Retrieving composition and sizes of oceanic particle subpopulations from the volume scattering function
Notice bibliographique
Résumé
For a particle population with known size, composition, structure, and shape distributions, its volume scattering function (VSF) can be estimated from first principles through a governing relationship, the Fredholm linear integral equation of the first kind. Inverting the Fredholm equation to derive the composition and size distribution of particles from measured VSFs remains challenging because 1) the solution depends on the kernel function, and 2) the kernel function needs to be constructed to avoid singularity. In this study, a thorough review of the earlier and current inversion techniques is provided. An inversion method based on nonnegative least squares is presented and evaluated using the VSFs measured by a prototype volume scattering meter at the LEO-15 site off the New Jersey coast. The kernel function was built by a compilation of individual subpopulations, each of which follows a lognormal size distribution and whose characteristic size and refractive index altogether cover the entire ranges of natural variability of potential marine particles of the region. Sensitivity analyses were conducted to ensure the kernel function being constructed is neither singular nor pathological. A total of 126 potential subpopulations were identified, among which 11 are common in more than half of the inversions and only five consistently present (>90% of measurements). These five subpopulations can be interpreted as small colloidal type particles of sizes around 0.02 μm, submicrometer detritus-type particles (n(r)=1.02, r(mode)=0.2 μm), two micrometer-sized subpopulations with one relatively soft (n(r)=1.04 and r(mode)=1.6 μm) and the other relatively refringent (n(r)=1.10 and r(mode)=3.2 μm), and bubbles of relatively large sizes (n(r)=0.75 and r(mode)=10 μm). Reconstructed PSDs feature a bimodal shape, with the smaller peak dominated by the colloidal subpopulations and the larger particles closely approximated by a power-law function. The Junge-type slope averages -4.0±0.2, in close agreement with the well-known mean value of -4.0 over the global ocean. The distribution of the refractive index suggested a dominance of particles of higher water content, also in agreement with earlier results based on the backscattering ratio and attenuation coefficients at the same area. Surprisingly, the colloidal-type subpopulations, which have often been operationally classified as "dissolved" and neglected for their scattering, exhibit significant backscattering with contributions of up to 40% over the entire backward angles.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».