香港近海水体光学特性分析及色素浓度反演模式研究

香港近海大约1800平方公里，海岸带水体与旅游娱乐、水产养殖、工业用冷却水源、废水排放以及航运等密切相关。香港近海水体成分复杂，海域东部为半封闭海湾，叶绿素浓度较高，较易发生赤潮；海域西部属于河口环境，是珠江入海区域。由于水体光学特性受多种因素影响，了解海域水质特征并发展适合于海域的生物光学算法，对香港近海水质生态环境保护及海域的综合开发利用是非常必要的。针对本研究海域，本文主要进行水体光学特性分析及色素浓度反演模式研究，希望对水下光学分析及反演算法发展有所贡献。 根据2001年3月－5月在香港临近海域现场调查取得的实测资料，本文对该海域水体吸收光谱进行分析，讨论了总悬浮物浓度TSM，叶绿素a浓度与总颗粒物吸收光谱、浮游植物色素吸收光谱及非色素颗粒吸收光谱之间的系列关系；开发了该海域叶绿素a浓度与色素吸收系数aph(λ)的经验模型，且具有良好的相关性；拟合出黄色物质和非色素颗粒吸收光谱斜率经验值，经验证效果良好。 此外，本文分别用剖面数据外推方法及水体光谱模拟方法完成对水下表面遥感反射率光谱的推导。将外推结果与模拟结果进行比较，模拟光谱效果较好，但在绝对数量值上模拟值较外推值稍低。 水体组分反演模式方面，本文建立了反演低浓度区域叶绿素a浓度的半分析算法，在研究区域反演结果与实测值相比平均相对误差约在45%以内；利用Lee提出的准分析算法模式进行水体总悬浮物吸收系数的反演试验，试验结果与实测值相比有较大误差，误差主要来源于缺少实测散射数据，难以得到适合该海区的散射模型；最后对OC2和OC4经验算法在该海域进行验证，由于有限的数据集，还难以将算法区域化。