水下集鱼灯在近海水体中的光场分布数值模拟
Numerical simulation on illumination distribution of underwater fishing lamp in offshore marine water作者机构：上海海洋大学海洋科学学院 上海海洋大学国家远洋渔业工程技术研究中心 上海海洋大学大洋渔业资源可持续开发省部共建教育部重点实验室
出 版 物：《水产学报》 (Journal of Fisheries of China)
年 卷 期：2023年第47卷第12期
页 面：192-203页
核心收录：
学科分类：090802[农学-捕捞学] 0908[农学-水产] 09[农学]
基 金：国家重点研发计划(2020YFD0901203)~~
主 题：水下集鱼灯 光场分布 数值模拟 近海水体 叶绿素a质量浓度
摘 要：为提高水下集鱼灯光场分布计算精度，本实验采用集鱼灯光谱数据、光度分布数据和海水固有光学参数，基于蒙特卡罗模拟方法构建了新的光场传输数值模拟方法，将光束能量离散成大量光子，通过追踪光子路径计算水下集鱼灯形成的光场强度，并开展水槽实验对计算方法进行了验证。同时，提出了新的集鱼灯光场分布评价指标Ids和Ads。利用模型分析了海水的叶绿素a质量浓度、散射作用类型和散射相位函数HG (Henyey Greenstein)中非对称参量g的取值对水下光场分布的影响。结果显示，①叶绿素a质量浓度从1mg/m3增加到5 mg/m3,LED集鱼灯A5m减少了72.73%,MH集鱼灯A5m减少了72.17%;LED集鱼灯I5m减少了66.69%,MH集鱼灯I5m减少了53.29%。②当海水介质引起的散射类型分别为米氏散射和瑞利散射时，MH集鱼灯I5m分别为1 058.48和1 020.5 lx,LED集鱼灯I5m分别为1 057.96和992.42 lx。③非对称参量g从0.80增加到0.99,MH集鱼灯的A5m增加了22.05%;LED集鱼灯的A5m增加了23.10%;MH集鱼灯形成的I5m增加了16.61%;LED集鱼灯形成的I5m增加了14.52%。研究表明，近海水体中叶绿素a质量浓度、HG散射函数中非对称参量对集鱼灯光场分布有显著影响，散射类型对集鱼灯光场分布无显著影响。本研究提出的数值模拟方法可准确计算近海水体中集鱼灯光场分布，为渔业监管和集鱼灯合理应用提供科学依据。
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