黄海、东海海区水体散射特性研究

半分析模型是水色遥感反演算法的研究热点,而水体后向散射系数对建立半分析水色反演模型是非常重要的参数.通过对黄海、东海海区的水体固有光学量测量数据进行分析,得到水体总后向散射系数与水体总散射系数的关系为乘幂关系,颗粒物后向散射系数随光谱变化的指数在高低浑浊度水体有很大差异,并初步得到黄海、东海海区水体的后向散射系数与总悬浮物浓度的关系,从而为水色半分析模型建立和水光学辐射计算提供一组散射特性模型.     

关于反向散射函数的讨论

本文讨论了当γ~2σ~2<1时的反向散射函数,给出修正后的表达式。以SEA BEAM多束声呐为例,说明当垂直入射时,修正项不可忽略。     

石油类污染水体后向散射特性分析——以辽宁省盘锦市双台子河和绕阳河为例

水体悬浮物对溶解在水中的油及乳化油有吸附作用,这种作用会叠加在颗粒物上,对水体的后向散射系数产生影响,而水体后向散射系数是水色遥感的重要参数之一,对建立遥感反演石油类污染浓度半分析模型起着关键性的作用。根据2008年5月在辽宁省盘锦市辽河油田境内双台子河和绕阳河现场测定的水样,对水体组分进行浓度分析,并分别利用分光光度计及后向散射系数测量仪测定水色三要素的吸收系数和水体后向散射系数。根据获取的数据,对石油类污染水体后向散射特性进行分析,分别建立了(1)石油类污染水体后向散射系数光谱模型;(2)石油类污染水体和非石油类污染水体后向散射系数与无机悬浮物浓度的关系模型。研究结果表明:(1)在建立的后向散射系数光谱模型中,幂函数指数平均值为0.87;(2)从相关系数分析来看,对后向散射系数起主要作用的是无机悬浮物浓度,其次是石油类物质浓度,而有机悬浮物浓度几乎没有影响;(3)对于无石油类污染水体,后向散射系数与无机悬浮物浓度为对数关系模型,而与有石油类污染水体更接近线性关系模型。     

黄东海海区总悬浮物散射特性研究

我国黄东海水体散射特性非常复杂,这是造成该海域水色区划特点显著的原因之一。文中利用2003年4月黄东海试验数据(HD200304)对总悬浮物(TSM,Total Suspended Matter)的后向散射概率~bbs和单位散射系数bs*进行研究。基于对现场数据的统计分析,我们开发了总悬浮物后向散射概率模型,通过相对偏差分析表明,有近90%的样品反演相对偏差控制在±30%之内。对总悬浮物单位散射系数研究时,选择555 nm为参考波段,开发了不同波段间总悬浮物单位散射系数关系模型,通过相对偏差分析表明,有近94%的样品反演相对偏差在±10%之内,反演效果非常好。     

黄东海海区悬浮颗粒物后向散射系数和后向散射比的空间分布规律研究

悬浮颗粒物在海洋光学特性中扮演着重要角色,后向散射系数是水色遥感反演中最主要的基础参数之一,因此对于悬浮颗粒物后向散射系数的研究具有重要意义。利用2003年4月黄东海春季航次测量的吸收、衰减和后向散射数据,研究该区域悬浮颗粒物后向散射系数和后向散射比的光谱特征以及空间分布规律。研究结果表明颗粒物后向散射系数光谱呈指数衰减且在垂直方向上与深度正相关;后向散射比的光谱具有波段特征;由于近岸颗粒物浓度大、粒径小,远岸颗粒物浓度小、粒径大以及湍流扰动的影响,导致后向散射系数和后向散射比呈现出在近岸海域较大而在远岸海域较小的空间分布规律。     

秋季东海内陆架悬浮体分布特征

秋季是处于夏、冬季之交的过渡季节,夏季风减弱、冬季风增强的背景下海洋水文泥沙环境有独特特征,关于该时期悬浮体分布特征的研究较少.本文基于东海内陆架2016、2017与2018年秋季悬浮体及温盐数据,分析该海域秋季悬浮体浓度的水平和垂向分布特征.结果表明:悬浮体浓度近岸高于远岸,浓度等值线大致平行于等深线,近底层悬浮体浓...     

水中弹性圆柱体声散射实验研究

对水中弹性圆柱行声散射实验研究,结合弹性体的共振散射理论验证实验结果.在实验中得到较好的时域散射波形,与理论得出的时间间隔吻合,并利用准谐波法得到目标的形态函数,该结果与理论一致.文章使用维格纳威利(Wigner-Ville)分布来分析散射信号的时频关系,得到时频联合分布图,从中看出散射信号中存在频散现象和时间延迟现象.     

基于等相位体概念的水下激光背向散射强度的估算方法

详细讨论了海水作为激光传输信道的基本特点,在此基础上提出了等相位体的概念,分析了等相位体的形状,并且研究了等相位体背向散射强度的估算方法,为利用伪随机序列进行水下测量或通讯获得的资料估算散射强度提供一种方法.     

外差激光雷达测量水体布里渊散射可行性研究

该文分析外差激光雷达测量水体布里渊散射的可行性。借助测量水体布里渊散射的频移 ,可得到水体声速或温度。文中利用两条 12 7I2 吸收线锁定激光输出频率 ,产生稳定的频差约为7.5 GHz发射激光和激光本振。通过对 12 7I2 吸收线稳定度、激光频率稳定度、系统信噪比和反演精度的分析和计算机模拟 ,得出水体深度 2 5 m以内水体布里渊散射频移的测量误差可以控制在2 .5 MHz以内 ,达到水中声速 0 .6 m/ s或温度 0 .1℃的测量精度。     

海面的电磁散射模型及应用

本文采用随机格林函数方法求解了电磁场随机波动方程,给出了具有倾斜表面含气泡海浪的体散射系数表达式,并且指出,当电磁波近垂直入射时,只应用面散射模型是不充分的,必须考虑体散射效应.同时讨论了当入射角在20°～30°之间体散射系数与面散射系数的加权对接问题,给出了完整的海面散射系数计算过程.     

太湖底泥蓄积量和可悬浮量的计算

基于2002年对太湖底泥分布的调查数据,利用最优插值法计算了整个太湖不同区域的底泥厚度。结果表明,太湖底泥总蓄积量大约在18．57亿m^3,有泥区面积占整个水面积的47．5％左右。此外,利用Shields方法,计算了太湖表层1m内不同深度上底泥悬浮的临界切应力值,采用SMB浅水波动模式,计算了夏季受东南风和冬季受西北风影响下的波切应力,确定了不同风速情况下所能引起的底泥悬浮量。计算结果发现,上述何种风向情况下,能产生悬浮的临界风速大约在5-6m／s,当风速大于临界风速时,悬浮量随着风速的增加而增加;若风速达到20m／s时,所能引起的最大悬浮量约为2．75亿m^3。     

微囊藻和栅列藻吸收与散射特性的实验研究

利用分光光度计,分别检测不同浓度梯度的微囊藻和栅列藻的光束衰减系数、吸收系数等。根据线性加和关系计算出2种藻的散射系数。结果表明,400～650 nm光束衰减系数大致呈下降趋势,之后又逐渐上升.在675 nm附近出现由于浮游植物吸收而形成的峰值,微囊藻、栅列藻的c*(675)分别为(0.075±0.007)m~(-1)、(0.079±0.007)m~(-1)。微囊藻、栅列藻吸收系数、比吸收系数在440、675 nm存在明显的吸收峰值,PAR波段积分平均比吸收系数分别为0.0172、0.0178 m~2/(mgCh1a)。散射系数在440、675 nm一般出现谷值,而在550、700 nm一般为峰值。微囊藻、栅列藻PAR波段积分平均比散射系数分别为0.0686、0.0737 m~2/ (mgCh1a),比散射系数明显大于比吸收系数。另外,栅列藻比散射系数均要大于微囊藻.而其比吸收系数则差异不明显。微囊藻、栅列藻吸收系数与叶绿素a浓度存在非常好的线性关系,显示其不存在色素包裹效应。微囊藻、栅列藻平均Q*.值分别为1.13、1.19.均大于1.包襄因子的分析也证明不存在色素包裹效应。实验条件下得到比吸收系数、比散射系数可以用于计算浮游植物的吸收和散射系数。     

太湖湖鲚年龄与生长的研究

湖鲚鳞片年轮可作为年龄鉴定的依据,其边缘增长率K的周年变化,表明年轮系一年形成一次,主要在4—6月出现。体长与鳞长的关系式为L=18.658+118.06R,与体重关系式为W_♀=7.588×10~(-6)L~(2.8301)、W_♂=5.584×10~(-6)L~(2.8781)。2龄鱼以前,体长和体重相对增长率与生长指标较大,2龄以后则相反。生长适合Von Bertalanffy生长方程,体重生长曲线的拐点位于2—3龄的W=0.292W_∞处;生长速度和加速度曲线能反映生长过程的变化特征,合理的捕捞年龄应为2龄以后,体长为170mm以上。本文为提高太湖湖鲚产量提供了重要依据。     

太湖的形成和演变过程

本文从沉积学、地层学、地貌学、考古学和历史地理学角度,综合分析了太湖的成因和演变。认为地壳沉降与海面上升是构成江南碟形洼地的内外动力,为太湖的形成奠定了基础。全新世海侵最盛时,太湖海湾水深潮急、泻湖、滨海沼泽围绕海湾分布。随南部湾口沙嘴封堵,海湾趋于消失,陆地扩大,遗址增多。3700a来,海面回升,湖面逐渐扩展,形成现代太湖。     

太湖大气氮、磷营养元素干湿沉降率研究

分析了2002年7月—2003年6月太湖周边地区太湖站、拖山岛、东山站、无锡、苏州、湖州、常州、金坛等8个站、点大气TN、TP沉降通量和降水化学组成观测资料,测定和计算了水气界面TN、TP的表观总沉降率(RT)、湿沉降率(RW)和干沉降率(RD)。太湖大气TN的年平均RT为4226kg/(km2.a),TP的年平均RT为306kg/(km2.a)。大气TN、TP的年沉降负荷分别占由环湖河道等点污染源输入的N、P总负荷的48.8%和46.2%。指出形成太湖大气TN污染的主要途径是湿沉降,而大气TP污染则主要来自气溶胶等固体物质的干沉降;小雨携带入湖的大气TN、TP污染物通量高于中雨和大雨。TN总沉降率曲线在春季3—5月出现高峰值的现象对太湖水体的富营养化具有潜在的促进影响。     

太湖水下平均余弦计算模型研究

基于太湖实测散射系数数据估算水下平均散射次数,结合Hydrolight软件模拟水下平均余弦,对二者的相关关系进行分析;根据单个样点、各个水层求算的水下平均余弦经验模型,确定水下平均余弦估算的最佳模式为二次方程,利用二次方程的二次项、一次项和常数项系数与平均散射次数的高度相关性,建立了利用平均散射次数估算二次方程系数的模型,从而建立了利用平均散射次数计算水下平均余弦的经验模型.模型检验表明:0.6m深度平均误差不高于1.712%,0.9m深度平均误差不高于1.982%,1.2m深度平均误差不高于2.05%,1.5m深度平均误差不高于4.22%,4个深度总的平均误差不高于2.491%.     

太湖渔业产量和结构变化及其对水环境的影响

依据太湖渔业和水环境监测资料,分析研究了1952～2006年太湖渔业产量、结构变化以及对水环境的影响.结果表明:1952～2006年太湖渔业总产量呈上升趋势;捕捞渔获物组成中,小型鱼类湖鲚为优势种,产量占渔获物比例从1952年的640.5t和15.8%增加至2006年的21130t和60.2%;而银鱼、鮊鱼、鲢鳙等其他鱼类在渔获物中比例大幅度下降,2006年渔获物组成远不及1952年合理.结果表明,太湖的逐渐富营养化、不合理的捕捞方式和过高的捕捞强度,以及太湖受改变的水力学特点等导致了这一变化.1991～2006年东太湖养殖渔业尤其是网围养蟹业迅速发展,养殖规模不断扩大后的大量投饵及不合理的水生植被利用方式给东太湖水环境带来了严重影响,东太湖水体现处于富营养状态.因此,需要控制太湖渔业捕捞强度、调整鱼种放流结构、加强鱼类资源繁殖保护,改善养殖渔业方式以及加强对湖泊水环境的综合整治,以使太湖渔业与水环境和谐可持续发展.     

太湖和洪泽湖大银鱼(Protosalanx hyalocranius)体内元素的积累特征及产地判别

应用电感耦合等离子质谱仪分析技术分别研究了江苏太湖和洪泽湖水域大银鱼体内12种元素的生物积累特征.结果表明,两水域大银鱼体内元素含量的总体范围为:钙(Ca)9443-22150、钠(Na)1107-2418、镁(Mg)876.8-1231、钾(K)4662-9472、锌(Zn)74-135.8、锰(Mn)6.80-21.08、硒(Se)2.082-6.261、铜(Cu)0.489-2.704、铁(Fe)未检出-24.19、钻(Co)未检出-4.84、砷(As)0.123-0.587 mg,kg干重;镉(cd)未检出;必需元素丰富.太湖水域大银鱼中的Na、K、Cu、As、Se 的含量显著地高于洪泽湖水域大银鱼.而后者体内Ca、Mg、Zn的含量显著地高于前者.主成分分析显示出两水域鱼体多元素生物积累的整体"指纹"地理差异非常明显.在此基础上推导出了通过元素"指纹"来区分两地大银鱼个体的判别函数,正确率达100%.两水域大银鱼中毒性元素As和Cd的含量都远低于国家相应的限量标准.     

太湖水体透明度的分析、变化及相关分析

本文根据1993—2001年太湖站常规监测资料及2001-2002年周年实验资料，分析研究了太湖水体透明度的分布特征、季节变化，重点分析了透明度与光学衰减系数、悬浮物及叶绿素a的相互关系，阐述了影响透明度的主要因子。研究表明：太湖透明度的区域分布为湖心区最低，其次是河口区．东太湖最高；季节变化表现为全湖平均透明度夏秋季大、冬春季小，不同湖区变化不尽相同；光学衰减系数与透明度的关系为：Kd＝0．096 1.852/ST；悬浮质与透明度的关系为：S1/4＝8．103—5．847lnST；对透明度主要影响因子进行分析，发现太湖透明度主要受悬浮物的影响，透明度跟叶绿素的相关性不是很大，只存在微弱的线性相关。     

太湖表面定振波的数值计算和最大熵谱分析

利用水动力学方程对太湖表面的定振波进行计算，算得定振波周期约为４５２ｍｉｎ，另外，利用１９９２年８月２９－３１日在太湖西山观测到的水位资料，采用最大熵谱法，分析太湖表面的定振波，得周期值约为４５０ｍｉｎ。计算和分析的周期值基本吻合，取熵谱分析结果得太湖表面的单节点定振波周期值为４５０ｍｉｎ。