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浮游植物粒级结构的原位测量 被引量:1
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作者 曹文熙 孙兆华 +2 位作者 李彩 周雯 许占堂 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期764-770,共7页
浮游植物粒级通常采用采集水样的分级叶绿素法来测定,比较费时且难以实现剖面连续测量。本文提出了一种基于测定海水光吸收来反演浮游植物粒级结构的原位测量系统。该测量系统硬件主要由高稳定光源、光学窗口、样品管、光纤高精度微型... 浮游植物粒级通常采用采集水样的分级叶绿素法来测定,比较费时且难以实现剖面连续测量。本文提出了一种基于测定海水光吸收来反演浮游植物粒级结构的原位测量系统。该测量系统硬件主要由高稳定光源、光学窗口、样品管、光纤高精度微型光谱仪、数据采集系统等组成。测量数据基于遗传算法来分析浮游植物粒级结构。海上初步试验结果表明,该仪器能够测定水下300 m之内的浮游植物粒级结构,实现1 m剖面分辨率的连续测量,尤其适用于分析50~80m深度叶绿素最大值层的浮游植物粒级结构变化,在未来海洋浮游植物粒级结构测定中有良好的应用前景。 展开更多
关键词 浮游植物粒级结构 原位测量 海水光吸收 光谱分析
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基于支持向量机模型反演浮游植物粒级结构 被引量:2
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作者 姚林杰 曹文熙 +4 位作者 王桂芬 许占堂 胡水波 周雯 李彩 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期37-47,共11页
文章采用支持向量机模型反演浮游植物的粒级结构。模型的输入量为浮游植物的吸收光谱、总叶绿素a浓度值。将该模型分别应用于南海数据集和NASA bio-Optical Marine Algorithm Dataset(NOMAD)全球大洋数据集。以浮游植物的吸收光谱做为... 文章采用支持向量机模型反演浮游植物的粒级结构。模型的输入量为浮游植物的吸收光谱、总叶绿素a浓度值。将该模型分别应用于南海数据集和NASA bio-Optical Marine Algorithm Dataset(NOMAD)全球大洋数据集。以浮游植物的吸收光谱做为输入向量时,南海数据集和NOMAD数据集反演微微型(pico)、微型(nano)和小型(micro)粒级浮游植物的平均绝对误差(APD)分别是46.1%、61.6%、55.0%和36.3%、44.6%、43.3%;决定系数(R2)分别为0.604、0.423、0.491和0.460、0.702、0.829。以浮游植物的吸收光谱和总叶绿素a浓度值做为输入向量时,南海数据集和NOMAD数据集反演pico、nano和micro粒级的平均绝对误差分别是19.2%、31.9%、31.6%和35.3%、35.4%、38.2%;决定系数分别为0.837、0.805、0.600和0.713、0.758、0.810。结果显示以吸收光谱和总叶绿素a浓度值作为输入变量的反演精度,比以吸收光谱作为输入变量的反演精度高。由此看出支持向量机模型对于两个数据集的反演结果很理想,该模型的提出为多光谱遥感反演浮游植物的粒级结构提供一个重要手段。 展开更多
关键词 吸收光谱 浮游植物粒级结构 支持向量机 叶绿素A
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基于船载走航观测高光谱颗粒物吸收系数反演浮游植物粒级结构 被引量:1
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作者 王桂芬 徐文龙 +2 位作者 周雯 许占堂 曹文熙 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期50-61,共12页
利用高光谱监测数据反演浮游植物种群组成是当前海洋光学和水色遥感的研究热点。文章采用大西洋经向断面航次中走航式观测系统测量的海水总颗粒物吸收光谱数据,尝试建立了两种模型对浮游植物粒级结构(Phytoplankton size class,简称PSC... 利用高光谱监测数据反演浮游植物种群组成是当前海洋光学和水色遥感的研究热点。文章采用大西洋经向断面航次中走航式观测系统测量的海水总颗粒物吸收光谱数据,尝试建立了两种模型对浮游植物粒级结构(Phytoplankton size class,简称PSC)进行反演和比较讨论。一类模型是基于总颗粒物吸收光谱高斯分解获得的典型波段高斯带强度与色素浓度之间的关系,建立了偏最小二乘回归模型(Partial Least Squares regression model,简称PLS回归模型);另一类模型是采用长波波段吸收基线高度推算海水总叶绿素a浓度,进而根据Brewin等(2010)生物量算法推算PSC的三组分模型(简称三组分模型)。模型比较验证结果显示,两类模型对海水总叶绿素浓度的反演都有较高的精度,相对偏差ME在15%左右;对于三个粒级浮游植物对应的叶绿素浓度(Pico级C_p, Nano级C_n, Micro级C_m)的反演效果也相当, PLS回归模型反演的ME分别为28.4%、31.9%和41%,三组分模型反演的ME分别为31%、35.9%、37.7%。研究结果初步表明了采用高光谱吸收系数反演浮游植物种群结构的潜在优势,可为不同海域走航式高光谱观测系统的推广应用提供思路。 展开更多
关键词 浮游植物粒级结构 高光谱 颗粒物吸收系数 船载走航观测
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2011年春夏季黄、东海浮游植物粒级结构 被引量:12
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作者 孙晓霞 任琳琳 +3 位作者 郑珊 文斐 赵永芳 孙松 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期419-428,共10页
通过2011年4月和8月利用"科学三号"考察船在黄、东海海域开展的春、夏季综合调查,研究了黄、东海浮游植物粒级结构的分布格局及其时空变动规律,探讨重要环境因子的变动对浮游植物粒级结构的影响。结果表明,春季表层水体中小... 通过2011年4月和8月利用"科学三号"考察船在黄、东海海域开展的春、夏季综合调查,研究了黄、东海浮游植物粒级结构的分布格局及其时空变动规律,探讨重要环境因子的变动对浮游植物粒级结构的影响。结果表明,春季表层水体中小型、微型和微微型粒级叶绿素a浓度的范围分别为0—4.36、0.02—2.27、0—2.66mg/m3,平均叶绿素a的浓度分别为0.56、0.31和0.14mg/m3,对叶绿素a总量的贡献率分别为55.4%、30.8%和13.8%。夏季表层由大至小3个粒级浮游植物叶绿素a浓度范围分别为:0—6.78、0—2.59、0—0.86mg/m3,平均叶绿素a含量依次为0.50、0.24和0.07mg/m3,对叶绿素a总量的贡献率分别为61.8%、30.1%和8.1%。春季小型浮游植物叶绿素a浓度的垂直分布较为均匀,微型和微微型浮游植物浓度随深度增加呈现逐渐下降趋势。夏季叶绿素a浓度出现明显分层现象,10m层以上小型和微型浮游植物浓度较高,10m层之下浓度迅速降低。微微型浮游植物浓度在不同水层都保持较低水平。受黄、东海不同季节水团影响而引起的温、盐以及营养盐分布格局的变化是影响黄、东海浮游植物粒级结构组成的重要因素。 展开更多
关键词 东海 浮游植物 粒级结构
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黄海冷水团水域浮游植物群落粒级结构的季节变化 被引量:12
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作者 傅明珠 孙萍 +2 位作者 王宗灵 李艳 李瑞香 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期120-129,共10页
根据2006—2007年度4个季节航次的实测资料,分析了黄海冷水团水域浮游植物叶绿素及其粒级结构的时空分布特征及季节变化规律,结果表明,在研究海域30 m以浅叶绿素总量的平均含量从高到低的顺序为:春季的(1.01 mg/m3)、夏季的(0.81 mg/m3... 根据2006—2007年度4个季节航次的实测资料,分析了黄海冷水团水域浮游植物叶绿素及其粒级结构的时空分布特征及季节变化规律,结果表明,在研究海域30 m以浅叶绿素总量的平均含量从高到低的顺序为:春季的(1.01 mg/m3)、夏季的(0.81 mg/m3)、秋季(0.72 mg/m3)、冬季(0.68 mg/m3);在叶绿素浓度大于1 mg/m3和小于1 mg/m3的区域浮游植物粒级结构差异较大,在整个研究海域,粒径较小的微型和微微型浮游植物对总生物量的贡献始终占主导(>65%),粒径较大的小型浮游植物在冬季和春季贡献率相对较高;从季节尺度看,浮游植物的平均粒级指数从大到小的顺序为:春季的(15.47μm),冬季的(11.08μm),秋季的(8.61μm),夏季的(6.52μm);尽管不同季节水文和化学环境差异显著,但是不同粒径浮游植物的贡献率随总生物量的变化表现出一致性的规律。对环境因子与叶绿素分布的相关分析表明,浮游植物的生长在夏季主要受到营养盐来源的限制,冬季主要受到水体混合引起的光照限制,秋季可能受到磷酸盐和水体混合的共同限制。浮游植物粒级结构的分布格局主要是由各组分在不同环境中的资源竞争优势决定的。 展开更多
关键词 黄海冷水团 叶绿素 浮游植物粒级结构
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琼东水体后向散射系数与浮游植物生物量的关系模型
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作者 周雯 魏盼盼 +6 位作者 李彩 王桂芬 郑文迪 邓霖 赵红五一 余凌晖 曹文熙 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期29-37,共9页
海洋中光后向散射系数的变化包含了浮游植物生物量的信息,可应用于卫星遥感和光学剖面观测平台获取海洋中大时空尺度-高分辨率剖面的浮游植物生物量变化特征。本文选取了琼东上升流影响下生物—光学变异性较为显著的海域,基于2013年航... 海洋中光后向散射系数的变化包含了浮游植物生物量的信息,可应用于卫星遥感和光学剖面观测平台获取海洋中大时空尺度-高分辨率剖面的浮游植物生物量变化特征。本文选取了琼东上升流影响下生物—光学变异性较为显著的海域,基于2013年航次实测数据,建立了颗粒物后向散射系数(b_(bp))与叶绿素a浓度(Chl a)间的区域性关系模型。模型假定颗粒物后向散射系数由不随叶绿素浓度变化的固定背景值,以及较大粒级(>2μm)和pico级(微微型,<2μm)两类浮游植物的后向散射贡献累加所得。采集的数据集进行了模型检验,结果表明,模型能很好地模拟琼东海域水体的b_(bp)与Chl a间的变化趋势,性能优于常用的幂函数关系模型,尤其在低叶绿素浓度范围,很好地解决幂函数显著低估的现象;琼东海域的b_(bp)和Chl a关系存在显著的水层变化,底层后向散射固定背景值显著高于上层水体背景值,表明底层受上升流的影响,水体中不随Chl a共变的颗粒物浓度增大,其后向散射相应增强;叶绿素最大层的后向散射固定背景值显著低于上层其他水体的固定背景值,后向散射固定背景值的贡献百分比约为21%~35%;随着叶绿素浓度增大,较大粒级的浮游植物对颗粒物后向散射系数的贡献也显著增大,可达到50%以上,pico级浮游植物贡献稳定在40%附近。本研究的结果将为琼东海域浮游植物生物量的光学遥感、生物地球化学过程研究提供更为精确的区域性模型和基础支撑数据。 展开更多
关键词 颗粒物后向散射系数 叶绿素A浓度 浮游植物粒级结构 琼东海域
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