《Water Research》：A Physics-Based Framework for Remote Sensing Inversion of fluorescent dissolved organic matter: Incorporating Fluorescence as an Inelastic Source Term
编辑推荐：
本文综述了一种创新的fDOM（荧光溶解有机质）遥感反演框架。该研究突破了传统经验或半解析模型（如基于aCDOM的间接估算）的局限，首次将DOM荧光作为非弹性源项（inelastic source term）明确耦合到辐射传输方程中，并利用表观荧光产率（φapp）先验信息约束状态向量，通过贝叶斯优化进行参数反演。相比传统方法，该基于物理的框架（Route B）在光学复杂水域显著提高了fDOM反演精度与物理可解释性，为规模化、跨区域的水质与水生碳循环监测提供了观测驱动的新途径。
研究亮点
一种基于物理学的荧光溶解有机物质遥感反演框架：将荧光作为非弹性源项
研究区域
珠江口位于中国广东省南部，是南海西北部一个典型的半封闭、城市化沿海系统（图1a）。快速的区域工业化和城市扩张使珠江口及邻近沿海地区成为有机污染物的主要汇集地。这些污染物不仅来源于城市污水和工业废水的直接排放，也通过多种途径进入沿岸水域。
方法
本研究的核心目标是建立一个基于物理的辐射传输正向模型，通过明确表征DOM荧光来实现fDOM的反演。为此，我们将DOM荧光作为辐射传输中的一个非弹性源项引入，并将其与弹性散射过程联合建模，从而构建出一条物理反演途径（路线B）。为了评估该物理框架的性能和适用性，我们采用了一种半解析反演方案作为基准（路线A），该方案通过有色溶解有机物（CDOM）的吸收系数aCDOM来间接推断fDOM浓度。
激发-发射矩阵与表观荧光产率结果
所有水样均表现出特征性的双峰结构，含有一个类腐殖酸峰（激发/发射波长约为250–320/380–480 nm）和一个类蛋白峰（激发/发射波长约为220–250/300–360 nm）（图2a）。在这些样本中，河口站点（S042和S049，图2a）显示出相对较高的荧光强度，S042站的峰值EEM强度一般在0.20至0.35之间，S049站在0.10至0.20之间，主要荧光峰位于类腐殖酸区域。这种模式表明，在受人类活动影响较大的河口区域，陆源输入的腐殖质是荧光溶解有机物质的主要组成部分。通过对激发-发射矩阵进行平行因子分析，我们提取了三种主要的荧光组分，分别代表陆源腐殖质、海洋腐殖质和类酪氨酸物质。此外，我们根据水样测得的荧光辐射Lf(λem)与吸收系数的比值，计算了关键波段的表观荧光量子产率（φapp）。结果表明，φapp值在空间上存在显著差异，河口区域的φapp普遍低于外海，这可能与溶解有机物质的光化学降解和组成变化有关。这些现场测得的φapp值被用作贝叶斯反演框架中状态向量的关键先验信息，以约束模型参数的解空间，提高反演的物理合理性和稳定性。
结论
在本研究中，我们提出了一种新的fDOM反演方法，旨在从物理光学角度实现遥感反演。基于从激发-发射矩阵和表观量子产率（φapp）推导出的fDOM光学特性模拟，我们提出了一个DOM荧光源项，作为与辐射传输方程内的弹性散射过程相耦合的非弹性分量。为了评估此方法的可靠性，我们利用在珠江口采集的现场测量数据对其进行了验证。
