极区海洋漫射衰减系数的观测和模拟

作者：王维波^*; 靖春生; 郭小钢

来源：中国科学:地球科学 , 2023, 53(07): 1550-1562.

• 三流辐射传输模型
• 漫射衰减系数
• 高太阳天顶角
• 极区

利用三流辐射传输模型研究了极区高太阳天顶角和不同直射辐射占比下水下漫射衰减系数的剖面变化.本文首先利用2009年9～10月波弗特海18个辐射观测数据验证了三流辐射模型在极区的适用性.统计显示,在无海冰影响下,辐射传输模型获得的490nm下行辐照度(Ed(490))和漫射衰减系数(Kd(490))与观测值的平均相对误差分别为7.04%和9.88%.而在海冰包围的站点,由于冰遮挡造成辐射观测数据偏小,模型模拟的平均相对误差达到15.89%和15.55%.其次,在不同叶绿素浓度与不同直射辐射占比环境下的模拟显示,在表层30m以浅,高太阳天顶角对Kd(490)影响较大. 30m以深Kd(490)受光场(包括太阳天顶角和直射辐射占比)影响较小,与固有光学量(吸收系数与后向散射系数)满足线性关系.对比发现表层Kd(490)在高太阳天顶角下与50m以深的水体一致,意味着高太阳天顶角下(大于60°),表层漫射衰减系数亦可认为是固有光学参数.计算发现在叶绿素浓度大于0.05mg m-3的水体中,利用50m层的线性关系式获取表层Kd(490)的相对误差不超过8%.本文认为在极区实施表观漫射衰减系数观测可不考虑太阳天顶角以及直射辐射占比的影响.最后,该模式也能够修正受冰影响的下行辐照度,为极区冰下海水光学研究提供了可能.

• 单位
  自然资源部第三海洋研究所