- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
浮游植物形态与垂直分布对激光雷达衰减后向散射及退偏振比影响的研究
摘要： 通过专为激光雷达遥感应用优化的矢量化蒙特卡罗辐射传输求解器，研究了激光束在由多层大气、上层海洋及粗糙海面构成的耦合大气-海洋模型中的传播过程。分析了浮游植物形态假设变化及其垂直分布对激光雷达衰减后向散射和退偏振比的影响。本研究将浮游植物颗粒假定为球体、带核球体或随机畸变六面体（含/不含核），并采用先进的光散射计算方法求解非球形/非均匀颗粒的单次散射特性。通过光合有效辐射限制的碳生物量平衡方程显式推导浮游植物的垂直分布，该方程随后与蒙特卡罗求解器耦合。
关键词： 辐射传输、激光雷达、海洋光学、蒙特卡罗方法、浮游植物、净初级生产力、遥感
更新于2025-09-23 15:23:52
-
新喀里多尼亚东部泻湖中对比天气条件对有色溶解有机物吸收/荧光及生物地球化学过程的影响
摘要： 新喀里多尼亚（西南太平洋）与所有热带太平洋岛国一样，受到天气事件、气候变化及当地人为因素的影响。超镁铁质岩石中颗粒物和溶解性有机质（DOM）的强烈侵蚀，伴随微量元素（如镍、锰和钴）的扩散，可能对主岛周边泻湖水域和珊瑚礁造成影响。研究团队在新喀里多尼亚东部泻湖（ELNC）开展了CALIOPE（喀里多尼亚固有光学特性）巡航调查（航程400公里，13条从海湾至外海的断面，51个站点），覆盖三种典型气象条件：干旱期（2011年10月）、大风期（2014年3月）和强降雨期（2016年3月）。测量指标包括有色溶解有机物吸收与荧光（FDOM）、颗粒物吸收、后向散射、悬浮颗粒物（SPM）、总叶绿素a（TChla）、营养盐（NOx）、色素及浮游植物组成。在四种CDOM荧光团中，类腐殖质组分（激发/发射波长：235/460 nm，源自陆源有机质光产物）的荧光强度相对低于类蛋白质荧光团。与CDOM吸收、颗粒物吸收、后向散射、SPM、总叶绿素a（TChla）及营养盐（NOx）浓度类似，该类腐殖质物质通常在降雨期间呈现峰值——降雨会增强河口陆源输入并促使浮游植物向更大粒级转变。酪氨酸1型（激发/发射波长：220,275/304 nm）和色氨酸型荧光团（激发/发射波长：230,300/352 nm）受风力影响显著，在大风条件下分别较平静状态升高7倍和3倍。这种增幅可能与风致沉积物再悬浮、大气沉降及水体混合带来的有机/矿物物质输入有关，从而增强自生生物活动（大风条件下观测到聚球藻属、藻红蛋白、微微型/纳米级真核生物、异养细菌及微微型浮游生物的平均浓度最高）。相反，酪氨酸2型荧光团（激发/发射波长：245,275/304 nm）在降雨期显著升高而在大风期最低，其激增可能与河口输入刺激浮游生物活动相关。本研究揭示了气象条件（平静/大风/降雨）对ELNC区域生物地球化学过程及CDOM/FDOM分布的重要差异化影响。
关键词： 河流、浮游植物、新喀里多尼亚、荧光、有色溶解有机物、生物光学、泻湖、热带太平洋
更新于2025-09-23 15:21:01
-
利用腔衰荡光谱技术解析13C标记菲在浮游植物中的积累及其向珊瑚的转移
摘要： 多环芳烃（PAHs）是包括受威胁且可能敏感的珊瑚礁在内的海洋生态系统中的广泛污染物。已知能生物富集PAHs的低等生物（如浮游植物）可能是这些化学物质进入更高营养级的潜在入口。本研究采用13C标记PAH和腔衰荡光谱技术（CRDS），建立了一种新型方法来探究珊瑚（维持热带海域生物多样性的关键生物）对PAHs的积累、吸收速率及营养级传递过程。我们定量测定了海洋微藻杜氏盐藻以及石珊瑚鹿角杯形珊瑚通过海水扩散摄取或摄食13C-标记杜氏盐藻后的13C-菲积累量，并利用脉冲振幅调制（PAM）荧光仪监测了菲暴露期间两种生物的光生理健康状态。微藻中13C-菲的剂量依赖性积累显示出平均生物富集因子（BCF）为2590±787 L·kg?1干重。珊瑚通过两种暴露途径均能积累菲。虽然珊瑚通过水相暴露摄取13C-菲的速度快于摄食暴露，但被动扩散个体间差异较大，两种途径最终导致相似浓度的菲积累。13C-PAH标记结合CRDS分析被证明是高度灵敏的方法：稳定同位素标记消除了放射性同位素标记的额外毒性和风险，而CRDS降低了PAH分析复杂度（所需生物量更少、无需提取、分析快速）。通过同步精确测定碳含量与13C/12C比值（δ13C），实现了13C-菲积累量和吸收速率的准确测定。这是首个为浮游植物-珊瑚食物链中菲积累提供实证依据的研究。
关键词： 菲,生物累积,多环芳烃,浮游植物,稳定同位素,珊瑚
更新于2025-09-23 15:19:57
-
千岛湖浮游植物、非藻类颗粒物和有色可溶性有机物的光谱吸收特性变化
摘要： 在一座清澈深邃的人工湖（千岛湖）的90个采样点，我们研究了浮游植物、非藻类颗粒物（NAP）和有色可溶性有机质（CDOM）的光吸收特性，以探究吸收系数的自然变异规律。研究表明：除秋季CDOM与总颗粒物吸收贡献相当外，该湖全年CDOM吸收均为总吸收信号的主要来源。其吸收指数的指数斜率在均值0.0164 nm?1（标准差=0.00176 nm?1）附近窄幅波动。冬季和春季存在CDOM自源产生的证据。浮游植物吸收及其对总吸收的贡献通常在春季达到峰值，表明该湖浮游植物生长主要集中于春季。淡水湖泊中浮游植物吸收与叶绿素a浓度普遍呈正相关，这与开阔海域的规律相似。夏季NAP吸收对总吸收的相对贡献最高，其光谱形态可用平均斜率为0.0065 nm?1（标准差=0.00076 nm?1）的指数函数良好拟合。夏季湖体存在显著空间异质性，西北和西南极端区域因外源物质输入导致水体光学特性显著改变?？帕Ｎ镂展馄姿嫔疃缺浠奶卣髦っ魉宕嬖诖怪狈蔷刃裕赏ü庋Ъ嗖夥桨缸纷?。冬季的光学非均匀性较不明显。本研究将为基于原位或遥感水色信号的千岛湖生物光学模型参数化提供支撑。
关键词： 千岛湖，变化，有色溶解有机物，浮游植物，光谱吸收系数，非藻类颗粒物
更新于2025-09-22 19:06:17
-
激光诱导荧光参数与浮游植物物种组成的温度依赖性：理论与实验
摘要： 该文章探讨了利用微藻激光诱导荧光（LIF）的温度依赖性来确定微藻混合物物种组成的可能性。研究人员获得了以下微藻的荧光温度依赖性实验数据：斑点小微藻、盐生杜氏藻、极小小球藻、绿色四鞭藻、紫球藻和盐生红卵藻。研究表明，微藻中叶绿素a的荧光强度温度依赖性反映了不同微藻物种细胞内的特异性过程。文章建立了微藻荧光温度依赖性的数学模型及其与加热时微藻细胞内发生过程的关系。实验测试表明，该模型能足够准确地确定混合物组成，这在微藻培养测试混合物的实验中得到了验证。
关键词： 荧光强度的温度依赖性、浮游植物、叶绿素a、激光诱导荧光
更新于2025-09-16 10:30:52
-
通过交叉校准荧光计对总浮游植物和蓝藻荧光进行解读，包括对浊度和有色溶解有机物的敏感性
摘要： 活体色素荧光法可实现对淡水藻类及蓝藻的简易实时检测与定量分析。现有模型仍局限于高成本荧光仪，且仅针对单一仪器或特定水体进行验证，导致多仪器间数据无法比对，因而限制了其在大规模监测项目中的应用。此外，鲜有模型包含对光学干扰（水体浊度与有色溶解性有机物CDOM）的校正。本研究采用多台低成本手持荧光仪，基于叶绿素a（Chl a）与C-藻蓝蛋白的活体荧光信号，建立了预测浮游植物及蓝藻Chl a浓度的简易模型。研究目标包括：(1) 针对蓝藻与微藻混合培养体系拟合模型；(2) 对同品牌同系列九台荧光仪进行交叉校准；(3) 校正CDOM与浊度影响；(4) 通过自然水样测试算法性能。交叉校准后九台仪器获得可比结果，实现同步使用。我们建立了总Chl a与蓝藻Chl a的估算算法，并开发参数化校正方法消除算法中的CDOM与浊度干扰。选取湖泊、溪流及河口五个采样点，使用八台交叉校准荧光仪测试算法。经CDOM与浊度校正后模型表现最佳（总Chl a：R2=0.99，RMSE=7.8 μg Chl a L?1；蓝藻Chl a：R2=0.98，RMSE=9.8 μg Chl a L?1）。综上，本模型能通过多台低成本荧光仪实时定量总浮游植物与蓝藻Chl a，适用于大规模监测项目实施。
关键词： 有色可溶性有机物、监测、浊度、荧光、蓝藻、荧光计、叶绿素a、浮游植物
更新于2025-09-10 09:29:36
-
获取水体悬浮颗粒复折射率的方法：超越简单形状的局限
摘要： 水体悬浮颗粒的散射特性具有诸多光学应用价值。目前已有多种数据反演方法被提出，用于估算颗粒的重要特征参数（如粒径分布或折射率）。这些方法大多基于洛伦兹-米理论求解麦克斯韦方程组，该理论将颗粒视为均匀球体。而T矩阵法作为更普适的解决方案，可处理形状更复杂的颗粒——尽管该方法存在几何限制（要求颗粒具有旋转对称性），但仍适用于多种浮游植物形态。本文通过三种不同场景对比评估了多种折射率反演方法的性能，详细讨论并分析了各方法的误差特征。结果表明：采用T矩阵法的反演技术能有效精确测定复杂形状颗粒（如多数浮游生物）的折射率。
关键词： 洛伦兹-米理论、散射特性、T矩阵法、折射率、水体悬浮颗粒、浮游植物
更新于2025-09-09 09:28:46
-
一种校正荧光猝灭的替代方法
摘要： 在高光照强度下，浮游植物通过非光化学淬灭过程避免白化。这会抑制荧光发射，使用荧光仪进行原位产率测量时必须对此进行校正。我们展示了南极海洋的数据，这些数据由19头佩戴荧光仪的南象海豹在南半球五个夏季采集获得。传统上，白天采集的荧光数据（淬灭状态）采用混合层深度极限值进行校正，其假设是浮游植物从表层到该深度均匀混合。然而约30%的夜间数据（未淬灭状态）中测得了明显的深层荧光最大值。为解释叶绿素在上层水体非均匀分布的证据，我们提出采用真光层深度极限值进行校正——该深度定义为光合有效辐射约为表层值1%的水层?；旌喜闵疃瘸婀獠闵疃鹊那榭稣?0%以上。在此条件下，我们根据遥感获取的真光层深度Zeu进行淬灭校正，并与基于密度推导混合层深度的荧光校正结果进行对比。当采用混合层深度校正时，仅10%的白天数据呈现明显深层荧光最大值；而采用Zeu校正时该比例增至21%，更接近未淬灭（夜间）数据特征。此外，基于Zeu的校正方法能有效保留1%光照层与混合层深度之间存在的非均匀叶绿素分布特征。
关键词： 混合层深度、透光层、浮游植物、南大洋、荧光猝灭
更新于2025-09-09 09:28:46
-
[IEEE IGARSS 2018 - 2018年IEEE国际地球科学与遥感研讨会 - 西班牙瓦伦西亚（2018.7.22-2018.7.27）] IGARSS 2018 - 2018年IEEE国际地球科学与遥感研讨会 - 基于Landsat 8 OLI与实地数据分析的空间藻华特征研究
摘要： 水污染是全球重要问题，因其与人类及环境健康密切相关。实地调查成本高昂、耗时且信息有限。遥感能提供大范围时空视图，有助于更好地理解湖泊生态。本研究利用Landsat 8-OLI传感器和现场采样，对某水库发生的极端藻华事件进行特征分析。同步采集卫星过境时的水样，测定叶绿素a浓度和藻类丰度数据以构建半经验模型。提出两种基于卫星数据的叶绿素a线性计算函数并进行对比，其中第2波段（蓝）与第5波段（近红外）的线性模型表现最佳，决定系数达0.89。现场与卫星反演的叶绿素a均评估水体处于"超富营养化"营养等级。两模型在河流入侵区（北部）预测效果不佳，该区域反射率值较低。
关键词： 线性回归，叶绿素a，浮游植物，Landsat 8 OLI卫星，富营养化
更新于2025-09-09 09:28:46