黄/东海水下太阳紫外辐射传输特性及其遥感方法

UV radiation plays an important roles in the photo-chemical and photo-biological processes in the ocean, and it has great impact on the ocean ecosystem and the global biogeochemical cycles. The main factors of the influence on UV penetration in water are the optical properties of water, namely that is absorption and scattering. Besides, ozone, aerosol, cloud, solar angle and wind speed also have influences on the UV penetration by changing the UV radiation flux, UV spectra, spatial distribution and the ocean surface reflectance. In this study, with the in situ measurements of optical and other physical data in the Yellow Sea and the Eastern China Sea, the influences of the optical properties and other factors on the UV penetration will be fully investigated; the retrieval algorithms of UV penetration in the Eastern China Seas will be developed; the seasonal and annual variation characteristics of UV radiation attenuation and the UV daily radiation will be investigated, and at the same time the control mechanisms will be analyzed. On the above basis, the temporal and spatial distribution of UV radiation with high accuracy and reliability are obtained to satisfy the study requirements of the photo-biological and photo-chemical processes in the Eastern China Seas

紫外辐射对海洋中的光生物过程和光化学过程有重要作用，对海洋生态系统及其全球气候变化产生重要的影响。影响太阳紫外辐射在水中传输性质的主要因素是水体的光学性质，即吸收和散射。另外，臭氧量、气溶胶、云量、太阳天顶角和风速通过改变太阳紫外辐射通量、光谱分布、空间几何分布及其海面反照率也影响水下太阳紫外辐射的传输。本研究利用现场测量的黄海、东海光学及其它物理数据，依据大气-海洋辐射传递理论，深入研究水体光学性质的时空变化及其它因素对这些海区太阳紫外辐射传输影响；建立适合我国黄海、东海的太阳紫外辐射（300-500nm）传输遥感反演模型；研究黄/东海水中太阳紫外辐射衰减及水下紫外日辐射量的季节和年变化特征及其控制机制。在以上研究基础上，获取准确可靠的我国黄海、东海水下太阳紫外辐射的时空分布，满足我国黄、东海光生物过程和光化学过程研究的需要。

紫外辐射对海洋中的光生物过程和光化学过程有重要作用，对海洋生态系统及其全球气候变化产生重要的影响。本项研究组织实施了6个航次的海洋光学海上综合实验，获取了628个站位的海洋光学数据及其辅助参数，覆盖了黄海、渤海及东海部分区域春夏秋冬各个季节。以此数据集，系统分析了东中国海水体光学性质的时间（季节）和空间（水平及垂直）分布格局。基于实测数据以及国际上其他典型海区的数据，建立了基于高光谱重建和主成分分析PCA的多元线性回归紫外漫射衰减反演算法以及基于蓝绿和蓝红波段比值的经验反演算法。将反演算法应用于MODIS卫星数据，获取了东中海紫外穿透的数据，分析了不同季节的空间分布格局及其影响机制。最后，利用多水色传感器的融合数据，构建了1998-2015年东中国海紫外穿透的时间序列数据集，分析了东中国海不同时间尺度上紫外穿透的变化特征及其影响因素。通过以上研究在如下几个方面取得了重要进展：（1）建立了东中国海光学性质的综合数据集，为水色遥感反演算法的建立及卫星产品的印证、海洋过程的研究等提供重要支撑。（2）对东中国海洋光学性的时空变化格局及其影响机制有了系统的认识。（3）完善了东中国海的水色遥感反演算法，提高了性能，印证了国际上主流水色传感器大气校正算法在东中国海的性能。（4）构建了简单有效的紫外漫射衰减系数的遥感反演算法，用于东中国海及全球海洋紫外穿透的反演。（5）首次获取了东中国海不同月份紫外穿透的空间分布，掌握了紫外穿透在1998-2015年的时间变化趋势及其主要影响机制。以上研究结果将在东中国海水色遥感反演算法的建立及卫星产品的印证、光生物过程和光化学过程等方面的研究中发挥重要作用。