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商品详情

项目名称:湖泊光学的理论方法与水色遥感应用


项目简介:湖泊光学长期以来都是我国内陆水体湖沼学研究中一个近乎空白的领域。湖泊光学是研究湖泊水体光学性质、水下光辐射传输分布规律及其生态环境效应的科学,与湖泊物理过程、化学过程及生物生态过程密切相关。湖泊水体光学特性深受湖泊汇水区域输入的陆源物质及湖泊自生的各种有机和无机物的影响,同时对湖泊热力过程、湖泊初级生产力、植物种群组成及生物量空间分布等生态系统结构与功能有着复杂而深远的影响。因此,研究湖泊的光学特性控制因素与生态效应对认知湖泊生态环境演化机制十分重要。不仅如此,研究湖泊光学特性以及湖泊水体辐射传输过程,也是湖泊水色遥感理论发展与湖泊水质光学检测技术的基础,能够指导湖泊水质遥感监测、自动在线监测的理论方法和设备研制。

项目围绕我国日趋严重的湖泊富营养化与蓝藻水华问题,从湖泊光学角度着手,通过多学科交叉及方法创新,对湖泊水下光场结构及其变化的驱动机制、生态环境效应和水色遥感应用开展了系统性研究,建立了湖泊光学理论方法,揭示了湖泊光学过程与湖泊富营养化、湖泊生物生态过程的相互影响与反馈机制,拓展了湖泊光学水色遥感应用,极大地丰富了国际湖沼学理论与应用研究。

主要内容及科学价值包括:

1、首次建立了内陆水体生物光学特性(吸收、散射及衰减等)室内测定方法、原位高频在线监测方法与数值计算模型,创新发展了CDOM来源和组成的三维荧光图谱和碳同位素辨析方法,为内陆水体生物光学特性及其环境效应、水色遥感应用研究奠定了基础,引领了国内湖泊光学与水色遥感应用及其它相关学科研究。

2、定量识别了我国典型湖群水体生物光学特性及其影响因素,揭示了我国长江中下游(浅水湖泊)及云贵高原(深水湖泊)两大典型湖群水下光场结构影响机制,探讨了水下光场变化的环境效应及生态学意义,科学地指导了湖泊生态修复。

3、首次阐明了不同类型湖群CDOM丰度的地域分布规律和组成特征,厘清了典型富营养化湖泊CDOM来源和贡献率,揭示了光化学降解会显著降低CDOM吸收系数和分子量;研究成果开创了国内湖沼学研究的新领域,引领了国内同领域的研究,丰富和发展了国际上CDOM来源、组成及在碳循环中作用的研究内容。

4、构建了水色参数以及衍生参数遥感反演模型并应用于遥感影像,阐明了太湖悬浮物、叶绿素a浓度、漫射衰减系数及初级生产力时空格局、动态变化及其长期演化趋势,揭示了其影响机制;研究成果提高了传统水色参数遥感反演精度,拓展了水环境遥感参数,推动了水色遥感在水环境监测中的应用,广泛应用于太湖蓝藻和“湖泛”预测预警。

项目发表论文250余篇,其中SCI论文120余篇、EI论文60余篇。8篇代表性论著被SCI他引254次,CSCD他引76次,20篇主要论著被SCI他引997次,CSCD他引268次。理论研究成果指导了我国富营养化浅水湖泊蓝藻水华监测预警和生态修复等湖泊富营养化治理实践,发挥了科学引领作用,产生了巨大的社会经济影响。


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