水体颗粒全角度体散射函数测量技术研究

作者:吴超钒 陶邦一 发布日期:2022-04-13 阅读:731

近日,我室与浙江大学联合培养的博士研究生吴超钒在Optics Express和Applied Sciences上分别发表了题为《Forward volume scattering function (0.03°–60°) measured using an oblique-incidence particle sizer》和《Measurements of Aquatic Particle Volume Scattering Function up to 178.5 in the East China Sea》的研究论文,通讯作者为我室陶邦一副研究员。

水体颗粒体散射函数是海洋主被动光学遥感研究中最为关键、测量难度最大的固有光学参量。由于我国缺乏体散射函数测量设备,常规海洋光学调查还未能开展相关测量。因此我室水色遥感团队经过多年努力在国内首次获得了我国近海水体颗粒近似全角度(0.03°~178.5°)体散射函数实测数据。其中1)研制了基于潜望镜式的广角(1°~178.5°)体散射函数测量仪,其中通过改进出射棱镜结构,即设计了一款中性密度片与棱镜相互胶合的出射棱镜,避免出射棱镜界面处产生的反射光会回到散射平面,降低二次杂散光对原本就不强的后向散射信号的干扰,提升后向>170°大角度体散射函数的测量精度(图1a和1c);2)建立了基于斜入射光路结构的前向小角度(0.03°~60°)体散射函数测量技术,扩大了前向角度探测范围,改进了标定方法,最终实现了前向大角度范围的体散射函数快速同步测量(图1b和1d);3)结合上述两种测量设备实现了近似全角度(0.03°~178.5°)体散射函数的测量,在国内首次获得了东海近海水体颗粒的体散射函数实测数据。通过分析,揭示了东海近海水体体散射函数在后向大角度范围内(170°~178.5°)增长比较平缓(平均2.19倍)以及向散射形状因子χp参数能够初步区分出两种体散射函数类型(图2);此外提出了基于前向0.03°~60°体散射函数和双指数外插模型的不对称因子g获取方法,与实测对比平均误差仅为0.42%(图3)。

本研究得到了国家自然科学基金项目资助(41876033, 41976179)

图 1 (a)广角体散射函数测量仪—VSFlab。(b)前线小角度体散射函数测量仪—BT-3000。(c)VSFlab的3微米标准颗粒测量结果。(d)BT-3000的20微米颗粒测量结果。.png

图 1 (a)广角体散射函数测量仪—VSFlab。(b)前线小角度体散射函数测量仪—BT-3000。(c)VSFlab的3微米标准颗粒测量结果。(d)BT-3000的20微米颗粒测量结果。

图 2 (a)东海近海水体近似全角度(0.03°~178.5°)体散射函数实测结果。(b)170°~178.5°角度范围内,东海20个站位的体散射函数测量结果与POLVSM和MVSM在其他海域的体散射函数测量结果的对比。所有体散射函数在170°处进行归一化。(c)90°至178.5°两种水样类型的χp。(d)东海水域两条典型的相函数曲线。.png

图 2 (a)东海近海水体近似全角度(0.03°~178.5°)体散射函数实测结果。(b)170°~178.5°角度范围内,东海20个站位的体散射函数测量结果与POLVSM和MVSM在其他海域的体散射函数测量结果的对比。所有体散射函数在170°处进行归一化。(c)90°至178.5°两种水样类型的χp。(d)东海水域两条典型的相函数曲线。

图 3 (a)F-60重构的全角度体散射函数结果。(b)四种方法下(F-60、F-45、F-30和F-15)计算的不对称因子与基于实测体散射函数计算的不对称因子之间的绝对百分比误差。.png

图 3 (a)F-60重构的全角度体散射函数结果。(b)四种方法下(F-60、F-45、F-30和F-15)计算的不对称因子与基于实测体散射函数计算的不对称因子之间的绝对百分比误差。

  • 卫星海洋环境动力学国家重点实验室

    © 2021卫星海洋环境动力学国家重点实验室 版权所有.
    浙ICP备10040255号-4   流量统计   

  • 地址:杭州市保俶北路36号
    邮编:310012
  • 总机号码:+86-571-8196 3198
    传真:+86-571-8883 9374