亚热带典型海湾水体组分吸收特性研究

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浮游植物、非藻类颗粒以及黄色物质(CDOM)吸收特性是水体重要的固有光学特性,也是建立生物-光学水色遥感反演模型的基本参数。厦门湾和三沙湾是位处福建近海中部和北部的两个亚热带典型海湾,其中厦门湾毗邻九龙江河口,受河流影响显著,三沙湾内有高密度的养殖,湾外则是藻华高发区。了解近海港湾等二类水体固有光学参数的分布特征是评估并构建有效的区域性水色反演算法、推广卫星遥感产品在近海港湾业务化监测应用的重要基础。本文利用现场实测的生物光学数据,分析了这两个典型海湾浮游植物、非藻类颗粒以及CDOM三种吸收系数的时空分布特征,比较了不同水体类型浮游植物、非藻类颗粒物和CDOM吸收系数的异同点,并初步探讨了影响这些时空分布特征及差异的影响因子。研究结果表明:(1)厦门湾总颗粒物吸收以非藻类颗粒吸收为主导,只在665nm附近才是浮游植物吸收占主导。各水体组分的光学特性空间分布差异较大,其中非藻类颗粒吸收系数ad(443)以九龙江河口为最高,西海域次之,同安湾及东南部海域较低;浮游植物吸收系数aph(443)和黄色物质吸收系数ag(443)的分布也是九龙江河口为最高,厦门环岛海域较低。此外,ad(443)和ag(443)都随盐度的增加而减小,且它们与盐度之间存在显著的相关关系,可见,厦门湾水体主要水色组分的光学特性受九龙江径流的影响相当显著。(2)厦门湾非藻类颗粒吸收和CDOM吸收都随波长的增加而呈指数下降,拟合获取的Sd和Sg平均值与多数二类水体海湾的基本相当,九龙江河口区的Sd略高于厦门湾的其它分区,而Sg则低于其它分区。而浮游植物吸收光谱aph在443nm处没有出现显著的吸收峰,只在675nm处有一个由叶绿素a吸收导致的吸收峰。(3)厦门湾各水体组分的光吸收特性有明显的季节变化特征,ap(443)和ad(443)都是秋季最高,夏冬其次,春季最低;而ag(443)在夏季和秋季较高,在冬季和春季较低;aph(443)则是夏季最高,冬季次之,春秋最低。此外,ad(443)与总悬浮物浓度(TSM)在夏、秋和冬季存在显著的相关性;同时,aph(443)和aph(665)的年变化与Chl变化则相当一致,统计表明各季节aph(443)与Chl、aph(665)与Chl彼此间都存在显著的正相关,且aph(665)与Chl的相关性更强。(4)三沙湾及其邻近海域不同水体组分的光吸收特性具有明显的时空变化特征。在三沙湾内的总颗粒物吸收中,12月和5月航次的非藻类颗粒物吸收占绝对的主导地位,大部分波段的比例>90%;ad(443)和ap(443)的季节变化特征类似,即冬季最高,夏季和春季较低。与厦门湾不同的是,ad(443)与盐度不存在显著的相关,却和叶绿素a的变化呈显著的负幂函数相关。三沙湾内的aph(443)和ag(443)季节变化趋势一致,即夏季最大,冬季次之,春季最小;夏季航次中,aph在675nm附近占ap的比例超过了 80%。5月份三沙湾外浮游植物吸收光谱的平均曲线与7月份湾内的极为相似,其aph和Chl明显高于同期的湾内的平均值。此外,三沙湾aph(665)和Chl呈显著的线性相关,R2高达0.9223,同时ag(443)与盐度之间具有显著的负相关。分析还表明,不同的养殖类型对水体各组分光学特性以及叶绿素浓度分布有一定的影响,其中aph(443)和Chl以龙须菜养殖区为最高,大黄鱼养殖区和鲍鱼养殖区最低。ag(443)和ad(443)也具有类似的分布特征。
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