近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LTO）唐世林團(tuán)隊(duì)在遙感數(shù)據(jù)重構(gòu)研究方面取得新進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了南海多源遙感高分辨率海表葉綠素逐日產(chǎn)品的精準(zhǔn)重構(gòu)。相關(guān)研究發(fā)表在期刊Earth System Science Data上，副研究員葉海彬?yàn)檎撐牡谝蛔髡撸芯繂T唐世林為通訊作者，合作者包括自然資源部南海預(yù)報(bào)減災(zāi)中心正高級工程師楊超宇，LTO副研究員董園和研究員陳楚群。

受天氣條件、衛(wèi)星傳感器運(yùn)行故障等因素影響，衛(wèi)星遙感海表面葉綠素產(chǎn)品存在大量，無規(guī)律的缺失。觀測數(shù)據(jù)的不完整性也阻礙了衛(wèi)星數(shù)據(jù)在海洋研究領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，研究衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的重構(gòu)方法，對在關(guān)注海域獲得時(shí)空連續(xù)完整的數(shù)據(jù)，以及提高數(shù)據(jù)的利用效率有重要意義。

本研究結(jié)合最優(yōu)插值（OI）方法和深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)框架SwinUnet，構(gòu)建了基于數(shù)據(jù)異常預(yù)期方差的深度學(xué)習(xí)模型OI-SwinUnet。該方法利用最優(yōu)插值，基于空間鄰域信息對衛(wèi)星觀測和現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，同時(shí)利用SwinUnet對大區(qū)域長時(shí)序的遙感觀測時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行多尺度特征學(xué)習(xí)，最終重建缺失的葉綠素a濃度數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲得南海區(qū)域逐日1km海表葉綠素產(chǎn)品。

本研究重構(gòu)的南海海表葉綠素?cái)?shù)據(jù)集不僅可以很好地描繪南海季節(jié)尺度的海表葉綠素a時(shí)空變化規(guī)律，還可以再現(xiàn)天氣尺度的海洋現(xiàn)象快變過程，為進(jìn)一步深入認(rèn)識和理解南海多尺度動(dòng)力過程的生態(tài)效應(yīng)提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

該研究由廣東省特支計(jì)劃項(xiàng)目和南海所自主部署項(xiàng)目等共同資助完成。

相關(guān)論文信息：Haibin Ye,Chaoyu Yang,Yuan Dong,Shilin Tang*,and Chuqun Chen. A daily reconstructed chlorophyll-a dataset in the South China Sea from MODIS using OI-SwinUnet. Earth System Science Data,2024,16,3125-3147.

文章鏈接：https://doi.org/10.5194/essd-16-3125-2024

圖1. OI-SwinUnet深度學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)框架

圖2. 基于OI-SwinUnet重構(gòu)的南海海表葉綠素每月平均產(chǎn)品（數(shù)據(jù)時(shí)間：2013-2017年）