赤潮生消過程固有光學(xué)性質(zhì)分析與反演算法研究.pdf

1、赤潮已經(jīng)成為我國和世界的一大海洋災(zāi)害，引起了各國政府及科學(xué)界的高度重視。如何預(yù)防赤潮災(zāi)害，盡可能減少赤潮災(zāi)害造成的損失，成為人們越來越關(guān)注的問題。赤潮的爆發(fā)具有隨機性、突發(fā)性、持續(xù)時間短等特點，這對監(jiān)測工作提出更高的要求。衛(wèi)星遙感技術(shù)具有快速、同步、成像、大范圍監(jiān)測的優(yōu)勢，越來越成為赤潮監(jiān)測的重要手段之一。而赤潮遙感監(jiān)測的前提是掌握赤潮水體的光學(xué)特性，并建立相應(yīng)的遙感反演模型。 在珠江口海域海洋光學(xué)浮標(biāo)實驗期間，獲取了赤潮爆發(fā)

2、過程的水體光學(xué)數(shù)據(jù)和相應(yīng)的生化數(shù)據(jù)。利用該數(shù)據(jù)，本文開展了以下研究工作：（1）分析了赤潮生消過程水體光學(xué)性質(zhì)的時間序列變化，包括水體光譜吸收和后向散射等；（2）利用半分析算法反演赤潮水體固有光學(xué)參數(shù)，并利用實測數(shù)據(jù)進行了反演結(jié)果的檢驗與模型修正。 在赤潮生消過程水體固有光學(xué)性質(zhì)的時間序列變化方面，研究發(fā)現(xiàn)：（1）赤潮期水體光譜吸收增強，浮游植物色素、非藻類顆粒物以及黃色物質(zhì)等不同組分對總吸收的貢獻變化顯著，其中浮游植物的光譜吸

3、收貢獻增加約16％，黃色物質(zhì)的吸收貢獻減小約18％，而非藻類顆粒物的吸收貢獻變化不大；（2）赤潮發(fā)生過程中，單位葉綠素a濃度的浮游植物吸收系數(shù)減小，其原因在于赤潮期浮游植物平均粒徑增大，打包效應(yīng)增強；（3）赤潮期水體光譜后向散射增強，顆粒物后向散射系數(shù)與葉綠素a濃度的相關(guān)性優(yōu)于懸浮物濃度。 在赤潮水體固有光學(xué)參數(shù)的半分析遙感反演方面：（1）利用遙感反射率rrs和QAA（Quasi-Analytical Algorithm）算法

4、反演主要水色波段（412 nm，443 nm，490nm、510 nm，560nm，620 nm和665nm）固有光學(xué)量發(fā)王見，490nm-665nm波段總吸收系數(shù)at和顆粒物后向散射系數(shù)bbp的反演誤差優(yōu)于25％，443nm波段at和bbp反演誤差在8～30％之間，412nm波段at和bbp反演誤差在34～57％之間。浮游植物吸收系數(shù)aph和黃色物質(zhì)與碎屑吸收系數(shù)adg反演誤差分別在30～157％和59～86％之間。對比了兩種參考波段

5、（555nm和640nm）選取方式的QAA反演精度發(fā)現(xiàn)，除490nm和510nm外，QAA-640算法在其它波段精度均優(yōu)于QAA-555算法，其中412和443nm波段尤為明顯。（2）利用實測數(shù)據(jù)進行了QAA算法的修正：對于at和bbp，QAA-555修正算法的反演精度有不同程度的提高，誤差減小1～11％，QAA-640修正算法的反演精度只在412nm、620nm和665nm波段有所提高；對于aph和adg，修正算法的反演精度沒有明顯改