基于CDOM吸收系數(shù)的長(zhǎng)江口DOC濃度反演模型的優(yōu)化
發(fā)布時(shí)間：2021-09-02 21:49
衛(wèi)星遙感的邊緣海溶解有機(jī)碳（DOC）的時(shí)空分布對(duì)于厘清區(qū)域和全球碳循環(huán)具有重要意義。有色溶解有機(jī)物（CDOM）吸收系數(shù)[ag（λ）]被廣泛應(yīng)用于構(gòu)建邊緣海DOC的衛(wèi)星反演模型。不同的研究選擇不同波長(zhǎng)的ag（λ）,而不同波長(zhǎng)的選擇是否影響DOC反演結(jié)果的準(zhǔn)確度卻未見報(bào)導(dǎo)。針對(duì)此問題,本文以長(zhǎng)江口為例,以2017年冬季、春季和夏季的調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),探討如何選擇合適波長(zhǎng)的ag（λ）用于優(yōu)化邊緣海DOC的反演模型。首先,通過分析不同波長(zhǎng)的ag（λ）和DOC的相關(guān)性顯示,當(dāng)波長(zhǎng)在250～385 nm時(shí),ag（λ）和DOC濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系(r2 =0.67±0.01),DOC的均方根誤差(RMSE=（25.1±0.5）μmol·L-1)也較小;隨著波長(zhǎng)的增大,兩者之間的相關(guān)性急劇減弱,對(duì)應(yīng)的RMSE也急劇增大。因此,DOC的反演宜選擇波長(zhǎng)小于385 nm的ag（λ）。其次,通過分析ag（λ）隨波長(zhǎng)...
【文章來源】：中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,50(06)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)
【部分圖文】：
長(zhǎng)江口海域和采樣站位
許多研究表明不僅是355 nm,其它波段的ag(λ)也與DOC濃度之間存在顯著的正相關(guān)(線性)關(guān)系[33-34],但這些線性關(guān)系的密切程度可能隨波長(zhǎng)發(fā)生變化。通過類似于圖2(c)的線性擬合,圖3是從250～600 nm的各個(gè)波長(zhǎng)下的ag(λ)與DOC濃度的線性(model-2)回歸關(guān)系的r2值,以及通過線性關(guān)系由ag(λ)所估計(jì)的DOC濃度的RMSE值。結(jié)果顯示當(dāng)波長(zhǎng)為250～385 nm時(shí),DOC和ag(λ)的線性相關(guān)性較強(qiáng),其r2值較高且隨波長(zhǎng)的變化較小(變動(dòng)幅度0.65～0.68,平均值0.67±0.01),而對(duì)應(yīng)的RMSE值則往往較小(變動(dòng)幅度24.5到26.6 μmol·L-1,平均值(25.1±0.5) μmol·L-1)。隨著波長(zhǎng)的增大,r2開始迅速減小,而相應(yīng)的誤差(RMSE)則快速增加。圖3 不同波長(zhǎng)下的ag(λ)與DOC濃度的線性回歸關(guān)系的r2(黑色實(shí)線)和RMSE(紅色虛線)分布圖
一般而言,紫外波段的ag(λ)隨波長(zhǎng)的衰減速度要快于可見光波段[35]。圖4以春季航次A6-3站位表層水為例,其可見光波段的ag(λ)通過公式(1)的非線性擬合得出ag(412)=(0.343±0.001) m-1及S=(0.0151±0.000 1) nm-1。以上述參數(shù)來估計(jì)可見光波段的ag(λ)時(shí),其誤差在±0.005 m-1或±1%以內(nèi)。但是當(dāng)延伸應(yīng)用于推導(dǎo)紫外波段的ag(λ),通常引起強(qiáng)烈低估,且低估程度隨波長(zhǎng)減小而增大,例如對(duì)ag(320)、ag(355)和ag(380)分別低估20%、9%和6%。圖5 可見光波段的ag(λ)數(shù)據(jù)擬合公式(1)與觀測(cè)值的誤差的百分比
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]長(zhǎng)江口有色溶解有機(jī)物光譜特性及其示蹤溶解有機(jī)碳研究[J]. 胡素征,李桂菊,李奕潔,趙瑞華. 天津科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[2]The satellite reversion of dissolved organic carbon （DOC） based on the analysis of the mixing behavior of DOC and colored dissolved organic matter: the East China Sea as an example[J]. LIU Qiong,PAN Delu,BAI Yan,WU Kai,CHEN Chen-Tung Arthur,SUN Jun,ZHANG Lin. Acta Oceanologica Sinica. 2013(02)
[3]海洋微型生物碳泵儲(chǔ)碳機(jī)制及氣候效應(yīng)[J]. 焦念志,張傳倫,李超,王曉雪,黨宏月,曾慶璐,張銳,張瑤,湯凱,張子蓮,徐大鵬. 中國(guó)科學(xué):地球科學(xué). 2013(01)
[4]長(zhǎng)江口CDOM的光譜吸收特征以及DOC物源示蹤意義[J]. 陳欣,張霄宇,雷惠. 海洋環(huán)境科學(xué). 2012(05)
[5]DOC遙感研究進(jìn)展——基于全球大河DOC與CDOM保守性特征[J]. 潘德爐,劉瓊,白雁. 海洋學(xué)報(bào)(中文版). 2012(04)
[6]長(zhǎng)江口及鄰近海域有色溶解有機(jī)物（CDOM）的光學(xué)特性[J]. 朱偉健,沈芳,洪官林. 環(huán)境科學(xué). 2010(10)
[7]Nutrient concentrations and fluxes in the Changjiang Estuary during summer[J]. CHEN Hongtao 1 ,YU Zhigang 1 ,YAO Qingzheng 1 ,MI Tiezhu 2 ,LIU Pengxia 1 1 Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology of Ministry of Education,Ocean University of China,Qingdao 266100,China 2 Key Laboratory of Marine Environment Science and Ecology of Ministry of Education,Ocean University of China,Qingdao 266100,China. Acta Oceanologica Sinica. 2010(02)
[8]長(zhǎng)江有機(jī)碳通量的季節(jié)變化及三峽工程對(duì)其影響[J]. 林晶,吳瑩,張經(jīng),楊世倫,朱卓毅. 中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2007(02)
[9]中國(guó)區(qū)域碳循環(huán)研究進(jìn)展與展望[J]. 戴民漢,翟惟東,魯中明,蔡平河,蔡衛(wèi)君,洪華生. 地球科學(xué)進(jìn)展. 2004(01)
本文編號(hào)：3379792
【文章來源】：中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,50(06)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)
【部分圖文】：
長(zhǎng)江口海域和采樣站位
許多研究表明不僅是355 nm,其它波段的ag(λ)也與DOC濃度之間存在顯著的正相關(guān)(線性)關(guān)系[33-34],但這些線性關(guān)系的密切程度可能隨波長(zhǎng)發(fā)生變化。通過類似于圖2(c)的線性擬合,圖3是從250～600 nm的各個(gè)波長(zhǎng)下的ag(λ)與DOC濃度的線性(model-2)回歸關(guān)系的r2值,以及通過線性關(guān)系由ag(λ)所估計(jì)的DOC濃度的RMSE值。結(jié)果顯示當(dāng)波長(zhǎng)為250～385 nm時(shí),DOC和ag(λ)的線性相關(guān)性較強(qiáng),其r2值較高且隨波長(zhǎng)的變化較小(變動(dòng)幅度0.65～0.68,平均值0.67±0.01),而對(duì)應(yīng)的RMSE值則往往較小(變動(dòng)幅度24.5到26.6 μmol·L-1,平均值(25.1±0.5) μmol·L-1)。隨著波長(zhǎng)的增大,r2開始迅速減小,而相應(yīng)的誤差(RMSE)則快速增加。圖3 不同波長(zhǎng)下的ag(λ)與DOC濃度的線性回歸關(guān)系的r2(黑色實(shí)線)和RMSE(紅色虛線)分布圖
一般而言,紫外波段的ag(λ)隨波長(zhǎng)的衰減速度要快于可見光波段[35]。圖4以春季航次A6-3站位表層水為例,其可見光波段的ag(λ)通過公式(1)的非線性擬合得出ag(412)=(0.343±0.001) m-1及S=(0.0151±0.000 1) nm-1。以上述參數(shù)來估計(jì)可見光波段的ag(λ)時(shí),其誤差在±0.005 m-1或±1%以內(nèi)。但是當(dāng)延伸應(yīng)用于推導(dǎo)紫外波段的ag(λ),通常引起強(qiáng)烈低估,且低估程度隨波長(zhǎng)減小而增大,例如對(duì)ag(320)、ag(355)和ag(380)分別低估20%、9%和6%。圖5 可見光波段的ag(λ)數(shù)據(jù)擬合公式(1)與觀測(cè)值的誤差的百分比
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]長(zhǎng)江口有色溶解有機(jī)物光譜特性及其示蹤溶解有機(jī)碳研究[J]. 胡素征,李桂菊,李奕潔,趙瑞華. 天津科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[2]The satellite reversion of dissolved organic carbon （DOC） based on the analysis of the mixing behavior of DOC and colored dissolved organic matter: the East China Sea as an example[J]. LIU Qiong,PAN Delu,BAI Yan,WU Kai,CHEN Chen-Tung Arthur,SUN Jun,ZHANG Lin. Acta Oceanologica Sinica. 2013(02)
[3]海洋微型生物碳泵儲(chǔ)碳機(jī)制及氣候效應(yīng)[J]. 焦念志,張傳倫,李超,王曉雪,黨宏月,曾慶璐,張銳,張瑤,湯凱,張子蓮,徐大鵬. 中國(guó)科學(xué):地球科學(xué). 2013(01)
[4]長(zhǎng)江口CDOM的光譜吸收特征以及DOC物源示蹤意義[J]. 陳欣,張霄宇,雷惠. 海洋環(huán)境科學(xué). 2012(05)
[5]DOC遙感研究進(jìn)展——基于全球大河DOC與CDOM保守性特征[J]. 潘德爐,劉瓊,白雁. 海洋學(xué)報(bào)(中文版). 2012(04)
[6]長(zhǎng)江口及鄰近海域有色溶解有機(jī)物（CDOM）的光學(xué)特性[J]. 朱偉健,沈芳,洪官林. 環(huán)境科學(xué). 2010(10)
[7]Nutrient concentrations and fluxes in the Changjiang Estuary during summer[J]. CHEN Hongtao 1 ,YU Zhigang 1 ,YAO Qingzheng 1 ,MI Tiezhu 2 ,LIU Pengxia 1 1 Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology of Ministry of Education,Ocean University of China,Qingdao 266100,China 2 Key Laboratory of Marine Environment Science and Ecology of Ministry of Education,Ocean University of China,Qingdao 266100,China. Acta Oceanologica Sinica. 2010(02)
[8]長(zhǎng)江有機(jī)碳通量的季節(jié)變化及三峽工程對(duì)其影響[J]. 林晶,吳瑩,張經(jīng),楊世倫,朱卓毅. 中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2007(02)
[9]中國(guó)區(qū)域碳循環(huán)研究進(jìn)展與展望[J]. 戴民漢,翟惟東,魯中明,蔡平河,蔡衛(wèi)君,洪華生. 地球科學(xué)進(jìn)展. 2004(01)
本文編號(hào)：3379792
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