中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2-YW-215)
- 作品数：15 被引量：119H指数：8
- 相关作者：曹文熙周雯王桂芬孙兆华赵俊更多>>
- 相关机构：中国科学院中国科学院研究生院国家海洋局第二海洋研究所更多>>
- 发文基金：中国科学院知识创新工程重要方向项目国家自然科学基金国家高技术研究发展计划更多>>
- 相关领域：天文地球机械工程理学环境科学与工程更多>>
- 由吸收系数和粒度分布计算浮游植物的散射光谱特征被引量：23
- 2008年
- 散射特性在水色卫星遥感模式的开发、水下光辐射传输、优势藻光谱特征的提取以及赤潮监测等方面有着重要的应用价值。在假定藻细胞为均匀球形结构的条件下,建立了浮游植物的散射正演模型。模型输入参量为实际测量的藻细胞吸收系数和粒度分布,输出参量为浮游植物的散射效率和吸收效率光谱。对短伪海链藻和威氏海链藻进行实验,模拟结果与实验结果的比较发现:该模型估算得到的散射光谱能与实验的散射光谱得到很好的吻合,两种藻的模拟散射效率相对实验散射效率的误差分别为7%和10.6%,吸收效率的误差分别为7.4%和13.4%。模拟与实验结果的吻合表明,由吸收系数和粒度分布可以模拟出藻类的散射光谱特性,单细胞近似球形藻类散射正演模型可行。
- 周雯曹文熙李彩孙兆华王桂芬赵俊
- 关键词：海洋光学散射光谱浮游植物
- 基于长光程技术的痕量海水营养盐自动分析仪的设计与测试被引量：9
- 2008年
- 海水中可溶性的营养盐浓度是海洋监测的常规项目之一;大洋水体中的营养盐含量很低,使用传统的分光光度计难于定量测量。文章基于液芯波导长光程技术,设计了高灵敏度的痕量海水营养盐光谱分析仪。分析仪以1.02 nm的光谱分辨率实现350-900 nm光谱范围的水样吸光度连续光谱测量,并由嵌入式PC104微机自动实现了水样采集、吸光度测量和数据分析的功能。针对亚硝酸盐的测试实验结果表明,仪器检出限达到nmol·L^-1的量级,比传统分光光度计的检测限提高了三个量级,且显色反应时间可缩短到3 min,能适用于大洋水体中营养盐的现场痕量分析。
- 孙兆华曹文熙赵俊李彩周雯
- 关键词：自动分析仪长光程营养盐
- 基于光谱相关关系的海水总悬浮颗粒物吸收光谱的分解被引量：5
- 2009年
- 基于吸收光谱相关关系建立了一种海水总颗粒物吸收光谱(ap(λ))分解模型,利用有约束的非线性优化算法实现了浮游植物(aph(λ))和非藻类颗粒物吸收光谱(aNAP(λ))的分离。采用2004年南海北部航次调查水体的实测数据分析发现,在短波波段(aph(λ))可以较好地表示为aph(443)的二次多项式形式,aNAP(λ)遵循普遍的指数衰减规律。基于这种光谱变化规律本文建立了ap(λ)分解模型,并采用2005年同一海区实测数据进行验证,发现模型计算光谱与实测数据有较好的相似性,在主要的吸收波段如443,490和683 nm处的平均相对偏差值在17%以内,两者之间线性关系拟合的决定系数(R2)均在0.97以上,斜率接近于1.0。与现有的分解方法相比,该模型具有明显的区域优势,这种基于光谱相关关系的分解思想可进一步应用于水色遥感信息的反演和海水总吸收系数的分解。
- 王桂芬曹文熙杨顶田赵俊
- 关键词：悬浮颗粒物南海北部
- 南沙群岛西部海域两柱状沉积物中碳和氮的分布和来源特征及埋藏通量估算被引量：12
- 2008年
- 对位于南沙群岛海域西部近大陆架-残留沉积区(NS01站)和深海沉积区(NS02站)的2个沉积物柱状样进行了研究,测定了它们的粒度组成、CaCO3含量、总有机碳含量(TOC)、总碳含量(TC)、总有机物含量(TOM)和总氮含量(TN),估算了它们的埋藏通量及陆/海源TOC和TN的相对含量。结果表明,该海域沉积物主要是粒径小于63μm的细粒度组分,粒度组成随深度的变化很小。沉积物粒度不是控制CaCO3含量、TOC、TC、TOM、TN和TOC/TN垂向变化的主要因素。NS01站CaCO3含量、TOC、TC、TOM和TN的含量及埋藏通量均低于NS02站。NS01站TOC/TN随深度的变化主要受控于TN的变化,而NS02站则主要受控于TOC的变化。2个研究站位的TOC和TN均以海洋自生为主,NS01站沉积物中海洋自生TOC和TN的平均值分别为53.2%和81.4%,NS02站沉积物中海洋自生TOC和TN的平均值分别为64.5%和87.7%。
- 高学鲁陈绍勇马福俊党爱翠龙爱民
- 关键词：柱状沉积物
- 海水中矿物质颗粒吸收和散射特性Mie理论分析被引量：19
- 2008年
- 利用Mie理论模型对不同粒径分布和复折射率的矿物质颗粒吸收和散射特性进行了模拟计算。颗粒的衰减和散射效率随着参数ρ的增大呈现出振幅依次减小的一系列有规则的振荡变化,而吸收效率则随着ρ的增加而增大;随着颗粒吸收性的增强,散射效率和吸收效率随着ρ的增大最终都将趋近极限值1。对于矿物质颗粒群,颗粒群的粒度分布变化对散射和后向散射特性影响很大,小粒径粒子对散射和后向散射的贡献比较大;折射率实部以及虚部变化对散射特性均有影响,颗粒的吸收性越强,则散射会相应地减弱;粒度分布以及折射率虚部对吸收系数也存在较大的影响,但是折射率实部对吸收系数的影响不大。
- 周雯曹文熙李彩
- 关键词：海洋光学MIE理论散射特性
- 海洋高光谱辐射实时观测系统的研制被引量：21
- 2009年
- 研制了海洋水色高光谱辐射实时观测系统。该系统主要包括用于现场测量海面与海水近表层上行辐亮度和下行辐照度的高光谱光纤辐射计,装载高光谱光纤辐射计及其它辅助设施的海上观测平台,数据采集、实时通讯的控制系统。采用6通道光纤光谱仪解决了多参数测量同步性问题,通过自动调整光谱仪CCD积分时间提高其测量的动态范围;采用光纤光谱仪减小了光接收器的体积,减小了自阴影效应的影响;采用防污染装置解决了光学探头水下防污染问题。对系统的性能进行了室内测试及近海36 d试验。结果表明,光学系统零漂误差小于±5%,光学系统稳定可靠;浮标性能可很好地满足水下光辐射测量对浮标体姿态和稳定性的要求;控制系统的数据采集和通讯可靠有效。
- 杨跃忠曹文熙孙兆华王桂芬
- 关键词：海洋光学浮标水色遥感
- 基于shifrin变换反演粒度分布的理论分析被引量：6
- 2007年
- 理论上验证了shifrin变换粒度反演算法。采用Fraunhofer衍射理论计算前向散射光强,并利用shifrin变换进行了粒径反演。模拟结果发现,shifrin变换算法能够反演出被测单一或多分散颗粒群的粒径峰值位置,且随着接收CCD像元总数的增加,反演的准确度也会增大,但是在被反演的峰值周围会存在一定数量的小峰。随着接收衍射角的增大,也能相应地增大反演的粒径范围。中心涂黑一定数目的CCD像元并不会对反演结果造成很大的影响。
- 周雯曹文熙孙兆华
- 关键词：粒径测量MIE理论
- 基于浮游植物吸收光谱提取粒径参数被引量：6
- 2010年
- 在南海北部、大亚湾及珠江口3个不同水体生物-光学数据的基础上,研究了浮游植物粒径结构的变化特征,建立了基于浮游植物吸收光谱提取的浮游植物粒径参数(S)的混合光谱模型。南海海区不同的水体环境下浮游植物的粒级结构有着很大的差异:在河口和沿岸水体小型浮游植物占优势,在外海水体微微型浮游植物占优势。浮游植物粒径参数随小型浮游植物增多而减少,随微微型浮游植物增多而增大。叶绿素a浓度从外海到沿岸逐渐增大,浮游植物粒径参数随叶绿素a浓度的增大而减小,它们之间呈幂函数关系。结果表明,利用混合光谱模型得到的浮游植物粒径参数与南海海区不同水体的生物-光学特征(粒级结构Rpico和Rmicro、粒级指数SI、叶绿素a浓度)有一定的相关性。具体的相关性表示为:S与粒级结构(Rpico和Rmicro)存在一定的关系,与小型浮游植物和微微型浮游植物之间的线性相关系数分别是0.55和0.65;S与浮游植物粒级指数(SI)有较好的线性关系,相关系数是0.57;S与叶绿素a浓度呈幂函数关系,相关系数是0.64。这个混合光谱模型为从光学参数反演浮游植物种群的生态学信息提供了有效的手段,同时又可用于分析浮游植物优势粒径结构对光学特性的影响。
- 梁少君曹文熙王桂芬周雯赵俊孙兆华
- 光纤光谱仪的研制及其在海水营养要素检测中的应用被引量：3
- 2010年
- 基于交叉非对称的czerny-Turner结构,研制了一种微型光纤光谱仪,采用光栅分光、线阵CCD探测光,基于复杂可编程逻辑器件及PC104设计CCD数据采集电路,采样结果通过PC104总线上传至PC104工控机,光谱仪及数据采集电路集成为一光谱仪模块,约为96mm(宽)×104mm(长)×18mm(高),该模块与PC104工控机之间通过PC104总线以"针"和"孔"形式层叠连接,在具有体积小、功耗低、采样速度快等优点的同时还具有极好的抗震性,非常适合于野外恶劣工作环境下的在线使用。将其应用于海水中铁等痕量元素及营养盐在线检测仪,试验结果良好。
- 李彩曹文熙程远月孙兆华杨跃忠
- 关键词：PC104营养元素
- 基于南海北部海区浮游植物吸收光谱斜率变化的粒级结构反演被引量：8
- 2010年
- 浮游植物的粒级结构是一个重要的生物参数。基于南海北部海区不同水体环境下测量的生物光学数据,作者深入研究了粒级结构对浮游植物吸收光谱的影响。结果表明,选择443和510nm波段计算得到的浮游植物光谱斜率S对粒级结构的变化具有较高的敏感性,其随着小型浮游植物比例的增大呈不断增加的趋势。S与水体叶绿素a浓度、浮游植物吸收系数(aph(443))之间表现出明显的正相关特征。以40%为界对不同粒级浮游植物的优势进行定义,发现在S与叶绿素a浓度、aph(443)的关系分布中小型(Micro)和微微型(Pico)浮游植物占据优势的水体表现出较为明显的分界,叶绿素a浓度和aph(443)分别在0.70mg·m-3和0.05m-1附近,相应的S在0.0004(m·nm)-1左右。基于实测数据建立的遥感反射率蓝绿波段比值与S之间的统计关系,决定系数高达0.91,为从水色遥感数据反演浮游植物粒级结构提供了重要手段。
- 王桂芬曹文熙周雯梁少君杨跃忠赵俊
- 关键词：粒级结构
