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太阳辐射在维持水体热量收支平衡、水体混合层动力结构以及驱动水生生态系统中的光合作用、光化学反应中起着关键作用。在光学深水中，水下光场的垂直变化是水生生态系统结构和功能的重要因子，光场的涨落将影响藻类的光适应性、种群间的竞争及其生理状态，影响水生生态系统中的能量及物质在有色溶解有机质、非藻类颗粒物、藻类颗粒物、大型水生植物等介质中的流动和分配，进而影响初级生产力及其产品结构。因而以风浪作用明显、底泥易再悬浮、且黄质及非藻类颗粒物的陆源输送丰富、蓝藻水华频发等为特点的大型浅水湖泊水生生态系统可能与水体光场变化有着较密切的联系。所以本文针对大型浅水湖泊中水体光场的变化特征及其变化机理，研究了在大型浅水湖泊中，水下光场能量在藻类颗粒物、非藻类颗粒物、黄质等介质中的分配就流动状况，以及藻类颗粒物对光能利用效率和光量子产量随深度的变化，为研究水下光场对蓝藻水华暴发的可能影响机制及二类水体遥感奠定了基础。
本文针对典型的大型浅水湖泊(太湖)进行了以下方面的研究：风浪对水下光场的几何结构的影响，水下辐照度及漫射衰减系数的随深度及波长的变化及其变化机理：黄质的空间分异及变化机理：针对内陆水体中非藻类颗粒物浓度非常高的特征，改进了颗粒物吸收系数分离的方法：分析了四季中水体中能量谱在不同介质中的分配和流动状况，以及在春季太湖梅梁湾的水体中，藻类颗粒物的光能利用效率及光量子产量随深度的变化特征。研究结果及分析如下：
1、风通过水气交界面的能量交换造成水表波浪，而波浪的法向改变进一步改变入射光线的入射角和折射角，进而改变光场的几何结构。风浪越大，其法向改变程度越大，但光场几何结构的变化同时还受到直射与漫射的比例，直射的天顶角的综合影响。直射天顶角较小的入射辐射，其水体表层下行光场的平均余弦值随风速增大而减小，对直射天顶角较大的入射辐射，风浪反而使得水体表层下行光场的平均余弦呈现随风速增大而增大的趋势：且风速越大，直射比例越高，上述作用越明显；
2、就太湖CDOM的空间分布而言，太湖北部区域入湖河道的输送造成了该区域CDOM的组成类型及浓度区别于太湖南部，且两季北部湾区的CDOM的浓度及其随空间变化相对较大，而CDOM的组成上冬季却较夏季更均匀。冬夏两季不同盛行风引发的风生流，是造成CDOU在太湖呈现不同季节、不同区划的基本原因。
3、水体表面波引起了水下光场较为明显的波动现象，波动振幅最大的深度基本小于20cm左右，远小于海洋中对应的深度；光场波动的传播深度基本小于30cm。水下光场波动程度随深度呈e的负指数衰减。在船体未遮挡直射太阳光时，由船体引起的水体表层的下行光场的相对误差与漫射光的比例呈正相关。
下行漫射衰减系数的波动程度随深度的变化受到水体表面波聚焦、散焦、波浪的振幅及介质散射、吸收的联合影响。在0～60cm处，造成下行漫射衰减系数呈现剧烈的波动现象，甚至出现负值。60cm以下，漫射衰减系数的波动明显趋缓，甚至呈现光场的渐进态特征。在0～60cm处，漫射衰减系数波动程度与水体的吸收特性呈现明显的线性相关性。对不同波长的Kd而言，短波的Kd随水深呈现出相对较大的震荡现象。
4、色素组成及其比例不同是引起藻类间吸收光谱变化的主要原因，因而组成色素不同的藻类种群对光能的不同获取能力是造成大型浅水湖泊中浮游植物种群演替的原因之一，且同一藻种的标准化吸收谱形基本不随其生长状态变化的。蓝藻在620nm的吸收峰使其在水体中较易获取生长所需的光能。硅藻在短波稍强的吸收能力被非藻类颗粒物、黄质所弱化，而其在630nm的吸收峰较低，因而难以成为浅水湖泊中的优势种；绿藻在655nm处的吸收肩峰有利于其对光能竞争。通过纯种藻的标准化吸收谱，能较为成功地对混合藻的吸收谱进行分离，为研究水体中的藻类种群演替提供了一种新的途径。
5、大型浅水湖泊中，非藻类颗粒物浓度较高，基于改进的光谱标准模拟法能相对较好地将藻类颗粒物的吸收系数从总悬浮颗粒物吸收系数中分离出来，与色素提取法相比，藻类颗粒物在440、675nm吸收峰处的吸收系数与叶绿素a的浓度相关性(R2)得到了较为明显的提高。
6、针对全太湖平均而言，水体中的绝大部份光合有效辐射能量主要由黄质和非藻类颗粒物所获取，在短波区域，黄质的吸收贡献基本大于非藻类颗粒物，而在其余波段中，非藻类颗粒物的吸收贡献相对较大。在490nm、676nm左右，藻类颗粒物的吸收贡献谱存在两个主峰区，620nm左右处存在一次峰区，且该次峰在夏秋季尤为明显，春季次之，冬季最小。该介质的吸收贡献谱呈现出较为明显的季节特征，夏季吸收贡献最大达到22.1％、平均为16.4％；秋季最大为18.4％，平均为13.1％；春季最大为15.1％，平均为9.7％；冬季最大为10.1％，平均为6.8％。
由于富含有色溶解有机质及非藻类颗粒物，藻类颗粒物、非光合作用吸光介质与藻类颗粒物共同对竞争光合有效辐射。在春季太湖梅梁湾水体中，藻类颗粒物吸收光能的谱平均量为22％～44％，光量子产量的范围为0.08～0.12[moolo2/mol光子]，表层最低，初始时随深度增加而增加，但到0.6cm以后，趋于稳定。光利用效率的范围为1.5％～32％，其随深度的变化趋势与光量子产量一致。在60cm以上，光并不是藻类颗粒物生长的限制条件，而在60cm以下，由于光的衰减，使得光成为其光合作用的限制性条件。