖4.25 2002年至2007年,AOD十二月月平均 87
圖4.26 2002年至2007年,T869十二月月平均 88
圖4.27 2003年至2007年,Chl-a一月月平均 89
圖4.28 2003年至2007年,SST一月月平均 90
圖4.29 2003年至2007年,風場一月月平均 91
圖4.30 2003年至2007年,AOD一月月平均 92
圖4.31 2003年至2007年,T869一月月平均 93
圖4.32 2003年至2007年,Chl-a二月月平均 94
圖4.33 2003年至2007年,SST二月月平均 95
圖4.34 2003年至2007年,風場二月月平均 96
圖4.35 2003年至2007年,AOD二月月平均 97
圖4.36 2003年至2007年,T869二月月平均 98
圖4.37 2003年至2007年,Chl-a六月月平均 99
圖4.38 2003年至2007年,SST六月月平均 100
圖4.39 2003年至2007年,風場六月月平均 101
圖4.40 2003年至2007年,AOD六月月平均 102
圖4.41 2003年至2007年,T869六月月平均 103
圖4.42 2002年至2007年,Chl-a九月月平均 104
圖4.43 2002年至2007年,SST九月月平均 105
圖4.44 2002年至2007年,風場九月月平均 106
圖4.45 2002年至2007年,AOD九月月平均 107
圖4.46 2002年至2007年,T869九月月平均 108
圖4.47 Chl-a與T869各月長期月變異量排除水溫影響之相關性 109
圖4.48 Chl-a與T869長期時間月變異量排除湧升影響之相關性 111
圖4.49 Chl-a與T869長期時間月變異量排除湧升影響之相關性 111
陳鎮東 (2001), 南海海洋學, 國立編譯館部編大學用書, 共506頁.
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