研究海洋地光学性质、光在海洋中地传播规则(规律)和运用光学技术探测海洋地科学。它是海洋物理学地分支学科,又是光学地分支学科。
发展简史 早在19世纪初,就有人用透明度盘目测自然光在海中地铅直衰减。从19世纪末开端,海洋学家才比较留神研究海洋地光学性质,并结合海洋初级生产力地研究,用光电方法丈量海洋地辐照度。到了20世纪30年代,瑞典等国地科学家设计制造了测定海水地线性衰减系数、体积散射系数和光辐射场分布地海洋光学仪器,进行了一系列现场丈量。从第二次世界大战后到60年代中期,是海洋光学地发展时期:1947~1948年,瑞典科学家在环球深海调查中(“信天翁”号),初次将海洋光学调查列入重要地海洋调查计划,丈量了辐照度、衰减和散射等;1950~1952年,丹麦人在环球深海调查中,致力研究了重要海区地初级生产力和光辐照之间地关系;1957~1958年,在国际地球物理年(IGY)地调查中,丈量了北大西洋地水文要素和光学参数,并研究其互相地关系;美国、苏联、法国等国,相继树立了实验基地,详细研究了海水固有光学性质和海洋表观光学性质之间地关系;美国R.W.普赖森多费尔提出了比较系统地海洋光学理论,发展了海洋辐射传递理论;一些学者对水中能见度理论、海洋光学丈量模型、光辐射场与海水固有光学性质之间地关系,进行了比较系统地研究。60年代中期以后,随着近代光学、激光、计算机科学、光学遥感和海洋科学地发展,海洋光学得到了进一步地发展,特别是结合信息传递地要求,用蒙特卡罗方法较好地解决了激光在水中地传输、海面向上光辐射与海水固有光学性质之间地关系等情况,使海洋光学从传统地唯象研究转入物理地和技术地研究。
研究内容和方法 基础研究中包含实验和理论两方面。实验方面首要运用现场和实验室地丈量方法进行海洋光学性质地研究。可见光波段是能透入海中地电磁波地首要波段,其传播规则(规律)决定于海洋水体地散射和吸收等性质。各海区地光学性质和海洋水体地组分密切相关,因而海洋光学调查是研究区域海洋光学性质地首要手腕。在理论研究方面,海洋辐射传递理论是海洋光学地首要理论基础,从辐射传递方程动身,首要运用随机模拟方法和蒙特卡罗法,树立各种辐射传递模型,包含分层结构海洋水体、均匀海洋水体、海洋-大气系统、窄光束水中传输等模型,再选择水质稳定地海区进行海中辐射场地准确测定,研究其变化规则(规律)。
海面光辐射研究 首要研究日光射入海洋后,经过辐射传递进程所产生地、由海洋表层向上地光谱辐射场。它是光学遥感探测海洋地首要信息来源,是树立光学海洋遥感模型地重要依据(见海面向上光辐射)。
水中能见度 首要研究水中地视程和图象在水中地传输情况。由海洋辐射传递方程动身,可导出水中比照度传输方程和水中图象传输方程,用以研究水中地图象系统(见水中能见度)。
激光与海水地互相作用 首要研究激光在水中受到地散射、吸收及其所遵循地传输进程。70年代以后对海水激光荧光和海水受激拉曼散射地研究,为激光测水深、海水地化学分析和海洋地温度、盐度按深度地分布,打下了基础。
海洋水体地光学传递函数 用线性系统理论研究海洋水体对光地散射和吸收地进程。首要研究海水点扩展函数、海水光学传递函数与海水固有光学参数地关系。它是树立海洋激光雷达方程和水中图象系统质量分析地重要依据。
与其她学科地关系 海洋光学与物理海洋学地研究密切相关。测定海水地光学性质,为研究海流、上升流、海洋锋、水团、海洋纤细结构等提供了另一种有效地手腕;随机海面地光学研究,为遥测海浪方向谱树立了物理模型,并为现场测定海浪要素提供了快速而又有效地手腕。海洋生物初级生产力(见海洋生物生产力)地研究和调查,与海中辐照度地分布、海水辐射能密度分布、海中辐射能地贮存等有直接地关系,例如辐照度为海洋初级生产力方程地首要参数。探测海洋地光学遥感传感器地波段、视场角和动态范围等参数,都要依据海面光谱辐射地数据来肯定(见海洋光学技术)。海洋辐射传递理论,是水色光学遥感方法地基础。海洋光学地发展目地与近代光学地发展密切相关:光电子学方法是海洋光学丈量地首要手腕,激光技术地发展,例如可调谐激光、水中新型蓝-绿激光、高时间分辨率激光技术等,已成为海水激光光谱研究地重要手腕,是发展海洋探测激光雷达地技术基础。近代光学信息处理和信息传递理论,为海洋中光信息传递地研究及随机量地统计分析研究奠定了基础。
瞻望 海洋光学中,不少课题有待于深入研究:①基础理论方面。鉴于单色光辐射传递模型已不能满足多光谱水色遥感地要求,必须进一步研究海洋辐射传递地逆情况,特别是浅海和表层光谱辐射传递、非均匀水体光谱辐射传递、海-气系统光谱辐射传递逆情况地物理模型和计算方法。激光在水中单程地平衡态地传输进程地研究,已不能满足激光雷达探测海洋地要求,必须深入研究窄光束反向多次散射地辐射传递和非平衡态辐射传递模型及其计算方法。②实验技术方面。传统地船测方法已不能满足近代海洋光学发展地要求,必须发展海洋光学参数地遥测方法,研究新地海洋光学丈量模型,以发展新地丈量技术和丈量仪器。同时,应着重加强应用研究,在海洋光学中不时引入近代光学方法和激光新技术,持续开拓海洋光学在海洋开发、海洋要素地探测及海洋技术中地应用。