基于反射率的太湖典型湖区溶解性有机碳的反演

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1、第20卷第7期地球科学进展Vol.20No.72005年7月ADVANCESINEARTHSCIENCEJul.，2005文章编号：1001-8166（2005）07-0772-06*基于反射率的太湖典型湖区溶解性有机碳的反演1，2311张运林，黄群芳，马荣华，陈伟民（1.中国科学院南京地理与湖泊研究所，江苏南京210008；2.中国科学院研究生院，北京100039；3.南京大学城市与资源学系，江苏南京210093）摘要：2004年4月基于野外水下辐照度的测定及实验室溶解性有机碳（DOC）的分析，通过研究典型湖区水体中DOC浓度与反射

2、率之间的关系，选择DOC浓度反演的最佳波段，建立了DOC浓度的遥感定量反演模型。结果表明，DOC浓度在6.60～17.17mg/L（均值为9.99mg/L，方差为2.48mg/L）之间；反射率的峰值出现在560～590nm；红光波段与绿光波段反射率的对数值能较好的估计DOC浓度，其中又以lg（R670/R530）与lg（DOC）相关程度最高，决定系数为0.82；DOC浓度反演的经验模型为：lg（DOC）＝0.654（±0.012）lg［R（670）/R（530）］＋1.007（±0.086）。对模型进行检验，最小误差为6.7％、最大误

3、差为20.3％，平均误差为12.3％。关键词：溶解性有机碳；反射率；反演；太湖中图分类号：P343．1文献标识码：A溶解性有机碳（DissolvedOrganicCarbon，DOC）的反射率来研究水体中DOC浓度，并发展出大量是水体中最大的有机碳储库，与大气中的碳储量相DOC浓度的遥感反演模型［3～10］。这其中包括经验当，内陆水体中DOC的产生、迁移、转化与循环等过模型、半经验模型和理论模型，通过选择特定的光谱程都相当复杂。并且随着到达地球表面UV-B辐射区和合理的波段或波段组合的反射率作为相关变量的增强，DOC作为UV-B辐射衰

4、减的主要影响因子来反演水体中DOC浓度是当前使用最多的方法。必将受到越来越多的重视。研究太湖中的DOC的国内关于内陆水体DOC的遥感反演还未见报道，本浓度、时空分布在研究溶解性物质对UV-B辐射的研究以太湖梅梁湾、东太湖2类典型湖区为研究对衰减［1］、碳的地球化学循环、内陆水体碳估算等方象，基于野外水下辐照度的测定，通过分析反射率的面具有重要意义。变化特征、DOC浓度与反射率的关系，确定提取太湖梅梁湾和东太湖分别面临着富营养化水华DOC浓度信息的最佳波段组合，建立太湖典型湖区［2］DOC浓度的经验反演模型。暴发和沼泽化2类完全不同的环

5、境问题。梅梁湾由于紧邻无锡市，受流域工农业废水和生活污水等1材料与方法影响，水体中的DOC浓度较高，DOC以陆源为主；1.1采样时间与站位而东太湖由于其水生植物生长茂盛，除了陆源的2004年4月4日、5日在东太湖的D1～D4＃、梅DOC外，秋、冬季水生植物腐烂降解的产物也可能梁湾的0＃、6＃、12＃点，4月16日在梅梁湾的0～11＃是DOC的重要来源。利用遥感手段来探测水体中点分别进行水下光谱的现场测定，站点位置见图1，物质组成已成为当前水色遥感的重要研究内容，相其中0～6＃是中国科学院太湖湖泊生态系统研究站继有许多人使用便携式的地物

6、光谱仪或水色传感器*收稿日期：2004-11-18；修回日期：2005-03-28.*基金项目：中国科学院知识创新工程重大项目“长江中下游地区湖泊富营养化的发生机制与控制对策研究”（编号：KZCX1-SW-12）；江苏省自然科学基金项目“东太湖湖底水生植被对水体叶绿素遥感的影响研究”（编号：BK2004422）资助.作者简介：张运林（1976-），男，湖南邵阳人，博士研究生，主要从事湖泊光学和湖泊生态学研究.E-mail：ylzhang＠niglas.ac.cn第7期张运林等：基于反射率的太湖典型湖区溶解性有机碳的反演773F滤膜过滤

7、水样，将过滤清液在UV2401分光光度计下测定吸光度，然后根据（2）式计算得到各波长［14］的吸收系数。a（λ′）＝2.303D/r（2）λ－1式中：a（λ′）为波长λ未校正的吸收系数（m），Dλ为吸光度，r为光程路径（m）。由于过滤清液还有可能残留细小颗粒会引起散图1东太湖和梅梁湾采样点位置示意图射，为此作如下散射效应订正［15］：Fig.1LocationofsamplingsitesinEasta（λ）＝a（λ′）－a（750）·λ/750（3）LakeTaihuandMeiliangBay－1式中：a（λ）为波长λ的吸收系数（

8、m）；a（λ′）为波－1长λ的未校正吸收系数（m）；λ为波长（nm）。常规监测点。1.3反射率计算及数据处理1.2采样与测量方法任一深度处的向上和向下辐照度的比值，称为水下光谱辐射测量所选用的仪器为英国Macam反射率，