液体中光声信号吸收衰减的研究

研究水的声吸收所引起的光声脉冲幅度的变化。脉冲声波由激光通过光击穿机制产生。文中给出了光声脉冲峰值声压与传播距离和声吸收系数之间的理论关系式。实验测量结果和理论曲线所描述的变化规律相符合。     

山东半岛近岸海带养殖活动对水体光学吸收特性的影响

为了研究近岸海带养殖活动对水体光学特性的影响,本文选取山东半岛黑泥湾海域为典型研究区,利用2021年4月和8月在该区的9站同步观测数据,分析其总悬浮颗粒物、藻类颗粒物、非藻类颗粒物以及有色溶解有机物的吸收特性,并计算各组分对总吸收系数的贡献率,同时采用Quasi-analytical algorithm (QAA)算法借助MODIS影像反演了水体总吸收系数,结合实测数据获得了黑泥湾水体吸收特性的季节变化情况。结果表明,有海带养殖季节表层水体藻类颗粒物、非藻类颗粒物、总颗粒物和有色溶解有机物的吸收系数明显大于无海带养殖季节,且春季海带养殖区水体的总吸收系数大于无海带养殖区;海底表层沉积物的再悬浮造成底层吸收系数较大,而在春季成熟期的海带汇聚较大量的有机物质导致中层藻类颗粒物吸收系数相对较高;参考波长向红波移动,QAA_v5算法能够较好地估算该区表层水体吸收系数,且在海带养殖季节水体组分会影响到更长的波段特征。本研究可为深入了解海带养殖对水体各组分浓度和分布、碳循环以及水生生态系统的结构和功能的影响提供参照,并有助于提高近岸水体组分的遥感反演精度。     

Analysis on the effect of salinity in underwater wireless optical communication

Abstract

This article deals with the effect of salinity variation on underwater wireless optical communication (UWOC). Effect of different concentration of salt on underwater optical communication has been carried out experimentally in terms of received power at different link lengths. Based on the analysis of experimental data, a mathematical model has been proposed to describe the saline water channel. A simulation study is performed for different data rates and link lengths. It is seen that with increased salinity the attenuation is higher and the UWOC system performance degrades with higher data rate and increased link length.     

养马岛附近海域藻华期间有色溶解有机质的生物可利用性研究

本研究利用吸收光谱和荧光激发-发射矩阵光谱-平行因子分析(EEMs-PARAFAC),研究了养马岛附近海域海水中有色溶解有机质(CDOM)的浓度、组成、来源和生物可利用性,并估算了浮游植物生长繁殖对CDOM及具有生物可利用性CDOM的贡献。结果表明,表、底层海水中CDOM浓度(以吸收系数a₃₅₀计)平均值分别为1.62±0.42 m^-1和1.30±0.47 m^-1,光谱斜率(S_275-295)平均值分别为0.022±0.003 nm^-1和0.023±0.003 nm^-1。利用PARAFAC模型识别出4种荧光组分,分别为陆源类腐殖酸C1、类色氨酸C2、类酪氨酸C3和微生物源类腐殖酸C4。荧光指数(FIX)、腐殖化指数(HIX)和生物指数(BIX)显示,CDOM受陆源输入和海洋自生源的综合影响。降解实验结果显示,表、底层海水中生物可利用性CDOM百分比(%△a₃₅₀)平均值分别为(23.36%±17.94%)和(8.93%±20.30%)。C1、C2和C4组分的荧光强度在培养之后降低,而C3组分的荧光强度上升。各荧光组分生物可利用性依次递减的顺序为:%△C1(23.75%±8.96%)＞%△C4(20.83%±11.71%)＞%△C2(11.67%±38.87%)＞%△C3(-29.61%±39.90%),显示培养之后CDOM的平均分子量和腐殖化程度降低。表层海水中a₃₅₀、%△a350与Chl a之间存在显著线性相关关系,据此可以估算出浮游植物生长繁殖对CDOM的贡献为36.9%,对具有生物可利用性CDOM的贡献为85.0%。     

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.     

舟山海域陆源溶解有机质变化及其对近岸羽状流的响应

2007年夏季在东海舟山海域河口锋区开展了陆源溶解有机质的调查研究。测定了有色溶解有机质(CDOM)在激发波长370 nm/发射波长460 nm处的荧光强度和在λ=355 nm处的吸收系数,用于代表陆源CDOM浓度,并测定了荧光指数以指示CDOM来源。结果表明,CDOM的荧光值和紫外吸收系数之间呈显著正相关性,陆源CDOM浓度大体有向海方向降低的趋势,但是纵向上存在一些"突跃"现象。在舟山海域东北角不时观测到表层水体含有高浓度的CDOM,但变异性很大,推测可能该海区受到长江口羽状流的影响。在连续观测站发现陆源CDOM浓度在低平潮时往往比高平潮时要高。河海水在混合过程中CDOM浓度与盐度呈显著的线性负相关关系。在低盐度的悬沙锋区(S<24)CDOM浓度明显低于理论稀释值,而在较高盐度的羽状锋区,CDOM浓度接近于理论稀释值。在盐度为24~31范围内,大部分水样的荧光指数在1.50上下波动,表明其中CDOM来源以陆地来源为主;在较低盐度(S<24)的水样中荧光指数在1.70至1.90以上,表明CDOM以海洋来源为主,这与其陆源组分在高浊度的低盐度区存在显著的去除过程有关。研究表明,舟山海域水质存在着显著的变异性,与近岸羽状流密切相关,陆源溶解有机质的分布特征对此有较好的响应。     

导航雷达近海回波图像丢帧内插技术研究

研究了在连续的X波段导航雷达图像序列中丢失一帧图像状态下的一种快速修复算法.该算法主要采用基于运动估计与运动补偿的视频序列修复技术进行插帧修复.具体步骤是根据雷达图像中像素点的运动特点,采用改进的三步搜索算法并结合双向运动估计进行搜索,然后对矢量场进行后续处理,最后内插出重建帧.为了提高图像修复的精度,还引入了亚像素运...     

Diel Patterns in Chlorophyll <Emphasis Type="Italic">a</Emphasis> Specific Absorption Coefficient and Absorption Efficiency Factor of Picoplankton

Diel patterns in the chlorophyll a specific absorption coefficient of surface picoplankton, a*_pico (γ) (m²·[mg chlorophyll a]⁻¹), were studied at 7 stations under daily cycle of in situ light condition in the western subarctic Pacific and Japan Sea. All the data were normalized by dividing the anomaly with daily averaged a*_pico (γ). Opposite diel patterns were observed for the normalized a*_pico (443) and a*_pico (675) with maximum toward dawn or dusk and minimum toward midday at 4 stations under low-irradiance (LI) conditions and vice versa at 3 stations under high-irradiance (HI) conditions. The absorption efficiency factors at red absorption peak, Q _a (675), were determined by reconstruction with intracellular chlorophyll a concentration and cell diameter. The normalized Q _a (675) also showed diel pattern with maximum toward midday and minimum toward dawn or dusk under LI. The diel pattern in a*_pico (675) and Q _a (675) were primarily caused by changes in intracellular chlorophyll a concentration due to photoadaptation under LI. The diel pattern in a*_pico (443) was influenced by pigmentation, as recognized by blue to red ratio [a*_pico (443)/a*_pico (675)] under HI. This study proposed that the opposite diel pattern in a*_pico (γ) might occur for a wide range of algal species. The results presented here have important consequences for the interpretation of diel variations in optical properties observed in the open ocean.     

温度、体重和摄食水平对花尾胡椒鲷幼鱼粪便比能值及吸收率的影响

鱼类没有消化的食物通过粪便而排出体外.没有消化的食物、黏液、消化道脱落细胞、代谢酶以及细菌等就组成了鱼类的粪便.排粪后所保留的食物能可以通过吸收率来估算,其计算式为:A=C-FC/C×100%,式中A(吸收率)以百分数表示;C(摄食量)等于摄入的食物质量乘以食物比能值;F(粪便排出量)等于排出的粪便质量乘以粪便比能值.吸收率在营养学上又称为消化率.粪便比能值的测定在计算吸收率时是非常必要的,但在以往对鱼类吸收率的研究[1～6]中,由于粪便收集的困难及粪便的样品量通常很少,均没有对不同条件下鱼类所排出粪便的比能值进行单独的测定.     

塞曼石墨炉原子吸收法直接测定海水中的铜

本文选择酒石酸消除海水基体对铜信号的干扰,用塞曼石墨炉原子吸收法直接测定海水中的铜。从Cu的原子化曲线可知,加入酒石酸后,背景值减小,Cu原子吸收信号增强,且出现时间提前,表明酒石酸是有效的海水基体改进剂。用P.E.Z3030光谱仪测得双蒸水及海水中的元素Cu的特征质量(m。)分别为12.5pg及12.7pg;检测限分别为0.18μg/L和0.19μg/L,表明基体效应已消除,符合海洋监测要求。可用纯Cu标准溶液作校正曲线,以国家海洋局的两个标准海水样品中的Cu评定本法的准确度,相对偏差为0及-4.6%,与经典的经富集后的FAAS法的结果相比,相对偏差在3.0—6.5％范围内。用不同类型的光谱仪测定了30个海水样品,回收率在89—104％范围内。本法操作简便、快速。