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中图分类号:[TG88] 文献标识码:A 文章编号:
水体固有光学特性是受水体成分影响的,水体成分的变化影响着水下各个物理参量的变化,包括辐照度。下文着重研究水体成分变化下,固有光学量与辐照度之间具体的关系。
1. 方案设计及数据设定
(1)軟件模拟方案设计
由HydroLight软件设计的模型,能模拟太阳光条件,设定海况情况。本次模拟实验只考虑水体部分,这些海况、太阳光等自然条件将设置为特定值,方便研究水下光学特性。
HydroLight软件需要输入的参数是水体各组分的含量,并选取相应的先验公式来计算吸收系数和散射系数。当有多种条件要考虑时,只变化其中一种参数,另外的参数取最小值。不同深度的水层,其光学性质也会不同,取水面处即水深为0。并选取特定波段 来定量研究吸收系数、散射系数与辐照度的关系。
(2)环境条件设置
水体的固有光学性质依赖于波长,本次模拟所采用波长为550nm。纯水的固有光学特性采用的是1974年 A. Morel所测量的纯水的吸收系数和散射系数。
wavelen(nm)a(1/m)b(1/m) 550.0 5.6500e-002 1.9151e-003
其他环境条件的的设定
太阳高度角 = 30.0degrees 大气压力 = 29.9in. mercury
空气质量类型=1.0相对湿度= 80.0%
可降水分=2.5cm 24小时风速 =5.0m/sec
现在风速=5.0m/sec能见度= 15.0km
臭氧含量=300.0Dobson units水深 =0 m
在模拟的过程中,将忽略叶绿素的荧光作用和其他一些影响。
2. Ⅰ类水体的吸收系数与散射系数
叶绿素吸收光谱曲线一般情况下都有两个吸收峰,一个大约在440nm波段,另一个大约在675nm波段。这两个吸收峰主要是由叶绿素a导致的。在实际的海洋调查中,由于其它色素如叶绿素b,叶绿素c,以及类胡萝卜素等物质的存在和浮游植物细胞的打包效应,这两个吸收峰的宽度是经常变化的(Morel和Bricaud,1981)。
3. Ⅰ类水体的吸收散射系数与辐照度的关系
为了方便研究它们之间的关系,对 和 在叶绿素浓度范围为0.01 -30 内拟合分析, =11.814 -7.4472 +1.5986 +1.3183( 3 )拟合结果 =0.9969 ,说明向上辐照度 可以根据吸收率 的三次多项式来估算。
对 和 在叶绿素浓度范围为0.01 -30 内拟合分析,
=19.212 -12.212 +2.6563 -0.104 ( 4 )
拟合结果 =0.9975 , 可以根据公式4来估算。
对 和 在叶绿素浓度范围为0.01 -30 内拟合分析,
= 0.007 -0.0382 + 0.0732+ 1.3862( 5 )
拟合结果 =0.9982 , 可以根据公式(5)来估算。
对 和 在叶绿素浓度范围为0.01 -30 内拟合分析,
y = 0.0113- 0.0625+ 0.1226+ 0.0093 ( 6 )
拟合结果 =0.9986 , 可以根据公式(6)来估算。
小结:从数据中可以看到辐照度与吸收散射率是呈正相关的,从关系图可以直观的看出,随着 、 值增大,辐照度也逐渐增大,并且曲线趋近于平缓。可以推断,辐照度将会达到一个峰值,此峰值点对应的叶绿素浓度,也是在波段 处的极限值,超过这个值,则不会对辐照度变化产生影响。
参考文献
[1] 戴永,李素菊,王学军.巢湖水体固有光学特性研究[J].环境科学研究,2008,21(5):173-177.
[2] 宋庆君,唐军武,马荣华.水体后向散射系数校正方法研究[J].海洋技术,2008,(1):48-52.
[3] 乐成峰,李云梅,查勇等.太湖梅梁湾水体组分吸收特性季节差异分析[J].环境科学,2008,29(9):2448-2455.
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
水体固有光学特性是受水体成分影响的,水体成分的变化影响着水下各个物理参量的变化,包括辐照度。下文着重研究水体成分变化下,固有光学量与辐照度之间具体的关系。
1. 方案设计及数据设定
(1)軟件模拟方案设计
由HydroLight软件设计的模型,能模拟太阳光条件,设定海况情况。本次模拟实验只考虑水体部分,这些海况、太阳光等自然条件将设置为特定值,方便研究水下光学特性。
HydroLight软件需要输入的参数是水体各组分的含量,并选取相应的先验公式来计算吸收系数和散射系数。当有多种条件要考虑时,只变化其中一种参数,另外的参数取最小值。不同深度的水层,其光学性质也会不同,取水面处即水深为0。并选取特定波段 来定量研究吸收系数、散射系数与辐照度的关系。
(2)环境条件设置
水体的固有光学性质依赖于波长,本次模拟所采用波长为550nm。纯水的固有光学特性采用的是1974年 A. Morel所测量的纯水的吸收系数和散射系数。
wavelen(nm)a(1/m)b(1/m) 550.0 5.6500e-002 1.9151e-003
其他环境条件的的设定
太阳高度角 = 30.0degrees 大气压力 = 29.9in. mercury
空气质量类型=1.0相对湿度= 80.0%
可降水分=2.5cm 24小时风速 =5.0m/sec
现在风速=5.0m/sec能见度= 15.0km
臭氧含量=300.0Dobson units水深 =0 m
在模拟的过程中,将忽略叶绿素的荧光作用和其他一些影响。
2. Ⅰ类水体的吸收系数与散射系数
叶绿素吸收光谱曲线一般情况下都有两个吸收峰,一个大约在440nm波段,另一个大约在675nm波段。这两个吸收峰主要是由叶绿素a导致的。在实际的海洋调查中,由于其它色素如叶绿素b,叶绿素c,以及类胡萝卜素等物质的存在和浮游植物细胞的打包效应,这两个吸收峰的宽度是经常变化的(Morel和Bricaud,1981)。
3. Ⅰ类水体的吸收散射系数与辐照度的关系
为了方便研究它们之间的关系,对 和 在叶绿素浓度范围为0.01 -30 内拟合分析, =11.814 -7.4472 +1.5986 +1.3183( 3 )拟合结果 =0.9969 ,说明向上辐照度 可以根据吸收率 的三次多项式来估算。
对 和 在叶绿素浓度范围为0.01 -30 内拟合分析,
=19.212 -12.212 +2.6563 -0.104 ( 4 )
拟合结果 =0.9975 , 可以根据公式4来估算。
对 和 在叶绿素浓度范围为0.01 -30 内拟合分析,
= 0.007 -0.0382 + 0.0732+ 1.3862( 5 )
拟合结果 =0.9982 , 可以根据公式(5)来估算。
对 和 在叶绿素浓度范围为0.01 -30 内拟合分析,
y = 0.0113- 0.0625+ 0.1226+ 0.0093 ( 6 )
拟合结果 =0.9986 , 可以根据公式(6)来估算。
小结:从数据中可以看到辐照度与吸收散射率是呈正相关的,从关系图可以直观的看出,随着 、 值增大,辐照度也逐渐增大,并且曲线趋近于平缓。可以推断,辐照度将会达到一个峰值,此峰值点对应的叶绿素浓度,也是在波段 处的极限值,超过这个值,则不会对辐照度变化产生影响。
参考文献
[1] 戴永,李素菊,王学军.巢湖水体固有光学特性研究[J].环境科学研究,2008,21(5):173-177.
[2] 宋庆君,唐军武,马荣华.水体后向散射系数校正方法研究[J].海洋技术,2008,(1):48-52.
[3] 乐成峰,李云梅,查勇等.太湖梅梁湾水体组分吸收特性季节差异分析[J].环境科学,2008,29(9):2448-2455.
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。