长江口及邻近海域有色溶解有机物(CDOM)的光学特性和遥感反演的初步研究

摘要

有色溶解有机物(CDOM)是海洋水色组分之一,认识河口近岸海域CDOM的分布,迁移和转化对于海洋水色遥感具有重要意义,而且有着显著的生物学意义和光谱学意义,其与生物地球化学循环有重要联系。本文以CDOM吸收系数为CDOM浓度的指标,研究长江口和邻近海域的CDOM分布特征及其控制因素,并在此基础上对CDOM的遥感反演应用进行初步研究。
　　 长江淡水中CDOM吸收系数在一年中有明显变化,春季CDOM浓度较低,冬季CDOM浓度最高,光谱斜率的年内变化趋势与吸收系数相反,春季和夏季光谱斜率值高于冬季。吴淞口下游水体受黄浦江汇入影响,吸收系数发生明显变化。一月份所受影响显著,吸收系数升高43.84％,其他月份所受影响在20％左右,因此黄浦江的汇入对于吴淞口下游的长江表层水中溶解有机物的贡献不可忽视。
　　 长江口CDOM浓度从口内向口外递减。2009年春季在东南侧海域CDOM浓度高于东北侧海区。该次调查中发现由北支口口外的CDOM浓度较低,舟山群岛附近存在溶解有机物的高值区域,可能与附近的人类活动和暖寒流交会有关。秋季调查中CDOM吸收系数从河口向外海逐渐降低的趋势不变,与五月份相比,该航次中CDOM浓度的纬向梯度变化率较小。长江口CDOM光谱斜率(Sg的空间分布比较复杂。2008年夏季调查中北槽外断面的CDOM光谱斜率最高,2009年春季调查中在南港外海域Sg最高为0.017nm-1。2009年秋季调查中CDOM光谱斜率的高值区域在长江口外122.5°E的位置,光谱斜率值的整体分布趋势是由长江口向口外逐渐降低。一般的规律是口门海域高于长江口北部海域,后者高于长江口东南侧海域。长江口CDOM浓度与世界其他河口和近海水域相比,处于中等水平,但是Sg的变化梯度较大,显示出长江口CDOM输运过程中物质组成有较大变化。在潮汐河口区,水层结构不稳定,受此影响,长江口CDOM的河口混合行为呈现动态变化,经常出现非保守混合行为。陆源输入是长江口外邻近海域CDOM的主要来源,在口外存在CDOM源,但是CDOM与叶绿素的相关关系不明显,现场生产可能受多种因素影响。
　　 通过对已有CDOM反演模式的研究,试用不同的波段比值组合建立的模型反演了多个时相下长江河口表层CDOM分布情况。根据已有实测数据对结果进行评估,得出两波段比值算法中的反演精度较高的比值组合,并与多波段比值组合模型相比较,最终选择多波段模型进行反演,模型误差约为20％。