脱镁叶绿素对浮游植物吸收特性的影响

根据2007年6月期间对大连湾的调查数据,分析了脱镁叶绿素对浮游植物吸收特性的影响。由实测数据及相关文献推断出脱镁叶绿素蓝光和红光吸收峰分别位于412和670nm波段,并采用多元线性回归对脱镁叶绿素和叶绿素a的比吸收系数进行研究。结果表明,412nm波段脱镁叶绿素的比吸收系数远大于叶绿素a;440nm波段,叶绿素a的比吸收系数略大于脱镁叶绿素;670、675nm波段,叶绿素a的比吸收系数约为脱镁叶绿素的3倍。随脱镁叶绿素占色素总浓度比例的增大,浮游植物吸收曲线上蓝光吸收峰偏离440nm波段,逐渐向412nm波段靠近,并得到蓝光波段吸收峰的高度由脱镁叶绿素浓度决定,而红光波段吸收峰的高度由叶绿素a浓度决定。色素浓度与吸收系数进行乘幂函数拟合分析表明,412、440nm波段吸收系数与脱镁叶绿素浓度拟合相关性高于叶绿素a,而675nm波段相反。     

强壮前沟藻Amphidinium carterae Hulburt生消过程中水体总吸收特性研究

基于2011年7月藻类培养实验期间的实测数据研究了强壮前沟藻Amphidinium carterae Hulburt生消过程中水体的总吸收特性。结果表明,强壮前沟藻本次培养周期共21天,前15天为生长期,之后进入消亡期;整个生消过程中水体吸收光谱变化明显,未见440nm 波段浮游藻类蓝光吸收峰,但675nm 波段红光吸收峰突出,消亡期总吸收系数的日变化明显大于生长期,总吸收系数与叶绿素浓度的时间序列变化趋势一致;总吸收系数的波段关系良好,但不同生长时期相同波段的拟合曲线存在显著差别,消亡期的拟合曲线普遍高于生长期,且整体看来随波长增加,两曲线逐渐接近,到667、678nm 波段时几乎重合;特征波段(440、675nm)的总吸收系数与叶绿素浓度存在较好的乘幂函数关系,拟合曲线与藻种的生长阶段有关,决定系数均在0.98以上。     

南海北部藻类粒级结构及色素成分对浮游植物吸收系数的影响

在珠江口、广东沿岸及南海北部三个航次生物-光学数据的基础上,研究了色素打包效应和色素成分的变化对浮游植物吸收系数的影响,结果表明,两种因素对吸收系数都有较大的贡献,但在不同的水体它们的影响程度各有不同.对网采浮游植物含量较高的珠江口和广东沿岸的水体而言,色素打包效应较强,对675 nm处比吸收系数的贡献平均分别为40%和20%;对微型浮游植物占主导地位的南海北部航次的水体,打包效应较弱,对675 nm处比吸收系数的影响平均仅为6%.采用多元线性回归的方法对吸收光谱进行分析,发现除叶绿素a之外的辅助色素对吸收系数的贡献主要表现在蓝绿光波段,三个航次440 nm波长处对总吸收的贡献平均分别为44%,43%和53%,其中对珠江口和广东沿岸航次的水体主要是光合类胡萝卜素的吸收贡献,而对南海北部航次的水体除了光合类胡萝卜素以外还要受到光保护类胡萝卜素的影响.由于河口、近岸和外海水体藻类粒级结构和辅助色素成分对浮游植物吸收系数的贡献有明显的差异,在南海北部水体建立比较精确的生物光学模型时,需考虑藻类粒级结构及色素成分对浮游植物吸收系数的影响.     

两种水体吸收系数测量方法的比较研究

基于2011年7月藻类培养实验期间的实测数据,对高光谱吸收衰减系数测量仪(AC-S)和紫外-可见分光光度计(UV2550)获取的水体吸收系数进行了比较分析.结果表明,短波波段AC-S测得吸收光谱曲线普遍低于UV2550测量结果,而长波波段恰恰相反;两种方法测量结果的相对误差基本可控制在±40％范围内;特征波段处,两种方法测量结果线性拟合的相关性较高,均可这98％以上,412 nm、440 nm、443nm波段斜率小于1,而488 nm、531nm、551 nm、667nm、675nm、678 nm波段斜率大于1.     

强壮前沟藻生消过程中水色组分吸收特性

依据2011-07强壮前沟藻藻种培养实验期间的实测数据,分析了其生消过程中各水色组分的吸收特性。结果表明:在生消过程的始末阶段,以非色素颗粒物和有色可溶性有机物(CDOM)吸收为主,中间阶段,则以浮游植物吸收为主。浮游植物吸收光谱在440nm和675nm存在明显的特征峰;在整个生消周期内先上升后降低,直至消失;非色素颗粒物和CDOM吸收光谱随波长增加均呈指数衰减趋势,前者光谱幅高先增后减,但后者变化无明显规律。各水色组分与叶绿素质量浓度均存在一定的相关关系,无论在生长期或是消亡期,浮游植物、非色素颗粒物吸收系数与叶绿素质量浓度存在正相关关系;但CDOM吸收系数与叶绿素质量浓度在生长期存在正相关关系,而在消亡期变为负相关关系。这可作为改进赤潮水体叶绿素质量浓度遥感算法、有效判别赤潮以及识别赤潮优势藻种等的科学依据。     

黄东海海区浮游植物色素吸收系数与叶绿素a浓度关系研究

浮游植物色素吸收与叶绿素a浓度关系研究是水色遥感生物-光学算法开发的重要组成部分,我们利用HD200304航次和HD200309航次的测量数据,开发了色素吸收系数的波段关系模型(αφ(λ)-αφ(675))和色素吸收系数与叶绿素a浓度关系(αφ(λ)-αφ(675))模型,并在模型开发的基础上,利用叶绿素a浓度反演典型波段的色素吸收系数,效果良好。     

几种典型藻种吸收光谱特性的比较

以小球藻、扁藻、裸甲藻和它们的混合物为研究对象,通过实验室培养连续观测其吸收光谱,对不同生长期藻类的吸收光谱进行了比较,分析了不同藻类675 nm处吸收系数与Chla浓度的关系,并分析了不同藻类的比吸收光谱。由于色素组成及其比例的不同、色素的包囊效应以及附属色素对吸收的贡献,不同藻种的比吸收光谱有所差异。研究表明,在Chla浓度范围为(27.69～2 856.47)mg.m-3时,比吸收系数在特征波段下的吸收值在440nm为(0.016 9～0.087 9)m2·mg-1,在675 nm为(0.011 2～0.054 9)m2·mg-1。     

珠江口海域基于吸收测量的MODIS半分析算法修正

利用珠江口2002年11月颗粒物质(包括浮游植物与非色素颗粒)及有色溶解有机物质(CDOM)吸收系数的测量,尝试修正MODIS半分析算法经验方程.原算法中建立的浮游植物吸收系数aφ(λ)与aφ(675)之间的双曲线正切函数关系式可能并不符合珠江口这一高污染河口区的光学性质,故给出了aφ(λ)与aφ(443)的简单二次函数关系式.非色素颗粒吸收系数(ad)总体上远大于CDOM吸收系数(ag),所以,没有分离ad和ag而直接导出ag并不切实可行;建议参数S取值0.012 nm-1.当然实用的珠江口MODIS半分析算法还需要进一步的调试与优化.     

珠江口藻华水体总吸收系数的变化特性及高光谱反演模式

基于2007年8月海洋光学浮标在珠江口投放期间获得的近16天的实测生物光学数据, 对一次藻华过程中水体总吸收系数和水色光谱的变化特性及其相互关系进行了研究。结果表明, 藻华前后水体中非藻类物质尤其是有色溶解有机物在蓝光波段具有较强的吸收贡献, 而当藻华爆发时, 随着叶绿素a浓度的急剧增大, 浮游植物的吸收贡献明显增强; 各波段之间总吸收系数呈现出较好的线性相关关系, 吸收光谱蓝绿波段比值的变化对遥感反射率的光谱分布有重要的贡献; 据此建立了对水体总吸收系数反演的经验关系模型, 表现出较高的反演精度, 计算值与实测值之间相对偏差的均方根在可见光波段可控制在24%以内。     

珠江口颗粒物吸收系数与盐度及叶绿素a浓度的关系

海水中总颗粒物的吸收系数可表达成非藻类颗粒物与浮游植物的吸收系数之和，利用可定量测量的滤膜技术(QFT)测定水体中颗粒物光谱吸收系数。非藻类颗粒物的吸收系数随着波长的增大而减小，可用指数衰减规律来描述；光谱斜率S较离散，但平均值与文献报道的一类水体S的平均值很接近；光谱截距ad0(λ0)随盐度增大而减小，二者有很好的线性关系。浮游植物的比吸收系数和叶绿素a浓度之间存在非线性关系，但是，比吸收系数与叶绿素a浓度之间的非线性关系同时还与波长有关，在叶绿素a的2个吸收峰443nm和670nm附近非线性关系特别明显，而在530-640nm之间两者的非线性关系则较弱。     

太湖秋季水体体散射和散射相函数特征

利用Fournier and Forand(FF)体散射函数近似计算方法模拟太湖水体的体散射函数以及散射相函数,进而分析太湖水体体散射函数和散射相函数的特性,以及与波段、深度之间的变化关系,空间分布差异。研究表明,太湖水体体散射函数表现为具有极强前向散射特性的大颗粒物散射特征,体散射函数随波段变化的差异性主要体现在后向方向上,散射相函数的变化规律与体散射函数较为相似;而随着深度的变化体散射函数几乎没有变化,但散射相函数表现出了较为明显的层状特征;体散射函数和散射相函数在空间上表现出了较大的差异性,这种差异性随着散射角的增大而不断地加强。     

赤潮水体红光波段反射光谱的模拟及形成机理

赤潮水体红光波段反射光谱中"荧光峰"的红移现象一直备受研究者的广泛关注。本文基于前向辐射传输模型,通过2011年7月9日在大连湾海域实测的赤潮水体吸收系数和后向散射系数模拟了弹性散射作用下的反射光谱,发现在未考虑叶绿素荧光的情况下,红光波段仍存在显著的反射峰,且随叶绿素浓度的增加,反射峰出现红移现象;加入叶绿素荧光后,模拟光谱红光波段反射峰的位置与高度出现不同程度的改变,与实测光谱的更接近;对比模拟光谱与实测光谱可确定,红光波段的反射峰由吸收、后向散射以及叶绿素荧光共同控制,而文献中通常提到的"荧光峰"红移实由浮游藻类红光波段的强吸收作用导致,与叶绿素荧光无关,因此反射峰红移的说法更为合理。     

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.     

纳米碳纤维红外消光数值计算

为探讨纳米碳纤维作为烟幕粒子的红外消光特性,基于电磁场理论建立了细直的纳米碳纤维感应电流积分方程,并利用矩量法进行了求解,导出了纳米碳纤维散射场及吸收、散射和消光截面的计算式.通过与变分法的计算结果相比较,表明了该方法的有效性.利用该方法数值分析了纳米碳纤维红外消光截面与入射场波长、入射角、纤维长度和半径的关系,计算结果为纳米碳纤维用于红外烟幕干扰提供了理论依据.     

分光光度计测量2类水体光谱吸收系数的关键技术

分光光度计测量水体各成分的光谱吸收系数是一项比较成熟的吸收系数分析方法。文章简要介绍对2类水体光谱吸收系数测量的基本方法，重点探讨参比纯水水质、滤纸水合以及零值校正波长选择等关键技术问题，并给出相应的解决办法。     

辽东湾水体吸收系数区域性半分析反演算法

水体吸收系数是影响水体光场分布的重要参数,在水色遥感探测中受到广泛关注。本文利用2012年9月辽东湾区域航次调查数据分析该区域水体各组分吸收系数的分布情况,结果表明,辽东湾水体中浮游植物含量相对较高。并利用该航次数据,建立了区域性半分析算法,该算法基于相邻波段间固有光学量的线性关系,首先通过遥感反射率反演得到550 nm波段的水体总吸收系数,再通过后向散射波段相关关系外推得到其他波段的总吸收系数。经独立测试数据检验,3个波段(412、443、550 nm)总吸收系数反演的平均相对误差分别为19.71%,17.99%,9.35%,说明区域性半分析算法能较好地估算研究区域的水体总吸收系数。本文还通过引入随机误差对算法稳定性进行了检验,结果表明算法具有较好的稳定性。     

三阶海浪波高分布及其应用

在三阶海浪非线性波高分布模式的基础上，引进描述分布函数结构形式的重要统计量，即概率分布的离差系数与偏差系数。给出这两个统计量与非线性控制参数之间的解析关系式，从而给出了反映风浪不同状态下的波高分布特征。与传统的瑞利分布相比，本文的结果有更广泛的实用意义。并把理论结果应用于黄河口波浪统计学的研究。