摘

 要 海洋光学固有光学参数主要包括吸收系数、散射系数、衰减系数和体散射函数，这些参

数仅取决于海水本身的物理特性，是海洋光学研究的基本参数。本文主要介绍了固有光学参
数以及目前国际海洋光学和海色遥感界最常用的固有光学参数测量方法。

 

　　关键词

 固有光学参数；吸收系数；后向散射系数 

　　中图分类号

P7 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2013）102-0133-02 

　　

0 引言 

　　自然水体中，不管是淡水还是盐碱水体，都含有溶解物质和粒子物质。溶解物质和粒子
物质的类型和浓度在各种水体中变化很大，这直接影响水体的光学性质。自然水体的光学特
性与生、地、化要素以及物理环境密切相关，因此研究自然水体的光学特性有很重要的意义。

 

　　

19 世纪初海洋研究者开始利用透明度盘目测自然光在海水中的垂直衰减。 19 世纪末海

洋学家开始注意研究海洋的光学特性，并采用光电方法测量了海洋的辐照度。

20 世纪 30 年

代瑞典等国的科学家设计了最初的海洋光学仪器，用以测定海水的光辐射场分布、体积衰减
系数和散射系数。

20 世纪 60 年代，Preisendorfer 提出了比较系统的海洋光学辐射传递理论，

根据海洋中光学特性是否随光场分布变化定义了海洋的固有光学特性和表观光学特性

 。本

文主要介绍自然水体的固有光学参数以及当前测量固有光学参数最常用的仪器。

 

　　

1 固有光学参数介绍 

　　固有光学参数包括光谱吸收系数、散射系数、衰减系数和体散射函数等。影响海水固有光
学参数的海水组分主要包括：纯海水、悬浮颗粒物和有色可溶有机物（

CDOM）。水体总吸

收系数与总散射系数分别为海水各组分吸收系数与各组分散射系数之和

 [3，6]。 

　　其中，表示水体总吸收系数，分别表示纯水、浮游植物叶绿素、非色素悬浮颗粒物、有色
可溶有机物的吸收系数；表示水体总散射系数，分别表示纯水和悬浮颗粒物的散射系数；
为总后向散射系数，分别表示纯水和悬浮颗粒物后向散射的比例系数。

 

　　

2 测量固有光学参数的仪器 

　　

2.1 ac-s 高光谱吸收衰减测量仪 

　　固有光学参数中的吸收系数

a 和衰减系数 c 可以由美国 WET Labs 公司生产的 ac-s 高光

谱吸收衰减仪

[7]测量，该仪器是目前国际海洋光学和海色遥感界公认的吸收系数和衰减系

数现场测量标准仪器。较清洁海水中吸收管和衰减管均

25cm 长，直径 φ=8mm，被安置于仪

器中部。吸收管为全反射石英内壁，衰减管为全吸收内壁。光源由两个白炽灯（钨丝）提供
两束平行光分别进入吸收管和衰减管，被安置于仪器下部。两个光电接收器（二极管）分别
接受吸收管和衰减管顶端的光信号，被安置于仪器上部。吸收管和衰减管的入水口在下方，
出水口在上方，出水口处接水泵，使两管内海水由下向上流动

[7]。 

　　现场测量的

ac-s 原始数据需按仪器使用说明书进行以下各项数据校正。 

　　

1）纯水定标。正常情况下，ac-s 测量纯水时，经过校正后得到的吸收系数和衰减系数

应该接近于

0。然而 ac-s 作为高精密光学仪器，随使用时间的延长，光学器件自身的老化会

导致测量结果出现非常明显的漂移，忽略纯水定标会对测量数据的进一步分析带来严重的
误差；

 

　　

2）温盐校正。由于仪器定标温度与现场实测温度有一定差异，现场测量数据受温度影

响比较大，尤其对红光波段的影响比较严重，因此，必须对现场实测数据进行温度校正。由
于仪器定标用的是纯水定标，而实测海水盐度一般在

30psu 左右，因此还需要对实测数据

进行盐度校正。

ac-s 测量的吸收系数 am 和衰减系数 cm 为海洋水体所有物质的吸收系数 at

和衰减系数

ct 减去纯水的吸收系数 aw 和衰减系数 cw 后的结果。 

　　

3）反射管散射校正。ac-s 吸收管内壁具有全反射特性，实际往往无法达到理想效果，

反射管并不能完全反射所有散射光，最终导致测量到的吸收系数偏高，目前最常用的散射
校正有

3 种方法。