黄渤海悬浮颗粒物散射特性研究

【目的】研究悬浮颗粒物的散射特性,用以描述水体固有光学特性。【方法】利用2014年11月黄渤海海区航测数据,分别选取555nm和532nm作为参考波长,建立悬浮颗粒物散射及后向散射的光谱模型,并对模型拟合效果进行检验;此外,还建立了悬浮颗粒物散射参数与水体组分浓度的关系模型。【结果】模型验证结果表明:光谱模型的平均相对误差绝对值(MAPE)分别在60%和35%以内;散射参数与悬浮颗粒物质量浓度模型MAPE的最小值仅为15.0%。【结论】黄渤海颗粒物散射特性主要由非藻类颗粒物主导。     

渤黄海水体漫衰减系数的遥感反演

【目的】针对中国渤黄海水体类型复杂的特性,建立一个同时适用于浑浊水域与清澈水域的漫衰减系数反演算法。【方法】利用2000年7月至2004年2月在中国近海海域现场测量的238组光谱数据,针对浑浊水域与清澈水域分别建立漫衰减系数的半分析算法和经验算法,并基于加权方法将两算法结合,构建水体联合算法。【结果】新建立的联合算法精度较高且较为稳定:算法的决定系数(R~2)达到0.891,均方根误差(RMSE)与平均绝对误差(MAPE)分别为0.543 m~(-1),26.77%。在误差敏感性分析中,半分析算法与经验算法的MAPE与RMSE在6%和0.06m-1以内。【结论】新的反演算法适用于我国渤黄海水体漫衰减系数K_d(490)的反演。     

下行漫衰减系数K_d(z)分析求解

漫衰减系数K(z)是湖泊光学研究中的重要光学参数,而其中下行漫衰减系数Kd(z)目前的计算方法主要是经验算法,而这些方法对于理解Kd(z)以及影响Kd(z)计算不确定性的分析是远远不够的,本文通过求解辐射传输方程得到K(z)的解析模型,分析固有光学属性bab((zz))以及表观光学属性ud(1z)和uu(1z)对计算K(z)时误差引入的敏感度,根据其敏感度为0的分界点,推演出Kd(z)在bab((zz))1和bab((zz))1条件下的综合分段模型,预测值与Hydrolight模拟值方差为1.002 3,标准差为1.001 1.     

基于Gordon模型的多次散射项参数化研究

针对内陆湖泊高散射特性水体,利用Hydrolight模拟软件模拟不同散射系数、风速、太阳天顶角条件下水表面以下辐照度比R(0~-)与b_b/(a+b_b)的比值g,利用Gordon线性方程和二次方程对g值进行拟合,分析散射系数、风速、太阳天顶角等因素对拟合方程系数和多次散射项的影响,分析结果表明二次方程系数受太阳天顶角和风速影响的范围明显小于线性方程,并且与线性方程相比二次方程对多次散射作用的表达和实际状况以及前人研究结果更加相符,从而建立高散射特性水体中考虑多次散射作用的水表面以下辐照度比R(0~-)与b_b/(a+b_b)的改进关系式,利用新的模拟数据对该表达形式进行检验,误差范围为-4.015 8% ～4.498 1%,说明该模型能够较好地应用于R(0~-)的精确计算或利用R(0~-)准确反演固有光学属性,在湖泊水色遥感方面具有较好的应用前景.     

长江口水质MERIS卫星数据遥感反演研究

【目的】获取准确的水质参数分布情况,进而对水质参数与动力作用复杂的河口水域环境进行综合评价。【方法】利用2011年5月30组长江口水域的遥感反射率数据,在尝试多种波段组合以及不同函数形式后,针对叶绿素a浓度和总悬浮物浓度分别建立最优经验反演模型。【结果】对总悬浮物浓度,波段差值(634~644nm)的二次函数形式最优,决定系数R~2为0.837,均方根误差(RMSE)为0.226mg·L~(-1),利用独立的验证样本得到平均绝对百分比误差(MAPE)为58.2%。对叶绿素a浓度,波段比值(650nm/644nm)的二次函数形式最优,R~2为0.552,RMSE为0.486mg·m~(-3),利用独立的验证样本得到MAPE为66.2%。将模型运用于2011年5月MERIS卫星数据,反演出长江口水域叶绿素a浓度与总悬浮物浓度空间分布图,叶绿素a浓度呈现出从河口向外海逐渐减少的趋势,最大值出现在舟山群岛附近。总悬浮物浓度呈阶梯状向外海减少。【结论】通过评价参数可看出,总悬浮物浓度反演模型对总悬浮物浓度反演效果较为准确,而叶绿素a浓度反演模型显示对叶绿素a的反演浓度较低。     

黄渤海悬浮颗粒物密度的空间分布及其对固有光学特性的影响

【目的】研究悬浮颗粒物密度在黄渤海的空间分布特征及其对水体固有光学特性的影响。【方法】利用2014年11月以及2015年8月现场实测数据,计算得到黄渤海悬浮颗粒物密度,绘制出黄渤海悬浮颗粒物密度的空间分布图。将研究区域悬浮颗粒物密度与固有光学特性进行拟合分析。【结果】两个航次悬浮颗粒物密度的空间分布比较复杂,但整体趋势显示中层密度要小于表层和底层。在表层、中层和底层的密度分布图中,黄河口附近均有密度小值区域,山东半岛附近有密度大值区域,随着深度增加该大值区域有南移趋势。悬浮颗粒物密度与比固有光学特性c_p~*、b_p~*、b_(bp)~*拟合所得到的P值绝大部分小于0.05,与固有光学特性c_p、b_p、b_(bp)拟合得到的P值全部大于0.05,而与Q_(ce)、Q_(be)、Q_(bbe)拟合得到的P值多数大于0.05。【结论】悬浮颗粒物密度对比固有光学特性变化影响较大,尤其对c_p~*影响达到51%;对Q_(ce)、Q_(be)、Q_(bbe)的变化影响一般;对c_p、b_p、b_(bp)变化影响较小。     

海洋浮游植物粒径等级遥感研究现状与展望

海洋水体中浮游植物粒径等级的差异能反映其功能类型的不同,浮游植物粒径等级的探测对水生态系统中浮游植物功能多样性及浮游植物生物地理化学功能的研究具有极其重要的意义。本文综述当前浮游植物粒径等级的遥感探测算法,阐述各算法的步骤过程及其特点,并分析了优缺点。基于此,针对我国近海及海岸带水体,提出海洋浮游植物粒径等级(phytoplankton size classes,PSCs)遥感研究今后需要开展的工作。     

烟火药机械感度的影响因素分析

烟火药机械感度即摩擦感度、撞击感度的影响因素包括氧化剂的细度与珍珠岩加入量、高氯酸钾中的氯酸盐含量以及铝粉质量等,对其研究分析发现,高氯酸钾及复合氧化剂的细度对烟火药的摩擦感度影响最为明显,为了保证烟火药的安定性,氧化剂的细度还应控制在一个较合理的范围内,也就是180～200目之间。这一领域研究结果,能为高氯酸钾生产企业、复合氧化剂研究以及烟花鞭炮企业生产、贮存、使用,提供必要参考。本期《专家大讲堂》邀请火工与烟花爆竹专家孙德勇,分析讲述烟火药机械感度的影响因素,把脉烟火药安全的奥秘。