基于荧光数据的浮游植物种群与CDOM浓度的探测研究

论文摘要

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R2均大于0.8（p<0.001）,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=[Rrs（443）+Rrs（555）]/[Rrs（443）/Rrs（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。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 凌遵斌

导师: 孙德勇,丘仲锋,王胜强

关键词: 浮游植物种群,浓度,荧光反演算法,荧光光谱,空间分布

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 南京信息工程大学

分类号: Q948.8

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000077

总页数: 74

文件大小: 5689K

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