基于荧光数据的浮游植物种群与CDOM浓度的探测研究

发布时间：2020-11-14 16:43

　　 浮游植物和有色溶解有机物(chromophoric dissolved organic matter,CDOM)都是海洋环境中监测水质的光学指示物,其探测研究对于理解海洋生物地球化学过程和水生生态系统极具科学意义。针对我国近海水体浮游植物和CDOM荧光特征研究鲜有报道,本研究以黄渤海及东海海域为研究区域,基于现场实测的HS-6P和LIF荧光光谱数据,构建了适于研究区域的6种浮游植物群落及CDOM浓度荧光反演模型,并结合现场原位荧光光谱的表层和剖面数据,深入分析浮游植物群落及CDOM浓度水平和垂向空间分布特征。主要研究结果如下:(1)基于航次现场观测的HS-6P荧光光谱数据,通过深入挖掘6种浮游植物群落与荧光光谱之间的内在关系,提取对应藻种的光谱特征表征因子,最终确定X7波段组合([fl(700)+fl(550)]/[fl(550)/fl(700)])与金藻和硅藻相关性最高,X1波段(即fl(700))与绿藻,隐藻,甲藻和定鞭金藻相关性最高。并且经过四种函数拟合构建了绿藻和金藻线性函数模型,隐藻,甲藻,硅藻和定鞭金藻幂函数模型。通过对各模型进行留一法交叉验证表明反演精度均较高。(2)通过分别分析HS-6P和LIF荧光光谱与CDOM浓度之间的内在关系,利用函数拟合得到两种经验的CDOM荧光反演算法。随后采用现场实测数据对两种模型进行验证,判定系数R~2均大于0.8(p0.001),平均相对误差MRE在24%以内,算法进度较高。其中,LIF模型精度要优于HS-6P模型。此外,本文基于现场实测遥感反射率,通过光谱敏感性分析实验,最终确定以X7=[R_(rs)(443)+R_(rs)(555)]/[R_(rs)(443)/R_(rs)(555)]为最优波段组合构建了CDOM遥感反演算法。最后,本研究通过对比分析基于荧光数据和遥感反射率的CDOM反演算法的反演效果,表明基于荧光数据的CDOM算法反演精度要优于CDOM遥感算法。(3)通过应用现场实测荧光光谱的表层及剖面数据,得到研究区域对应的浮游植物群落及CDOM浓度水平和垂向空间分布图。结果表明:从水平空间分布来看,浮游植物群落在黄渤海区域分布较均匀,且黄海值略高于渤海,靠近长江口附近春季出现大值,黄渤海及东海区域的主导优势藻种通常为硅藻和甲藻。CDOM浓度分布存在明显的区域差异性,渤海CDOM浓度值明显高于黄海,且近岸高于离岸。从垂向空间分布来看,浮游植物在靠近渤海中心的剖面,6种藻类在叶绿素最大层出现高值分布,其中绿藻、甲藻和隐藻浓度高于金藻、硅藻和定鞭金藻。在靠近苏北浅滩处,绿藻、隐藻、甲藻和定鞭金藻在叶绿素最大层显示出高浓度分布,这可能受到富营养化水体区域的影响。冬季CDOM的垂向空间分布均匀,表层包括次表层中CDOM值要低于中低层CDOM空间分布值。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q948.8
【部分图文】：

图 2.1 研究区域航次调查站位分布图2.2 数据获取及处理本文研究数据主要分为现场原位观测数据和 GOCI 卫星影像数据。现场原位观测数据包括黄渤海及东海航次积累的数据集，如下表 2.1 汇总了各个航次时间段，观测仪器，以及观测参数。航次观测数据涉及到剖面数据处理均采用 MATLAB 进行插值，间隔为1 米分辨率的数据，同时选用 2 米的深度数据为表层数据。

日光光谱等 29 日黄渤海 Rrs(λ)，CDO 23 日东海 Chl-a，HPLC，HS-6 291 月黄渤海 Rrs(λ)，CDOM，ChHS-6P 荧光光谱，L 28 日黄渤海 Rrs(λ)，CDOM，ChHS-6P 荧光光 24 日黄渤海 Rrs(λ)，CDOM，ChHS-6P 荧光光据测量荧光光谱测量仪器包括美国HOBILabs公导荧光探测仪 LIF 如图 2.3 所示。

图 2.3 LIF 激光荧光探测仪（来自 Chen 等[65]）首款商业化的多光谱后向散射仪，它能够同时6P 拥有 6 个独立的波段通道（442nm，488nm，5体后向散射系数，同时还拥有 2 个荧光波段通道，其最大测量深度为 500m，且每次在航次观波段通道的荧光测量与其用于后向散射测量的（LED）不断激发紫外波段中的 Chl-a 荧光和m 是由 442nm 处激发，而 CDOM 荧光发射光谱位测量过程中，首先将仪器随水文绞车下降至水表面以下并再次下放（约 0.2m/s 的速度）至谱。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王仁忠,祖元刚,聂绍荃;植物种群生殖生态学研究透视[J];东北师大学报(自然科学版);1999年02期

2 Д.Б.ЗАуголтнова ,邢福;植物种群的监测[J];国外畜牧学(草原与牧草);1995年03期

3 陈泽映,赵仁昌,王金锡,刘长祥,马志贵;王朗自然护区森林植被与环境的初步分析[J];四川林业科技;1988年03期

4 袁志忠,何丙辉;生态位理论及其在植物种群研究中的应用[J];福建林业科技;2004年02期

5 潘红杰;;植物间的相生相克[J];园林科技信息;1996年02期

6 钟章成;植物种群的繁殖对策[J];生态学杂志;1995年01期

7 林益民;;植物种群的性比[J];生态科学;1993年02期

8 余凯;赵传燕;荐圣淇;方书敏;;黄土丘陵区典型植物种群下土壤大孔隙特征及其影响因素研究[J];干旱区资源与环境;2013年06期

9 王文明;扮绿沙漠的“植物种群”[J];草原税务;2002年09期

10 洪锐民,王昱生,黄大明;概论植物种群克隆遗传-生态学的任务、性质和产生与发展[J];生态学报;2004年04期

相关博士学位论文 前6条

1 郭力华;中国热带地区三种匍匐茎无性系植物种群生态学研究[D];东北师范大学;2004年

2 邓建明;水分梯度条件下植物群体调控的异速比例变化规律研究[D];兰州大学;2007年

3 田昌;洪泽湖浮游植物种群结构变化的水环境驱动因子分析[D];山东大学;2015年

4 陈海军;荒漠草原主要植物种群繁殖性状及化学计量特征对载畜率的响应[D];内蒙古农业大学;2011年

5 黎磊;两种植物种群生物量与密度的异速比例关系研究[D];东北师范大学;2013年

6 占布拉;科尔沁草地特征及科尔沁牛牧食行为对放牧制度的响应[D];内蒙古农业大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 凌遵斌;基于荧光数据的浮游植物种群与CDOM浓度的探测研究[D];南京信息工程大学;2019年

2 瓦勒塔;黄土高原典型草原三种植物种群数量特征及对放牧的响应[D];兰州大学;2019年

3 赵瑞白;海南岛野生桫椤科植物种群结构和分布特征研究[D];海南大学;2018年

4 张绪美;典型草原演替中主要植物种群蒸散量的研究[D];内蒙古大学;2005年

5 张萱蓉;海南省万宁市野生保护植物种群特征研究[D];海南大学;2016年

6 高萌;东北两种早春植物种群格局多种测度的比较与分析[D];东北林业大学;2008年

7 梁兴飞;南太湖浮游植物种群季节变化及噬藻体的初步研究[D];浙江大学;2010年

8 陈明华;鄱阳湖洲滩湿地优势植物种群生态位研究[D];南昌大学;2011年

9 尚媛媛;蓝藻降解对大型沉水植物种群生长的影响[D];南京信息工程大学;2013年

10 华楠;植物种群的群体动力学系统[D];江南大学;2012年

本文编号：2883698