【摘要】： 黃海是西太平洋上一個半封閉的陸架淺海,陸源影響嚴(yán)重;在黃海環(huán)流系統(tǒng)的作用下,懸浮物質(zhì)分布具有顯著的區(qū)域性與季節(jié)性特征,絕大部分海域?qū)俚湫偷亩愃w。本文首先利用SOLAS第一航次在整個黃海的現(xiàn)場觀測資料,分析了研究海區(qū)光合有效輻射PAR的衰減特征及PAR在水體中衰減的影響因素;然后在觀測資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合黃海海區(qū)生物光學(xué)模型的歷史數(shù)據(jù),利用水體中的光傳輸模式AOMC,進一步模擬了黃海不同海區(qū)光在水體中的衰減特征,探討了影響光傳輸?shù)闹饕p因子及其與光學(xué)特性量的關(guān)系,具體結(jié)論如下: (1)黃海海區(qū)生物光學(xué)特征:①黃海海域的濁度與葉綠素a濃度分布具有明顯的區(qū)域性差異,濁度在黃海北部成山頭附近的近岸水域為高值區(qū),黃海中部與南部離岸水域為低值區(qū);葉綠素a濃度[Chl-a]在整個海域較低,基本上隨深度分布均勻,黃海南部水體中的[Chl-a]要高于北黃海,近岸水體高于離岸水體。②濁度反映水體中總懸浮顆粒物的含量,與葉綠素a濃度的相關(guān)不明顯,表明非藻類的懸浮粒子是引起濁度增大的主要貢獻來源。③在真光層深度以上,光合有效輻射PAR隨深度以及積分濁度IT的衰減呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系,在大多數(shù)站位的相關(guān)性顯著(R2≥0.98);線性回歸與指數(shù)回歸法分別計算的KT(PAR)和KO(PAR)兩者一致性較好,除了在離岸深水區(qū)的Gp站,相對差△=12.3%,其他站位的△均低于10%,表明PAR隨深度衰減的指數(shù)率模式更適用于近岸淺水區(qū)。④PAR衰減系數(shù)K_d(PAR)存在分層結(jié)構(gòu),分別為近表面2m處的極大值層與20-30m處的漸進層。⑤不同站位影響光衰減的主要因子不同,具有一定的區(qū)域性特征。K_d(PAR)在大多數(shù)站位與[Chl-a]無明顯相關(guān)性,隨濁度的增加而增大,呈一定的正相關(guān)性,說明這些水體中的浮游植物不是影響光傳輸?shù)闹饕p因子,主要光衰減因子為非藻類的懸浮粒子;而在某些近岸站,K_d(PAR)與濁度、葉綠素a濃度的相關(guān)均不明顯,影響光傳輸?shù)囊蜃訌?fù)雜。 (2)利用水體光傳輸模式AOMC,在進行準(zhǔn)確性必要驗證的基礎(chǔ)上,對黃海海區(qū)的光學(xué)衰減特征進行了模擬,研究結(jié)果表明:①在多數(shù)站位,AOMC模式模擬計算的平均PAR衰減系數(shù)K_(dM)(PAR)與實測數(shù)據(jù)計算的平均PAR衰減系數(shù)K_(dO)(PAR)具有很高的一致性,相對差控制在20%。②K_(dM)(PAR)隨深度的變化規(guī)律與觀測結(jié)果K_(dO)(PAR)相似,出現(xiàn)分層結(jié)構(gòu);近表層(1-4m),模擬值與觀測值差別較大,在4m深度以下到真光層深度處,多數(shù)站位的K_(dM)(PAR)值與K_(dO)(PAR)值接近,差別很小,這是因為在表層4m以上PAR的觀測值受船體陰影以及表面波浪的影響較大,從而在計算K_(dO)(PAR)時產(chǎn)生了一定了誤差,造成模擬值與觀測值差別較大,在4m以下,PAR衰減系數(shù)K_d(PAR)受環(huán)境光場的影響較小,受水體中成分的影響較大,因而模擬值與觀測值接近。③指數(shù)率模型反演PAR值與實測PAR值在各深度上比較一致,相對差最大不超過45%,表明指數(shù)律模型中使用的K_(dM)(PAR)準(zhǔn)確性較高。④光從大氣中傳輸進入懸浮粒子含量高的黃海水體中時,下行輻照度的光譜性質(zhì)發(fā)生改變,隨水深增加,輻照度光譜峰值從大氣中的藍(lán)光區(qū)右移到了水體中的綠光區(qū)。⑤模式的敏感性分析表明,非藻類的懸浮粒子是影響黃海海區(qū)光傳輸?shù)闹饕蛩?非藻類粒子對海水中光的衰減作用相當(dāng)于其他物質(zhì)作用的總和,在PAR衰減系數(shù)中占53.3%,其次是浮游植物。⑥非藻類的懸浮粒子對光譜的影響主要集中在波長小于600nm的短波區(qū)間,與其他光傳輸影響因子相比,非藻類粒子的物質(zhì)種類與濃度變化更容易影響光的傳輸特征,從而導(dǎo)致水體中的光量與光場性質(zhì)的改變,對海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。⑦黃海的光學(xué)衰減特征具有顯著的區(qū)域性差異,在同一深度處,北黃海的光譜輻照度值低于南黃海,近岸水域低于離岸水域,PAR衰減系數(shù)的平均值K_d(PAR),在北黃海最大(0.298m-1),依次是近岸水域(0.276 m~(-1))、離岸水域(0.201 m~(-1)),南黃海最小(0.175 m~(-1)),在一定程度上反映了影響光傳輸主要因子的分布特征。⑧目前生態(tài)模式中使用的光學(xué)模型將K_d(PAR)簡單表示為純水與浮游植物的衰減系數(shù)和,該光學(xué)模型在非藻類粒子是光衰減主要因子的黃海中不適用,本文利用AOMC模式并結(jié)合實測資料,建立了濁度與K_d(PAR)的簡單參數(shù)化表達(dá)式,為光學(xué)模型在海洋生態(tài)模式中的應(yīng)用提供了參考。
【圖文】：

6圖1.3-1 輻射傳輸正問題與遙感算法反問題劃分示意圖由于大氣和海洋中光學(xué)活性物質(zhì)的數(shù)量及其光學(xué)特性的可變性，，因此使用數(shù)值模式對光場進行模擬時，需要考慮到兩個方面：一是模式中要考慮應(yīng)用所涉及的全部輻射過程，二是模式的計算效率要高。模式之間的不同主要在于求解輻射傳輸方程使用的數(shù)學(xué)方法，以及對海表邊界條件的處理。描述單色輻射在平行平面散射介質(zhì)如大氣和海洋系統(tǒng)中傳輸?shù)幕痉匠虨閇58]：P(,,,,)I(,,)ddQ(,,)4I(,,)ddI(,,)20110τμ μ τμ μ τμ πωτμ ττμ μπ= ′′′′′′ ∫∫ 其中， I (τ ,μ, )為光學(xué)厚度為τ 的高度上，沿極角余弦μ 、方位角為 方向的輻射強度，0ω 為單次散射反照率

-2太陽輻射入射與出射方向的幾何圖
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：X55

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 熊文;錢新;葉瑞;王炳權(quán);;基于生態(tài)模型的太湖藍(lán)藻生長因子解析[J];湖泊科學(xué);2012年05期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 邱國強;春季黃海水體太陽輻射傳輸及加熱率空間分布特征[D];中國海洋大學(xué);2010年

本文編號：2696899