后向散射强度与温跃层关系研究

2003年8月12-13日，用300kHz的坐底式声学多普勒海流剖面仪(ADCP)在台湾海峡北部海区进行了观测。根据回声强度计算得到的后向散射强度具有明显的日变化，这是浮游动物的垂直迁移造成的。此外，后向散射强度还与叶绿素、浊度和温度梯度有关，其中叶绿素、浊度和温度梯度对后向散射强度的贡献分别是1．41，7．73和3．54dB。温度梯度最大值的深度与后向散射强度第一个峰值的深度一致，故根据后向散射强度能推断出温跃层的位置。     

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。     

复合雷达后向散射模型与合成孔径雷达、散射计和高度计海面雷达后向散射观测的比较分析

海洋微波散射模型相比于以经验统计建立的地球物理模式函数具有不受特定微波频率限制的优势。组合布拉格散射模型和几何光学模型形成了复合雷达后向散射模型。利用南海北部气象浮标2014年海面风速风向实测值作为散射模型输入,分别比较了复合雷达后向散射模型与RADARSAT-2卫星C波段SAR、HY-2A卫星Ku波段微波散射计的海面后向散射系数,偏差分别为(?0.22±1.88) dB (SAR)、(0.33±2.71) dB (散射计VV极化）和(?1.35±2.88) dB (散射计HH极化);以美国浮标数据中心(NDBC)浮标2011年10月1日至2014年9月30日共3年的海面风速、风向实测值作为散射模型输入,分别比较了复合雷达后向散射模型与Jason-2、HY-2A卫星Ku波段高度计海面后向散射系数,偏差分别为(1.01±1.15) dB和(1.12±1.29) dB。中等入射角和垂直入射下的卫星传感器后向散射系数观测值与复合雷达后向散射模型模拟值比较,具有不同的偏差,但具有相同的海面风速检验精度,均方根误差小于1.71 m/s。结果表明,复合雷达后向散射模型可模拟计算星载SAR、散射计和高度计观测条件下的海面雷达后向散射系数,且与CMOD5、NSCAT-2、高度计业务化海面风速反演的地球物理模式函数的计算结果具有一致性;复合雷达后向散射模型可用于微波遥感器的定标与检验、海面雷达后向散射的模拟。     

光学后向散射法在海洋现场探测无机悬浮颗粒物质的应用研究

本文论述了使用作者于１９８８年研制成功的国内第一台拖曳荧光计系统，通过改换荧光测量滤片为中性滤光片。     

不同风区海面雷达后向散射的极化特征对比分析

通过对海南省南保港附近海面ＳＩＲ－Ｃ／Ｘ－ＳＡＲ全极化数据的定量研究,对比研究了该海面不同风区海面的全极化信息特征,定量分析了海面散射的极化信息和极化状态的空间结构情况：用散射矩阵的迹解释了不同海区的散射强度对应关系：对比海面散射极化响应可以确定不同成长类型的粗糙海面类型;用极化响应图的对称特点界定“长尺度”和“短尺度”海面;建立全极化海面散射模型。讨论了海面电磁散射的贡献与雷达系统参数之间的定量     

基于小波的水下图像后向散射噪声去除

介绍水下图像成像的特点,分析影响水下成像的主要因素:吸收和散射。在此基础上,采用小波的方法对水下图像进行去噪。首先对低频系数采用了LUM滤波器进行滤波,然后对高频系数采用了NeighShrink方法和对其改进后的ENS方法进行去噪。通过实验证实,该方法去除水下图像噪声具有较好的效果。     

多角度测量石油类污染水体后向散射系数的方法研究

后向散射系数bb是水体固有光学参数之一,在水色遥感模型建立中起着重要的作用。目前主要利用美国Hobilabs公司的Hydro Scat-6(HS-6)或美国Wetlabs公司的BB-9两种后向散射测量仪器在现场进行测量。石油类污染水体中石油类物质与悬浮泥沙共同影响着水体后向散射系数bb,这两种仪器的测量值都是基于单一角度而获取的,难以实现利用其来进一步区分石油类和悬浮物的后向散射系数贡献。通过对纯水、石英砂微粒、油污水进行各种配比试验,获取不同组合样本,利用美国Sequoia Scientific公司的LISST-100X粒径仪和美国Wyatt公司的Dawn Heleos II(DAWN)十八角度静动态激光散射仪,结合Mie散射算法,探索出两种多角度获取bb的方法。一种是利用LISST-100X粒径仪测量值,再基于Mie散射算法计算得到;另一种方法是对Dawn Heleos II十八角度静动态激光散射仪进行定标以后,利用其测量值计算出bb。对比分析了两种方法所获取的结果,并对产生误差的原因进行了分析。     

拉曼后向散射在海面检测及海面与陆地区分中的应用

给出了光散射、后向散射以及拉曼后向散射等基本概念,推导了后向散射截面与后向散射微分截面的基本关系,以及散射微分截面的计算公式。同时还得出了振动拉曼散射、振动一转动拉曼散射、转动拉曼散射、瑞利散射之间的关系。提出了利用647nm红光的拉曼后向散射检测海面以及区分海面与陆地的方法,可以有效地提高机载激光海洋测深的精度。     

具有泡沫白帽的粗糙海面的后向散射

本文用迭代法求解离散球形粒子的矢量辐射传输方程和随机粗糙界面的边界条件,得到了强风驱使下产生泡沫白帽散射粒子的双尺度随机粗糙海面模型的后向散射.利用修正的Cox和Munk的海面大尺度起伏概率密度函数和Pierson的海面波高谱,得到了后向散射的数值结果,定量地给出了后向散射和风场大小、方向、视角、极化等特征参数之间的函数关系,并与实验数据进行了很好的比较和讨论.     

水体颗粒后向散射系数测量一致性对比实验研究

颗粒后向散射系数是水体最重要的固有光学参量之一,也是海洋水色卫星遥感的核心参数。现场准确测量水体颗粒后向散射数据,对于水色遥感模型构建以及水色遥感产品真实性检验至关重要。本文针对常用的3种水体颗粒后向散射系数原位测量仪(HydroScat6,VSF3和BB9),通过比测实验,对三者测量结果的一致性进行了比较分析。结果表明,在清洁水体中3种仪器对颗粒后向散射系数测量具有较好的一致性;但在浑浊水体中,HydroScat6和BB9测量值会比VSF3高,三者偏差显著增大。同时,数值模拟和实验结果均表明,颗粒形状会对测量结果产生影响,3种仪器对球形颗粒的后向散射系数测量结果的一致性显著好于野外颗粒结果。     

大亚湾冬季水位的亚潮变化及其与南海的耦合

本文应用常规时间序列谱分析方法和频域的多输入线性模型研究了冬季广东省大亚湾内水位的亚潮变化及其与大亚湾本地和外海远处各种强迫作用因素间的关系。结果表明：冬季在亚湾亚潮水位的能量主要集中在６．４ｄ和３．６ｄ频带,而在１０．７ｄ频带还有一较弱谱峰,同期广东沿海风的低频能量也主要集中于２－７ｄ频段。造成冬季亚潮水位变化的原因包含了大亚湾本地气象条件的影响,但主要是远地因素作用于大亚湾的结果。外海影响一方     

大亚湾表层沉积物镁铝含量比变化及影响因素

本文讨论了大亚湾沉积物镁铝含量比——m值的分布、季节变化及m值与水介质的关系,结果证实,水介质的盐度、pH和水温是m值的主要影响因素,且水介质的盐度是决定m值大小的最基本要素。当3个影响因素呈同向变化时,对m值的变化具有叠加作用,m值的变化幅度较大;当盐度与pH呈相反方向变化时,若△pH>0.06,可对m值产生明显的影响,m值的变化与pH同向。从大亚湾沉积物m值随季节变化的特征表明,m值对沉积环境中水介质变化的反应是灵敏的。这一结果显示了m值对水介质变化能够响应的灵敏度。     

大亚湾大鹏澳海流流速概率分布

本文利用大亚湾大鹏(?)1989年7～8月海流连续观测资料,用黄金分割法逐步逼近威布尔分布参数的改进适线法,拟合出该湾流速三参数威布尔分布函数。流速良好地服从三参数威布尔分布,文中还探讨了资料的代表性对所求分布函数的影响。     

大亚湾海水温度的时空分布

本文根据1987年1～12月逐月的水文实测资料,利用统计方法,详细地分析了大亚湾海水温度的时空分布和年、日变化特征以及影响水温变化的主要因子,文内还指出了本海域常见的两种不同类型的水温日变化的特征。     

Halophilic Vibrios in the waters of Xiamen Harbor and Daya Bay

ＨａｌｏｐｈｉｌｉｃＶｉｂｒｉｏｓｉｎｔｈｅｗａｔｅｒｓｏｆＸｉａｍｅｎＨａｒｂｏｒａｎｄＤａｙａＢａｙ￥ＮｉＣｈｕｎｚｈｉ；ＹｅＤｅｚａｎ；ＬｉｎＹａｎｓｈｕｎ；ＺｈｏｕＺｏｎｇｃｈｅｎｇ；ＹａｏＲｕｉｍｅｉａｎｄＧｕＪｉｎｇｙｕ（ＴｈｉｒｄＩｎｓ...     

Remote sensing of particle backscattering in Chesapeake Bay: A 6-year SeaWiFS retrospective view

Traditional field techniques to monitor water quality in large estuaries, such as boat-based surveys and autonomous moored sensors, generally provide limited spatial coverage. Satellite imagery potentially can be used to address both of these limitations. Here, we show that satellite-based observations are useful for inferring total-suspended-solids (TSS) concentrations in estuarine areas. A spectra-matching optimization algorithm was used to estimate the particle backscattering coefficient at 400 nm, b_bp(400), in Chesapeake Bay from Sea-viewing Wide-Field-of-view Sensor (SeaWiFS) satellite imagery. These estimated values of b_bp(400) were compared to in situ measurements of TSS for the study period of September 1997–December 2003. Contemporaneous SeaWiFS b_bp(400) values and TSS concentrations were positively correlated (N = 340, r² = 0.4, P < 0.0005), and the satellite-derived b_bp(400) values served as a reasonable first-order approximation for synoptically mapping TSS. Overall, large-scale patterns of SeaWiFS b_bp(400) appeared to be consistent with expectations based on field observations and historical reports of TSS. Monthly averages indicated that SeaWiFS b_bp(400) was typically largest in winter (>0.049 m⁻¹, November–February) and smallest in summer (<0.031 m⁻¹, June–August), regardless of the amount of riverine discharge to the bay. The study period also included Hurricanes Floyd and Isabel, which caused large-scale turbidity events and changes in the water quality of the bay. These results demonstrate that this technique can provide frequent synoptic assessments of suspended solids concentrations in Chesapeake Bay and other coastal regions.     

海州湾表层沉积物粒度的空间变异特征

在海州湾海域采集了表层沉积物60个,经实验室分析获得了各采样点不同粒级组分的质量分数,在此基础上运用地统计学方法分析了砂、粉砂和黏粒三组分的空间变异特征,并利用Kriging插值方法绘制了相应的沉积物分布图。结果表明,海州湾表层沉积物中砂和黏粒组分均具有较强的空间自相关性,其空间自相关距离分别达到15 km和28 km,而粉砂则具有中等的空间自相关性,自相关距离在12 km左右;在大于9 km的尺度上,3种粒级沉积物的空间变异性表现出明显的各向异性特征。制图结果表明,研究海域沉积物的总体组成状况是北部偏砂、南部偏黏、中部以粉沙为主。研究结果对连云港航道疏浚、整治及近海水产养殖规划等工作具有一定指导意义。     

荣成湾毗邻海域浮游动物群落季节分布特征

利用2009年度4个季度月的现场调查资料研究了荣成湾毗邻海域浮游动物群落的季节分布特征。研究表明, 在荣成湾毗邻海域出现的浮游动物共59个种类, 秋季、夏季和春季浮游动物均为30种以上(依次为38种、35种和32种), 而冬季种类数相对较少(22种)。浮游动物优势种主要为强壮箭虫(Aidanosagitta crassa)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)、小拟哲水蚤(Paracalanus parvus)和拟长腹剑水蚤(Oithona similis)等种类, 其个体丰度的空间和季节分布特征差异较大。浮游动物湿重生物量冬季最高(433.8 mg/m3), 春季(220.7 mg/m3)和秋季(162.4 mg/m3)次之, 而夏季(52.5 mg/m3)相对较低。浮游动物群落物种多样性指数H′年平均值为2.50, 均匀性指数J′年平均值为0.65, 季节比较上, 夏季浮游动物多样性和均匀度均较高, 而春季多样性和均匀性平均值为低值, 且最大值和最小值之间波动范围较大。进一步分析显示, 湾内的筏架养殖对浮游动物群落的分布有显著影响。