九寨沟的水为什么那么蓝？九寨沟的水美在哪里( 二 )

九寨沟蓝(它是哪种蓝?)
一般认为，不同物体对光的反射、吸收、散射情况不同，因此呈现出不同的色彩。就像上面提到的各种湖泊，岩石颗粒、水溶性二氧化硅颗粒、胶体硫颗粒、胶体硅铝酸盐颗粒、冰川粉等较小粒径颗粒物的存在使湖水对太阳光具有独特的反射、散射特性，因而湖泊会呈现出蓝色。
九寨沟内的湖泊大多数属于喀斯特湖泊，其水体颜色的形成与低浊度的湖水和水中存在的碳酸钙颗粒相关，悬浮碳酸钙颗粒对入射光线的瑞利散射、米氏散射作用可使湖水呈现蓝色，而各个方向散射强度的差异，湖泊深度和水质的差异又赋予了湖泊五彩斑斓的蓝。
我来告诉你，九寨沟蓝到底是哪种蓝
虽然喀斯特湖泊颜色的形成原因有过研究，但是由于喀斯特地区特殊的水文系统和地理环境，导致湖泊颜色形成机制错综复杂，研究难度较大。有关九寨沟等高原喀斯特湖泊的蓝色形成机制研究更是缺乏，关于湖泊呈现出“五彩斑斓蓝”的原因也没有科学、合理的解释。
目前，中国科学院成都生物研究所研究员孙庚团队的硕士研究生李小辉等人通过高光谱设备，并结合室内水化学分析 *** ，首次将九寨沟喀斯特湖泊颜色进行定量化，揭示了九寨沟举世闻名的蓝色喀斯特湖泊颜色形成机制，建立了湖泊水质和颜色的回归方程，合理解释了九寨沟湖泊五彩斑斓的蓝色成因，并将方程运用到了湖泊颜色的预测中。
下面我们来讲一讲这个研究是咋做的~
1.颜色也能“量化”
为了解释九寨沟湖泊颜色的形成原因，研究人员首先要将颜色进行定量化。
在理解这个颜色量化过程前，有必要先说说人眼究竟是怎么感知到颜色的。
我们都知道，颜色是眼睛、大脑所产生的一种对光的视觉感受。白光可以分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种单色光。人眼中由于存在红、绿、蓝锥体细胞所以我们对红、绿、蓝光最为敏感。我们所感知到的大多数颜色都可以通过红、绿、蓝三原色按照不同的比例混合而成，这就是著名的“三色学说” 。不同颜色的物体，由于反射光形成的光谱特征分布不同，进入到人眼后，被三种锥体细胞选择性吸收，经过一系列的光化学反应后在大脑形成了物体的颜色。
人眼颜色感知原理简图
看到这里，很多人可能一头雾水，下面就举个栗(例)子说明。
在雨过天晴或天气晴朗时，天空往往是蓝色的。这是由于此时大气中的悬浮颗粒比较少，在大气分子的强烈选择性散射作用下，蓝光从太阳光中散射开，从而弥漫到整个大气层，进入到人眼中的蓝光占据了绝大部分，这使我们感觉到天空是蓝色的。
蓝色天空与海洋
研究人员以人眼颜色感知原理为理论基础，借助高光谱设备(ASDFieldSpecHandHeld
2便携式地物光谱仪)测定出人眼可见光范围内(380nm-780nm)湖泊水体各取样点的离水辐亮度数据(光经过水体后返回大气界面的光谱辐射) 。
借鉴色度学理论，在可见光范围内进行数学积分运算，推导出颜色三 *** 值XYZ 。又通过XYZ值计算出色坐标(x,y)，对应CIE1931色品图即可确定各取样点的颜色。
也可以通过Matlab软件进行矩阵运算后计算出每个取样点处的颜色RGB值。这样，通过模拟人眼感知颜色的过程，研究人员测定出湖泊水体的光谱数据后，就可将复杂的湖泊颜色定量化为简单的颜色RGB值。这有利于后续颜色形成机制研究的开展，也为探究湖泊颜色和水质的关系奠定了坚实的基础。
上面的原理是干货，下面直接上图!
湖泊颜色测定过程示意图
湖泊颜色的定量化测定过程可以看作人眼感知到颜色的过程。高大上的ASD地物波谱仪可以近似看作接收入射光的人眼，而复杂的积分和矩阵计算实际上就是模拟人眼中的一系列光化学反应。