波浪破碎过程中气泡云的产生,能够显著增强海-气界面湍流过程和气体交换速率,对于海洋上混合层动力学、生物和化学过程,以及上层海洋-低层大气生物地球化学与物理过程耦合研究具有极其重要的作用。目前对气泡谱分布的观测主要限于在实验室内完成,外海现场观测的工作相对较少。本文利用自行研制的高分辨率CCD成像系统,在实验室和外海对气泡分布进行了初步观测,对气泡在海气交换中的作用进行了分析。论文主要分为三部分:1光机系统设计;2现场测量技术;3在海-气界面通量交换中的作用。分别简述如下:1本文设计了一套高分辨率CCD水下气泡拍摄光学系统,主要由CCD光学成像单元、背景光源和视频采集三部分组成;2用次高分辨率CCD成像系统,在实验室和外海对气泡分布进行了初步的观测,揭示了气泡的产生和消亡过程;3利用边缘检测算法对气泡边缘信息进行提取,以此对图像中的气泡粒径大小和个数自动进行统计,并利用统计结果计算气泡的平均体积通量、气体交换通量以及能量交换。