浮游植物荧光

上述方法遥感的浮游植物利用藻细胞吸收光线的事实在一定的区域范围。然而,藻细胞也发光:在实验室里,通常约1%的光合作用细胞吸收的光线放射,荧光,峰值约为- 685 nm。荧光量子产率(ff)海计算的基础上测量的光谱分布下降辐照度和上升流光辉水下,一起测量吸收光谱particu-late和可溶性的分数。在热带太平洋,Maritorena et al。(2000),为近地表水域,发现平均荧光量子产率0.84%在贫营养水域中央太平洋和1.53%的生产水域秘鲁上升流。~ 2%的ff随深度增加,Prochlorococcus-dominated贫瘠的水域,但diatom-dominated生产水域5到6%。最大的值附近发现了70米。在北海,东北海岸的英国,莫里森(2003)也发现ff和深度增加,通常从表面到4 ^ 0.5 - 1%到6%深度范围从5到20米。在中国北方的浑浊的水,邢et al。(2008)发现ff在地表附近有一个1.7%的平均值。最高为6%,但最值的范围从0.1到2%。浮游植物荧光太微弱的下降被探测到的光流在水但是可能出现作为一种独特的光谱分布的峰值上升流流或表观反射率与波长的曲线(见图6.7).956,1385

这个峰值也可以检测到的光谱分布紧急通量。计算表明,增加荧光与浮游植物的叶绿素增加1毫克m3在水中会导致额外的向上辐射0.03 Wm-2sr-1 mm - 1以上的水。396397内维尔和高尔半岛(1977)表明,在光辉反射(光辉向上/向下发光)光谱的不列颠哥伦比亚省的沿海水域生产力获得了布儒斯特角从一架低空飞行的飞机,一个明显的峰值在685 nm,叶绿素浓度成正比的高度上几米的水。在一个沿海入口荧光峰的高度高于基线(测量出水面,但从船)是线性相关(r2 = 0.85)和加权平均(允许垂直分布)叶绿素a浓度范围1到20米高梅- 3.501的基础上观察到的峰值的高度,结果似乎不太可能将可接受的精度低于1毫克叶绿素m3。

梅里星载传感器的波段,乐队8,集中在681.25 nm,短波长一边的叶绿素发射最大的避免大气中的氧气吸收带在687纳米。高尔和王(2007)提取荧光信号(如荧光线高度,FLH)top-of-atmosphere辐射值使用带8中的光辉过剩线性基准计算的光芒在乐队7,9(665和709海里)。通过比较荧光线高度从梅里美与原位测量叶绿素的大陆架从温哥华岛和华盛顿州他们能够表达FLH叶绿素浓度的函数(王晓初毫克m ~ 3)和太阳天顶角(00)

0.18的背影

0.24

0.2的背影术语在分母上的目的是考虑通过叶绿素荧光的再吸收:可能这成为浮游植物的上级更重要。这个方程可以倒从荧光测量叶绿素浓度的计算。

泰拉和阿卡卫星上的分光辐射度计感应器也具备测量solar-stimulated荧光的浮游植物,使用带13(665.1海里),14和15(767.7海里)(746.3海里),所有10 nm的带宽。获得FLH,基线之间形成乐队13和15的光芒,然后从乐队减去14光辉。胡锦涛et al。(2005)使用MODIS FLH监测的发展和运动的“赤潮”有毒腰鞭毛虫,Karenia短,在西南佛罗里达的沿海水域。使用算法

的背影(mg m ~ 3) = 1.255 x (FLH x 10) 86°(r2 = 0.92)

开发与原位叶绿素样本收集的几小时内卫星天桥,他们能够达到满意的映射的红潮。标准的叶绿素使用反射比值算法,相比之下,不适合本系统,始终高估了叶绿素多方面的。

使用日光引起的叶绿素荧光测量叶绿素的问题是,两者之间的关系并不是常数。不列颠哥伦比亚沿海水域,高尔半岛et al。(1999)发现的斜率近似的线性FLH和背影浓度之间的关系,通过不同倍^ 2.5测量在1975年到1981年时期。荧光峰的高度明显受到CDOM的浓度的影响悬浮粒子在水里。502889方法的另一个问题是,即使在叶绿素荧光波段,大多数的光突发流量来自散射而非荧光。为了解决这个问题,Gilerson et al。(2006)利用弹性散射的组件部分极化,而荧光信号非偏振的。与一个旋转偏振镜前的光学探针是可能的,在藻类文化和两个近海沿海站点,散射光的比例将大大降低测量的光辉。方法并不适用于非常高浓度的悬浮的矿物颗粒的存在,造成去极化散射光,但应普遍适用于开放的海洋和沿海水域。他们的数据的基础上,作者得出的结论是,传统方法提取荧光高度使用基线方法可以给重要的错误,尤其是对沿海水域,它强烈地高估了荧光值。

浮游植物的叶绿素可以估计使用的荧光激发光从一个机载激光而不是阳光,和方法具有一定的优势。一个关键的问题在使用遥感叶绿素荧光的浮游植物生物量的比例的荧光灯成功传递到传感器,以及激发光的比例(太阳能或激光),成功地达到藻类,取决于水的光学特性。两个不同的水体phyto-plankton相同的内容,但是不同的衰减特性,可以给不同荧光信号。纠正水介质对衰减的影响,霍格和斯威夫特(1981)和布里斯托et al .(1981)使用激光拉曼排放的水。

当水分子散射光线,大部分散射光波长经历没有变化。散射光子的一小部分,然而,当他们与散射分子相互作用,失去或获得少量的能量对应于分子的振动和转动能量过渡,所以在波长散射后转移。这些出现在散射光发射乐队在其他波长比激发光,被称为拉曼发射谱线,在印度物理学家发现了这个现象。特别拉曼散射强度的液体水来自地振动拉伸模式:这显示为一个发射带大约100海里长波激动人心的波长(图7.12)。自含水量水生中本质上是不变的,这种拉曼发射的强度,当从水面遥感,对于一个给定的令人兴奋的光

图7.12理想化的自然水域的发射光谱与激光激发产生的470海里(从布里斯托许可et al .(1981),应用光学,20岁,2889 - 906)。

源,完全取决于的light-attenuating属性水,低拉曼信号指示高衰减,反之亦然。

从而对水的光学特性的变化,每个车站的叶绿素荧光强度测量拉曼排放强度除以相应的水。从空气中叶绿素荧光值测量,以这种方式和规范化,已发现与叶绿素含量决定水samples.166息息相关

布里斯托et al。(1981)使用泵浦染料激光器,排放在470 nm,和令人兴奋的拉曼发射在560 nm,经营从一架直升飞机在300米水(图7.13)。光从望远镜收集的水返回菲涅耳透镜30厘米直径;分束器,干扰过滤器和独立的光电倍增管(图7.13 b)分别被用来检测叶绿素荧光和拉曼排放。霍格和斯威夫特(1981)使用掺钕钇铝石榴石(Nd: YAG)在532 nm激光发射,和令人兴奋的水拉曼在645海里排放:设备在P-3A飞机飞在水面上方150米。frequency-tripled Nd: YAG激光发射在355海里有一个拉曼发射峰在402海里,可一起CDOM荧光在450 nm估计吸收由于黄色物质(见后)。霍格et al。(2005)报告

图7.13的操作模式的机载激光系统检测叶绿素荧光和拉曼排放水。(一)光的原理图通量。(b)激光和光学接收器系统图(许可,从布里斯托et al .(1981),应用光学,20岁,2889 - 906)。

结合这些数据与叶绿素荧光683 nm和645 nm拉曼数据(从532纳米激光激发)导致改善浮游植物的叶绿素含量的估计。355纳米激光的同时激发叶绿素荧光^ 680海里,和拉曼(404海里)的荧光比率(他们发现正比于叶绿素)已经被Barbini说et al .(2004)用船载仪器不断测量横断面的表面叶绿素含量从意大利到新西兰和回来。

水域的浮游植物种群包括很大一部分蓝藻植物和/或隐芽植物藻类、激光荧光光谱有较大峰值^ 580海里由于排放胆蛋白质光合色素,phycoery-thrin 372586,因此可以提供一些信息类型的藻类。

继续阅读:海草和其他大型植物的分布

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