夏季太湖水体固有光学参数对光传输行程_积分平均余弦影响的研究

王宁 | -> | 990| 0| 1.162959MB |传输行程,积分平均余弦,固有光学参数,吸收,散射

王宁 王宁 | 文档量 |浏览量60762

摘要:基于2006-07-29 ~ 2006-08-01 于太湖采集的水体固有光学参数和部分水质参数,利用辐射传输的理论,研究了夏季散射对太湖水体中光传输行程的作用、散射和吸收对光场积分平均余弦的影响,并分析了其可能机制. 结果表明,垂直入射的辐射沿入射方向的平均传输行程和积分平均余弦呈现从西北向东南递增的趋势;垂直入射的辐射沿入射方向的平均传输行程、水柱的积分平均余弦与叶绿素a、悬浮物浓度、有机悬浮物浓度及无机悬浮物浓度均呈非线性相关,其关系可用对数函数来描述. 本研究对水体中光合有效辐射的环境效应、及建立生物-光学模型有着重要意义.
    在水生生态系统中,光是影响其结构和功能的关键性因子之一[1],光在水下传输过程中,需经历散射及选择性吸收的作用,尽管散射并未使水体中光合有效辐射的能量减小,但却能改变光的传输方向,改变水体中光场的几何结构,使得光场中漫射的比例增大,光的传输路径加长,光能被吸收的概率增大,从而影响藻类的光合作用,同时也改变了光沿入射方向的传输行程[2,3],进而影响水体中浮游藻类、高等水生植物等对光能的竞争[4].
    在大型浅水湖泊中( 太湖) ,浮游植物的生长存在明显的空间分化,就光合有效辐射的环境效应而言,由于水体中光学介质受地表径流,及主导风向与非主导风向引起的非均匀底泥[5,6]再悬浮及输移的影响[7],使得光合有效辐射能量在不同介质之间的分配和流动存在空间上的明显差别,从而造成浮游植物的光合有效辐射获取和利用能力也就存在空间变化. 另一方面,一类水体中光合有效辐射的环境效应理论应用到内陆水体中往往难以奏效,其主要原因除了水体层化的动态变化性和固有光学参量的特性还没有准确获得之外,还有如下2 个问题:其一,同波段的辐射在不同的内陆湖泊水域穿透能力不同,造成真光层深度不同,这不仅会造成浮游植物的廓线分布的差异,也会使得光传输信号中包含不对等的水体信息量[8],由此可能产生对水体初级生产力的估算误差; 其二,当穿透深度大于水体几何深度时,底质反射的辐射[9]可能被低估,可见散射作用对辐射传输路径及光场几何结构的影响在生物-光学的相互关系中有着重要意义. 梁顺林等[8]和Gordon 等[10]均针对海洋采用了单次散射近似的方法计算了光传输过程中的辐射刺穿深度,然而对内陆大型浅水湖泊而言,单次散射近似能否适用,是值得商榷的.
    为此本研究拟通过多次散射辐射传输理论,分析太湖水体中的散射作用对辐射传输行程、水体中光场的几何结构的影响,该研究将有助于探讨水体中的光场对水生生态系统的影响、构建二类水体遥感的物理模型和生物-光学模型,提高二类水体遥感的精度.
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