波浪和太阳短波辐射对渤、黄海夏季温度垂直结构的影响

基于普林斯顿(POM)模式,采用不同的垂直混合方案并考虑太阳短波辐射的作用,对渤海、黄海夏季垂直热结构进行了数值试验。试验结果表明,夏季波浪混合控制着渤海、黄海上混合层的形成,加入波浪混合能明显改善陆架浅海的夏季温度垂直结构。太阳短波辐射对渤海、黄海夏季上层垂直热结构有一定的作用,研究夏季海洋上层垂直热结构应该包括太阳短波辐射的影响,特别是对于水深相对较深的黄海。     

海洋条件下目标-背景对比度计算分析

推导了海洋条件下目标-背景对比度的计算公式,根据辐射传输方程,采用Eddington近似方法求解,建立了海洋条件下目标-背景对比度的表达公式。计算并分析了太阳高度、观测者角度、海水体衰减系数及目标所处深度对目标-背景对比度的影响。文中得出如下结论:垂直方向侦查时,太阳高度角在40°左右条件下的目标-背景对比度最大,最容易侦查到水下目标;目标-背景对比度随目标所在深度增大而减小,随海洋体衰减系数的增加而降低;太阳高度角为90°、观测者天顶角余弦在0.8~0.9范围时的目标-背景对比度存在较大尖峰值。研究结果为光学探测水下目标及水下航行器反光学探测提供理论支撑。     

穿透性太阳短波辐射对混合层深度的影响

用数值方法研宄穿透性太阳短波辐射对混合层深度的影响时,有些学者人为地设定了风速和热通量。这种做法可能会出现风速和热通量数值不匹配的问题。为了弥补这一缺陷,本文采用国内外常用的块体公式计算热通量的方法来代替人为设置,并以北太平洋为例,研究了穿透性太阳短波辐射对海洋混合层深度的影响。结果表明:低风速(U10<10m／s),且海表短波净辐射处于40～200 W／m2时,穿透性太阳短波辐射对混合层深度影响很显著;高风速(U10>10m／s)和短波净辐射高值区(S*(0)>200 W／m2),穿透性太阳短波辐射对混合层深度的影响较小。     

南海西沙海区5～6月份辐射通量研究--整体公式建立

将南海西沙海区2000年5～6月海面辐射通量（包括太阳短波辐射、海面反射辐射、大气逆辐射和海面长波辐射）与云量、海温、气温、水汽压等气象要素进行了对比分析,发现它们之间存在一定的相关关系,利用这些关系建立了适合于计算南海西沙海区的太阳短波辐射、大气逆辐射、海面长波辐射和海面反照度的经验公式.分析结果表明,采用本文经验公式计算的各辐射通量值与实测资料的误差较一般常用经验公式的计算误差均有不同程度的减小,计算结果与实测结果在变化趋势上也具有较好的一致性.     

气溶胶光学特性的反演方法研究

气溶胶是大气重要组成部分,其对地球的辐射收支平衡以及气候变化均有非常重要的贡献。文中根据非线性辐射传输理论,研究了从自动观测太阳光度计(CE 318)多角度的天空扫描数据获取气溶胶粒子谱分布、散射相函数等光学特性的反演方法,并对2000年10月27日、30日南海试验的观测数据进行了分析,取得了较好效果。     

南海夏季风爆发前后西沙海区辐射平衡分量变化特征

利用2000年和2002年《南海海气通量观测》外场试验获得的辐射资料及同期西沙气象站常规观测资料，分析了南海夏季风爆发前及爆发后各个阶段辐射平衡分量的变化特征。研究结果表明，南海夏季风爆发前、后辐射平衡各分量均出现突变现象。爆发前太阳总辐射与净长波辐射日平均强度最大，爆发期最小，中断期次之，活跃期又次之；而正午前后海面反照率趋势相反，爆发前最小，爆发期最大，中断期接近爆发前的值，活跃期则与爆发期接近。进一步对比分析表明，南海夏季风爆发前、后辐射平衡分量的变化是由于南海夏季风爆发对应的大尺度环流调整产生的不同天气过程造成的。爆发前，天气晴朗少云，无降水，海洋得到的净辐射收入最多；相反，爆发期，降水云系增多，导致太阳总辐射急剧减少，海洋得到的净辐射收入最少；中断期，天气有转好趋势，但晴好状况弱于爆发前，故净辐射收入也略低于爆发前；活跃期虽为西南风过程，但局地降水减少，因而净辐射收入减少程度弱于爆发期。     

紫外辐射对鱼类及水生无脊椎动物影响的研究进展

全球性的气候变化严重地威胁着自然生态环境间的平衡。在影响生态系统功能的诸多因素中,太阳紫外辐射的增强逐渐成为最受关注的全球性环境问题之一。太阳紫外辐射对地球生物的生命过程有着举足轻重的影响。生物体一旦吸收了高能量的紫外辐射,则可对其各种生理过程产生影响,打破内稳态,尤其是紫外辐射对DNA的损伤作用,是诱导一系列生物效应的主要原因。本文综述了近年来与鱼类及水生无脊椎动物有关的紫外辐射研究。从紫外辐射对生物不同发育时期的影响、生物对紫外线响应方式、紫外辐射与其他因素复合影响三个层面进行总结。通过总结紫外辐射对鱼类及水生无脊椎动物的影响,可为预测紫外辐射在水生生态系统中的作用提供助力,为海洋生物对环境变化的生理响应研究提供参考。     

海洋水色卫星的辐射模拟图像研究

海洋水色卫星主要用于海洋水色因子,即叶绿素、悬浮泥沙和黄色物质的定量探测。卫星上水色扫描仪所接收到的辐射能量绝大部分来自大气的干扰,而来自海面的甚低,约为3%～15%,在卫星水色遗感系统中如轨道参数等稍有不当,就可能导致整个卫星工程的失败,因此在卫星发射前必须仿真卫星入轨后的辐射模拟图像研究,以便预测卫星图像质量、评价卫星水色资料的利用率和覆盖率。在一定的卫星轨道参数、水色扫描仪参数、大气和海洋水体的环境参数下,利用大气、水汽和水体的辐射传递方程,可以模拟出瑞利散射、气溶胶散射、太阳耀光和水的出射等四大辐射成分的图像和水色扫描仪接收到的总辐射图像。本文详细地论述了海洋水色卫星辐射模拟仿真的机理和模式,然后讨论产生模拟图像的方法和过程,并应用于我国FY-1B卫星、美国的SeaStar卫星和台湾省的ROCSAT-1号卫星的辐射模拟图像研究。通过这三颗卫星的全轨道模似图像的辐射特征分析,发现太阳耀斑是影响水色卫星图像质量的关键因素,因而本文进一步研究了与太阳耀斑相关的轨道和环境多数,最后提出了提高水色卫星图像质量和利用率的建议。     

水下光谱辐射计光学特性的测试与分析

为适应高精度水下光学测量的需求，设计研制了多通道水下光谱辐射计。该辐射计可同步测量12波段的下行／上行光谱辐照度和7波段的上行光谱辐亮度。对该辐射计的主要性能指标，如余弦响应特性、浸没因子、光谱辐射精度、稳定性和重复性进行了室内测试和分析，用MonteCarlo方法模拟了阴影误差，给出并分析了现场实验数据及部分推导的物理量。结果表明，该光谱辐射计各波段的中心波长和带宽偏差小于1．6nm，稳定性优于5％，阴影误差可控制在5％之内，具有良好的余弦响应特性，满足当前定量化水色遥感现象光辐射测量的技术要求。     

北黄海春季海面太阳辐射船基观测与分析

利用"中国近海海洋综合调查与评价"2007年北黄海春季航次的资料,综合分析了短波、长波辐射及海面短波、长波反射辐射特征及与云量、气温、水汽压、海面红外温度等的对应关系。结果显示海面太阳入射辐射远大于海面反射辐射,二者相差约1个量级;海面长波辐射总体上大于大气逆辐射,二者相差约40 W/m2,平均净辐射为153.1 W/m2。观测期间大气透射率约为0.45,并据此分析探讨了云对太阳辐射传输的影响,建立了考虑总云量、低云量及水汽压等因素的海面太阳短波辐射经验估算公式,计算结果与实测结果具有较好一致性,均方根误差为11.3 W/m2。最后讨论了太阳辐射船基观测由于船体晃动可能造成的误差影响。     

青岛地区太阳紫外线辐射研究

通过对青岛地区2004年全年紫外线观测数据的分析,在预设局地纬度、海拔高度、大气中臭氧量及其分布、空气质量状况、地表反照率等因素基本不变的情况下,总结了青岛地区紫外辐射随与太阳天顶角相关的不同季节和时段、天气状况(云况)的统计性变化规律,以服务于该地区人们日常生活中对紫外线的防护,尤其是为调光生态膜的研制及改善提供参考。     

极低太阳高度条件下穿透海冰的太阳辐射研究

基于2007年冬季北极的透射辐射光学数据,研究了极低太阳高度条件下的太阳辐射特征。低太阳高度时较短波长的可见光受到削弱,而较长波长的光得以保留,呈现明显的双峰结构。由于考察时的海冰都是新冻结的当年冰,厚度小,积雪层很薄,海冰的反射率较低,有较高比例的太阳辐射进入海冰或海洋。没有积雪的冰面由于反射率随波长增加而减少,更高比例的长波进入海冰。但在透射辐射光谱中,490 nm的光重新占优势,较长波长的光在穿过海冰时受到很大的削弱。因此,在低太阳高度的条件下,较短波长的光在大气中受到显著削弱,而较长波长的光在海冰中受到显著削弱,大气和海冰共同作用的结果使进入冰下海水的太阳辐射能更加微弱。但是,海冰对较长波长光的吸收使海冰获取较多的热量,减缓海冰的冻结过程。     

夏季南海浮游植物光合固碳对不同波长阳光紫外辐射的响应

阳光紫外(UV)辐射影响浮游植物光合固碳,且不同波长UV辐射的生理效应不一.本文以夏季南海近岸海域浮游植物为研究对象,采用生物加权函数(Biological weighting function,BWF,亦被称为UV辐射作用光谱)的研究方法,探讨了不同波长UV辐射对浮游植物群落光合固碳的作用.结果表明,在只有可见光情况...     

辽东湾冰季太阳辐射分析

利用渤海辽东湾ＪＺ２０－２石油平台上的气象和海冰观测数据,研究了冰季大气层和云层对太阳辐射的影响,结果表明,辽东湾冰季大气光学可取为０．８３,碧空、少云、多云阴天、雾天和雨雪等不同天气条件下的云量系数可分别取为０、３、６、８、９和１０。分析了冰水混合情况下海面对太阳辐射的反射情况;讨论了太阳辐射对冰面长波辐射和对流传热的影响。利用冰面太阳辐射的实测值和计算结果,对整个冰季内太阳辐射的规律进行了分析     

阳光紫外辐射对绿藻石莼光化学效率的影响

探讨太阳紫外辐射(UVR)对大型海藻的影响,选择常见的海藻石莼(Ulva lactuca)为实验材料,研究了其光化学效率与UVR的关系.实验结果表明,石莼光化学效率在较强太阳辐射下急剧下降,在下午光强变弱时开始恢复,显示了一个明显的日变化模式:早上和下午保持较高的水平,中午降为最低.其光化学效率的日变动,与可见光和UVR均有关系,在中午高太阳辐射下,UV-B对藻体光化学效率的影响较大.长期实验结果显示,UVR对石莼光化学效率的影响,在实验的第二天表现为最大,随之逐渐减弱.本实验的研究结果可为研究阳光紫外线对大型海藻生长和生理的影响提供一定参考.     

基于遥感的海表紫外辐射强度反演方法

Ultraviolet(UV) radiation has a significant influence on marine biological processes and primary productivity;however, the existing ocean color satellite sensors seldom contain UV bands. A look-up table of wavelengthintegrated UV irradiance(280–400 nm) on the sea surface is established using the coupled ocean atmosphere radiative transfer(COART) model. On the basis of the look-up table, the distributions of the UV irradiance at middle and low latitudes are inversed by using the satellite-derived atmospheric products from the Aqua satellite,including aerosol optical thickness at 550 nm, ozone content, liquid water path, and the total precipitable water.The validation results show that the mean relative difference of the 10 d rolling averaged UV irradiance between the satellite retrieval and field observations is 8.20% at the time of satellite passing and 13.95% for the daily dose of UV. The monthly-averaged UV irradiance and daily dose of UV retrieved by satellite data show a good correlation with the in situ data, with mean relative differences of 6.87% and 8.43%, respectively. The sensitivity analysis of satellite inputs is conducted. The liquid water path representing the condition of cloud has the highest effect on the retrieval of the UV irradiance, while ozone and aerosol have relatively lesser effect. The influence of the total precipitable water is not significant. On the basis of the satellite-derived UV irradiance on the sea surface, a preliminary simple estimation of ultraviolet radiation's effects on the global marine primary productivity is presented, and the results reveal that ultraviolet radiation has a non-negligible effect on the estimation of the marine primary productivity.     

CO2升高和阳光紫外辐射对坛紫菜生长和光合特性的耦合效应

大气CO₂持续升高,导致溶入海水中的CO₂增多,海水表层的H+浓度增加,从而引起海洋酸化。为了探讨近岸定生大型海藻对这种环境变化的响应,本文选择经济海藻坛紫菜为实验材料,研究海洋酸化与紫外辐射对藻体生长以及光合特性的影响。实验分两个CO₂处理,分别为正常空气水平(390 ppmv)和高CO₂水平(800 ppmv); 三种辐射处理,分别为全波长辐射(PAB)、滤除紫外线B(PA)和仅接受可见光处理(PAR)。研究结果表明,CO₂培养下的坛紫菜,在仅有可见光(P)或者同时有紫外线A(PA)存在的情况下,显著促进藻体的生长;但在全波长辐射处理下(PAB),这种作用不明显。高CO₂降低了藻体在P和PA处理下的光合作用速率,但对PAB处理作用不显著。高CO₂处理下的藻体,UV-B显著降低了全波长辐射下藻体紫外吸收物质的含量,但在正常CO₂水平下,紫外辐射的作用不显著。这表明高CO₂导致的生长优势被紫外辐射的负面效应所抵消,在全球变化的过程中,紫外辐射的进一步加强在海洋酸化的背景下甚至有可能降低坛紫菜的产量。     

UV-B辐射对叉鞭金藻和三角褐指藻光合色素的影响

以叉鞭金藻和三角褐指藻为材料，采用室内一次性培养的方法研究了UV－B辐射对光合色素（叶绿素a和类胡萝卜素）含量的影响，结果显示，低剂量的UV－B辐射处理对叉鞭金藻的光合色素含量影响不明显，甚至可使光合色素的含量升高；而高剂量的UV－B辐射处理引起叉鞭金藻光合色素含量降低，三角褐指藻的叶绿素a和类胡萝卜素含量随着UV－B辐射的增强表现出逐渐降低的趋势，说明UV－B辐射增强对海洋微藻光合色素有严重的破坏作用。     

阳光紫外辐射对羊栖菜人工幼苗生长和光合电子传递速率的影响

为探讨经济褐藻羊栖菜人工幼苗对阳光紫外辐射变化的响应,在全波段阳光辐射省(PAB,280～700nm)、去除UV-B辐射(PA,320～700nm)和光合有效辐射PAR(P,400～700nm)三种辐射处理及不同辐射水平下培养羊栖菜幼苗,并测定了其生长与光合作用的变化。结果表明,无论在紫外辐射(UVR)存在情况下(PA,PAB)还是滤除UVR(PAR)时,高辐射水平条件下(55%),羊栖菜幼苗都具有较高的生长速率,而低辐射水平下羊栖菜的生长速率较低。在不同辐射处理之间,随着辐射水平的增高,UVR的抑制效应逐渐突显。UVR降低羊栖菜幼苗的光合电子传递速率。