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为解决光漂白导致溶解有机碳（DOC）浓度估算存在不确定性的问题，研究人员开展利用光谱斜率（S275–295）修正光漂白效应的研究。结果显示该方法提高了 DOC 遥感反演精度，对海洋碳循环监测意义重大。
在广袤的海洋世界里，溶解有机碳（Dissolved Organic Carbon，DOC）可是个 “大忙人”，它作为海洋溶解有机物的重要组成部分，是海洋中最大的活性碳库，对全球碳循环有着举足轻重的影响。精确掌握 DOC 的分布和变化情况，就像握住了了解海洋碳储存和全球碳循环奥秘的钥匙。然而，DOC 的时空分布受物理运输、生物代谢和光化学过程等多种因素共同控制，使得其浓度估算充满了不确定性，这给准确评估海洋碳汇动态带来了巨大挑战。
为了攻克这个难题，来自多个研究单位的研究人员踏上了探索之旅。他们聚焦于拉普捷夫海，这片位于北冰洋西伯利亚北部海岸的特殊海域，每年都有大量的淡水和 DOC 通过河流注入，光化学活动十分活跃。研究人员深入分析了 2010 - 2019 年拉普捷夫海的相关数据，致力于揭示 DOC 浓度与相关光学参数的关系，开发更精准的 DOC 遥感反演算法，为海洋碳循环监测提供有力支持。该研究成果发表在《Ecological Informatics》上。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。他们利用来自 PANGAEA 的两个公开数据集，这些数据涵盖了拉普捷夫海的多种参数，如 DOC、有色溶解有机物（Chromophoric Dissolved Organic Matter，CDOM）的吸收系数（αCDOM）、温度和盐度等，采样深度范围广。同时，从 MODIS - Aqua L2和 MYD09GA 卫星数据集中提取关键光学参数，通过一系列数据处理和筛选，获取有效数据用于后续分析。此外，构建了分层模型，针对不同深度的水体特点分别计算 DOC 浓度，以此提高估算精度。
下面来看看具体的研究结果：
- 不同深度 DOC 和 αCDOM的变化：通过对观测数据的分析，发现表面（0m）DOC 浓度在 2010 - 2019 年间显著下降，而浅深度（0.05 - 2m）相对稳定，更深层的 DOC 浓度在不同深度区间有不同变化且无明显时间趋势。在光学吸收方面，αCDOM的短波长吸收系数在表面变化明显，随着深度增加逐渐稳定，长波长区域变化较小。
- αCDOM(443) 与 DOC 的关系：研究表明，αCDOM(443) 能有效反映 DOC 浓度变化，非线性模型在整体上表现更优。在表面层，非线性模型拟合效果更好；在中层和深层，线性模型起初表现不佳，但加入温度和盐度变量后，拟合性能显著提升。这说明温度和盐度对 DOC 浓度分布影响较大，在模型中考虑这些因素能更准确地估算 DOC 浓度。
- 光漂白校正后的 αcor - CDOM(443) 结果：校正后的 αcor - CDOM(443) 在不同深度有不同变化，在表面层显著降低，中层和深层有所增加但存在一定偏差。校正方法在浅水区效果显著，能有效减少数据变异性，提高数据的一致性和准确性，但在深水区效果相对有限。
- DOC 的分层计算结果：利用分层模型对比有无光漂白校正的 DOC 浓度分布，发现校正后表面层 DOC 浓度显著降低，中层差异缩小但趋势不同，深层浓度相对稳定，光漂白对深层影响较小。
- αCDOM(443) 的遥感反演结果：通过对不同波长组合的 Rrs数据进行相关性分析，确定了基于 Rrs(443)/Rrs(667) 的 αCDOM(443) 反演算法，该算法拟合效果良好。对于校正后的 αcor - CDOM(443)，则基于 Rrs(488)/Rrs(555) 构建反演算法以确保更好的模型拟合。
- 表面 DOC 浓度的遥感结果：校正后的 αcor - CDOM(443) 反演结果显示，DOC 的空间分布模式整体不变，但范围和分布特征有所改善，减少了近海区域的高估情况，使 DOC 浓度分布更合理，年度变化更平稳。
- 数据测试结果：光漂白校正后，反演结果与原位测量数据的相关性增强，R2值提高，残差分布更集中，RMSE 和 MAE 降低，表明校正有效提高了 DOC 反演的准确性。
综合研究结论和讨论部分，该研究成果意义非凡。研究明确了 αCDOM(443) 在不同深度对 DOC 浓度的有效表征能力，揭示了光漂白校正对 αCDOM(443) 和 DOC 关系的重要影响。开发的基于 Rrs数据的反演算法具有较强的适用性，校正后的结果显著优化了 DOC 浓度的空间分布，减少了近海区域的高估现象，提升了整体估算精度。这不仅为海洋碳循环监测提供了更准确的方法，也为深入理解海洋生态系统中的碳过程奠定了坚实基础，有助于进一步探究全球气候变化背景下海洋碳汇的动态变化。然而，研究也存在一些局限性，如未充分考虑水浊度、悬浮颗粒和浮游植物浓度等环境因素对遥感反射率的影响，空间分辨率的限制也可能影响对局部水质变化的准确捕捉。未来的研究可以朝着优化遥感反演算法、综合多源数据以及从全球海洋角度确定光漂白阈值等方向展开，从而推动该领域的进一步发展。
