紫外波段漫衰减系数遥感算法评估

An evaluation of remote sensing algorithms for the estimation of diffuse attenuation coefficients in the ultraviolet bands

海洋中漫衰减系数（K_d）决定了太阳辐射在紫外线（Ultraviolet，UV）区域中的穿透率。由于传统海洋水色卫星的波长限制，海洋水色遥感机构都没有分发标准的全球K_d(UV)产品，这限制了紫外线辐射对生态系统影响的研究。本研究中，利用全球收集的316个站点的数据集，评估了六种在近蓝色UV波段（特别是 360、380和400 nm）的K_d(UV)算法（包括经验型和半解析型）。其中，半解析算法使用了从最近开发的深度学习系统（UVISR_dl）估计的近蓝色紫外波段中的遥感反射率（R_rs）作为输入。研究发现半解析算法具有更高的精度，其中K_d(380)平均绝对相对不同（MARD）为0.19，决定系数（R²）为0.94。对于经验算法，该评估数据集的MARD值为0.23–0.90，R²为0.70–0.92。将实测数据与VIIRS影像进行原位匹配（N = 62），通过半解析算法，K_d(380)的MARD为0.21，R²为0.94。这些结果表明，结合半解析算法和深度学习系统可以从传统的卫星海洋水色测量中提供可靠的K_d(UV)。这种方法为历史海洋水色卫星填补全球海洋中近蓝色紫外线数据的空白提供了一条途径，并提供了一种评估和了解海洋中紫外线穿透相关过程的方法。

根据VIIRS卫星获得的气候态K_d(λ)的全球分布：(a) K_d(360)，(b) K_d(380)，(c) K_d(400)和(d) K_d(486)。

Global distribution of VIIRS K_d(λ) climatology data. (a) K_d(360), (b) K_d(380), (c) K_d(400), (d) K_d(486).

Reference：Wang Yongchao, Zhongping Lee*, Michael Ondrusek, Xu Li, Shuai Zhang, Jingyu Wu. An evaluation of remote sensing algorithms for the estimation of diffuse attenuation coefficients in the ultraviolet bands[J]. Optics Express, 2022, 30(5): 6640-6655. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.446114.