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有色溶解有机物((chromophoric dissolved organic matter, CDOM))即黄色物质,是存在于各种水体中的一类含有腐殖酸,富里酸和芳烃聚合物等物质的可溶性有机物,与浮游生物、悬浮泥沙共同构成了影响海洋水色的3大成分,CDOM的光吸收特性以其吸收系数度量,可通过影响水体中太阳辐射的透射范围来间接地影响浮游植物的光合作用,从而干扰海水中叶绿素和悬浮泥沙含量的确切估算,并对透明度的测定也产生了不可忽视的重要影响。长江口邻近海域受人类活动的影响较为显著,沿岸更是我国最重要的经济中心,因而对该海区CDOM的研究具有重要的现实意义。
本论文选择了长江口邻近海域,即长江口冲淡水与外海水团交汇的锋面区域作为研究对象,研究了海水中有色溶解有机物(CDOM)的含量,空间分布及其随时间变化的特征,建立了适合长江口邻近海域CDOM吸收系数的计算模式,并对模式进行了适应性检验。长江口邻近海域表层水中CDOM浓度春季a(440)变化范围为2.232-8.671m-1,平均值为4.523m-1;秋李a(440)变化范围是0.390-6.135m-1,平均为2.209m-1。舟山附近海域秋季CDOM浓度高于春季,而长江口附近海域春季CDOM浓度高于秋季。
各站点CDOM的吸收曲线表现出高度的一致性,在紫外波段吸收系数比较大,在可见光波段明显变小,随着波长的增加,吸收系数基本呈指数衰减。CDOM浓度分布受水团的影响比较明显,春季CDOM在长江口邻近海域的北部、西南部和南部海区存在明显的3个极值区域,受长江冲淡水影响的长江口附近海区各站点CDOM浓度较高,而受东海表层水团和台湾暖流影响的外海与南部海域较低;秋季长江口邻近海域CDOM浓度等值线之间分区界限较明显,受长江冲淡水影响的长江口附近海区CDOM浓度较高,受东海表层水团影响的外海区CDOM浓度较低,而受台湾暖流影响较大的南部海区也较高。此外,长江口邻近海域表层水中CDOM的吸收系数值与海域的盐度、悬浮物、叶绿素等物理因素的线性相关性很低。
将测定的CDOM吸收系数在320-360nm,360-400nm,400-440nm-波段范围进行非线性拟合,得到不同波段,不同采样点的光谱斜率Sg值,结果表明:春季Sg值在3个波段内变化不大,而波段间则存在着差异。除400~440nm波段,其他2个波段Sg值比较接近,而400~440nm波段Sg值变化则相对较大,春季变化范围为0.0020~0.0142nm-1,平均值为0.0087nm-1;秋季变化范围在0.0208~0.0526nm-1之间,平均值为0.0375nm-1,秋季Sg均值大于春季。长江口邻近海域CDOM的Sg均值为0.0128nm.1,比东海与长江口海区偏低,但高于胶州湾海区。值得注意的是Sg值大小与所选择的拟合波段范围有直接关系,低波段范围的Sg值高于高波段的Sg值,高波段的Sg值和全波段的比较接近。即选取的波长范围中长波区的成份越多,则Sg值越小,反之亦然。440nm波长处CDOM的吸收系数a(440)与S值存在一定的负相关性。
确定或验证光谱斜率Sg值的大小就可以对CDOM吸收系数的计算模式进行调整,给出适用于局部研究海域的CDOM浓度的计算模式。本研究中,对长江口邻近海域24个站点所选定波长(280-680nm)测得的CDOM吸收系数进行了计算,给出了Sg值的取值范围,对CDOM吸收系数的计算模式调整后,得到了长江口邻近海海域CDOM吸收系数计算的最大值,最小值和均值模式。
采用最小值和均值模式计算给出在380nm处的CDOM吸收系数值更接近各测点的实测值,比国外的Bricaud模式和Pegau模式在长江口邻近海域有更好的适应性。为了检验长江口邻近海域CDOM吸收系数计算模式和国外其他现有模式在长江口邻近海域的适应性,本研究将24个站点吸收光谱数据对所建的模式与国外同类模式Bricaud和Pegau模式一起对该研究海域的吸收系数进行了计算,并与现场在380nm处同步测得的CDOM吸收系数进行了比较和误差计算。结果发现:在长江口邻近海域,长江口λ400(380)均值模式和λ440(380)均值模式要优于Pegau模式和Bricaud模式;九440(380)均值模式比λ400(380)均值模式在长江口邻近海域CDOM吸收系数计算模式的检验中,有更好的适应性。
不同的海域需要不同的CDOM吸收系数计算模式来更准确的表征CDOM的浓度大小,国外相关模式需经验证和修正方可适用于中国特定研究海域。这对进一步改进国外现有模式和我国自行发展的不同海域的CDOM卫星反演模式均具有重要的参考价值和借鉴意义。