基于CDOM吸收系数的长江口DOC浓度反演模型的优化
发布时间：2021-09-02 21:49
卫星遥感的边缘海溶解有机碳（DOC）的时空分布对于厘清区域和全球碳循环具有重要意义。有色溶解有机物（CDOM）吸收系数[ag（λ）]被广泛应用于构建边缘海DOC的卫星反演模型。不同的研究选择不同波长的ag（λ）,而不同波长的选择是否影响DOC反演结果的准确度却未见报导。针对此问题,本文以长江口为例,以2017年冬季、春季和夏季的调查数据为基础,探讨如何选择合适波长的ag（λ）用于优化边缘海DOC的反演模型。首先,通过分析不同波长的ag（λ）和DOC的相关性显示,当波长在250～385 nm时,ag（λ）和DOC浓度呈现良好的线性关系(r2 =0.67±0.01),DOC的均方根误差(RMSE=（25.1±0.5）μmol·L-1)也较小;随着波长的增大,两者之间的相关性急剧减弱,对应的RMSE也急剧增大。因此,DOC的反演宜选择波长小于385 nm的ag（λ）。其次,通过分析ag（λ）随波长...
【文章来源】：中国海洋大学学报(自然科学版). 2020,50(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
长江口海域和采样站位
许多研究表明不仅是355 nm,其它波段的ag(λ)也与DOC浓度之间存在显著的正相关(线性)关系[33-34],但这些线性关系的密切程度可能随波长发生变化。通过类似于图2(c)的线性拟合,图3是从250～600 nm的各个波长下的ag(λ)与DOC浓度的线性(model-2)回归关系的r2值,以及通过线性关系由ag(λ)所估计的DOC浓度的RMSE值。结果显示当波长为250～385 nm时,DOC和ag(λ)的线性相关性较强,其r2值较高且随波长的变化较小(变动幅度0.65～0.68,平均值0.67±0.01),而对应的RMSE值则往往较小(变动幅度24.5到26.6 μmol·L-1,平均值(25.1±0.5) μmol·L-1)。随着波长的增大,r2开始迅速减小,而相应的误差(RMSE)则快速增加。图3 不同波长下的ag(λ)与DOC浓度的线性回归关系的r2(黑色实线)和RMSE(红色虚线)分布图
一般而言,紫外波段的ag(λ)随波长的衰减速度要快于可见光波段[35]。图4以春季航次A6-3站位表层水为例,其可见光波段的ag(λ)通过公式(1)的非线性拟合得出ag(412)=(0.343±0.001) m-1及S=(0.0151±0.000 1) nm-1。以上述参数来估计可见光波段的ag(λ)时,其误差在±0.005 m-1或±1%以内。但是当延伸应用于推导紫外波段的ag(λ),通常引起强烈低估,且低估程度随波长减小而增大,例如对ag(320)、ag(355)和ag(380)分别低估20%、9%和6%。图5 可见光波段的ag(λ)数据拟合公式(1)与观测值的误差的百分比
【参考文献】：
期刊论文
[1]长江口有色溶解有机物光谱特性及其示踪溶解有机碳研究[J]. 胡素征,李桂菊,李奕洁,赵瑞华. 天津科技大学学报. 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]海洋微型生物碳泵储碳机制及气候效应[J]. 焦念志,张传伦,李超,王晓雪,党宏月,曾庆璐,张锐,张瑶,汤凯,张子莲,徐大鹏. 中国科学:地球科学. 2013(01)
[4]长江口CDOM的光谱吸收特征以及DOC物源示踪意义[J]. 陈欣,张霄宇,雷惠. 海洋环境科学. 2012(05)
[5]DOC遥感研究进展——基于全球大河DOC与CDOM保守性特征[J]. 潘德炉,刘琼,白雁. 海洋学报(中文版). 2012(04)
[6]长江口及邻近海域有色溶解有机物（CDOM）的光学特性[J]. 朱伟健,沈芳,洪官林. 环境科学. 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]长江有机碳通量的季节变化及三峡工程对其影响[J]. 林晶,吴莹,张经,杨世伦,朱卓毅. 中国环境科学. 2007(02)
[9]中国区域碳循环研究进展与展望[J]. 戴民汉,翟惟东,鲁中明,蔡平河,蔡卫君,洪华生. 地球科学进展. 2004(01)
本文编号：3379792
【文章来源】：中国海洋大学学报(自然科学版). 2020,50(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
长江口海域和采样站位
许多研究表明不仅是355 nm,其它波段的ag(λ)也与DOC浓度之间存在显著的正相关(线性)关系[33-34],但这些线性关系的密切程度可能随波长发生变化。通过类似于图2(c)的线性拟合,图3是从250～600 nm的各个波长下的ag(λ)与DOC浓度的线性(model-2)回归关系的r2值,以及通过线性关系由ag(λ)所估计的DOC浓度的RMSE值。结果显示当波长为250～385 nm时,DOC和ag(λ)的线性相关性较强,其r2值较高且随波长的变化较小(变动幅度0.65～0.68,平均值0.67±0.01),而对应的RMSE值则往往较小(变动幅度24.5到26.6 μmol·L-1,平均值(25.1±0.5) μmol·L-1)。随着波长的增大,r2开始迅速减小,而相应的误差(RMSE)则快速增加。图3 不同波长下的ag(λ)与DOC浓度的线性回归关系的r2(黑色实线)和RMSE(红色虚线)分布图
一般而言,紫外波段的ag(λ)随波长的衰减速度要快于可见光波段[35]。图4以春季航次A6-3站位表层水为例,其可见光波段的ag(λ)通过公式(1)的非线性拟合得出ag(412)=(0.343±0.001) m-1及S=(0.0151±0.000 1) nm-1。以上述参数来估计可见光波段的ag(λ)时,其误差在±0.005 m-1或±1%以内。但是当延伸应用于推导紫外波段的ag(λ),通常引起强烈低估,且低估程度随波长减小而增大,例如对ag(320)、ag(355)和ag(380)分别低估20%、9%和6%。图5 可见光波段的ag(λ)数据拟合公式(1)与观测值的误差的百分比
【参考文献】：
期刊论文
[1]长江口有色溶解有机物光谱特性及其示踪溶解有机碳研究[J]. 胡素征,李桂菊,李奕洁,赵瑞华. 天津科技大学学报. 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]海洋微型生物碳泵储碳机制及气候效应[J]. 焦念志,张传伦,李超,王晓雪,党宏月,曾庆璐,张锐,张瑶,汤凯,张子莲,徐大鹏. 中国科学:地球科学. 2013(01)
[4]长江口CDOM的光谱吸收特征以及DOC物源示踪意义[J]. 陈欣,张霄宇,雷惠. 海洋环境科学. 2012(05)
[5]DOC遥感研究进展——基于全球大河DOC与CDOM保守性特征[J]. 潘德炉,刘琼,白雁. 海洋学报(中文版). 2012(04)
[6]长江口及邻近海域有色溶解有机物（CDOM）的光学特性[J]. 朱伟健,沈芳,洪官林. 环境科学. 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]长江有机碳通量的季节变化及三峡工程对其影响[J]. 林晶,吴莹,张经,杨世伦,朱卓毅. 中国环境科学. 2007(02)
[9]中国区域碳循环研究进展与展望[J]. 戴民汉,翟惟东,鲁中明,蔡平河,蔡卫君,洪华生. 地球科学进展. 2004(01)
本文编号：3379792
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