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长江口南部邻近海域浮游植物的吸收特性及其参数化研究

张晋芳  
【摘要】:浮游植物吸收系数是水色遥感应用的重要参数之一,也是海洋生物光学模型中不可或缺的组分,研究浮游植物吸收系数对于叶绿素浓度反演、建立生物光学模型和使用遥感手段检测水质环境有重要意义。本文通过对2012年3月和7月在长江口南部邻近海域两个航次的实测数据进行对比,分析冬、夏季节叶绿素a浓度(Chl-a)、浮游植物吸收系数(aph(λ))和浮游植物比吸收系数(aph(λ))的时空变化特征及其相关影响因素,并对研究海域浮游植物吸收系数的参数化进行了研究。 对两个航次Chl-a浓度数据分析表明,长江口南部邻近海域Chl-a冬季变化范围为0.029-0.728mg/m3,而夏季变化范围为0.322-8.880mg/m3,以674nm为例,冬季aph(674)的变化范围为0.011~0.017m-1,夏季为0.018~0.165m-1,a*p(674)的冬季变化范围为0.025~0.059m2/mg,夏季变化范围为0.007~0.059m2/mg。总体看来,Chl-a冬季明显低于夏季,空间上呈现条带状分布,最高值分布在123。E附近,向东西两侧递减,高值的出现与123。E附近浊度显著下降且营养盐较充足有关。Chl-a高值区冬季与盐度31-33PSU等值线对应、夏季与盐度28-30PSU等值线对应。浮游植物吸收系数aph(λ)的时空变化与Chl-a相似,而a*ph(λ)冬季较夏季高,与冬季辅助色素影响和夏季打包效应有关,空间分布特征与Chl-a基本相反。文中对两种不同粒径(大于20μm和小于20μm)的浮游植物的Chl-a浓度分布特征进行了研究,结果表明,该海域小粒径浮游植物(粒径20μm)占总Chl-a比例的变化范围为:16%-72.8%,平均值为47.0%,高Chl-a浓度区域大粒径浮游植物所占比例较高。 文中根据2012年3月和7月两个航次数据建立了两个特征波段440nm、674nm处aph(λ)与Chl-a的关系,建立的各种拟合关系来看,线性拟合的精度最高,aph(674)与Chl-a的关系优于aph(440),与aph(440)含辅助色素贡献有关,皮尔逊相关系数分别为0.939和0.758。使用2009年8月航次的独立数据对模型进行检验,反演的均方根误差为1.599mg/m3。 文中采用四种模型对2012年7月航次浮游植物吸收系数aph(λ)进行参数化研究,并使用2009年8月的实测数据对各类参数化模型进行检验,结果表明,四个模型参数化的精度较高,相关系数除个别波段外,均在0.7以上。其中基于440nm的参数化模型和两类粒径模型均方根误差最小,而幂函数参数化模型的均方根误差最大,基于440nm的参数化模型的精度最高。


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