hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.59887/2073-6673.2023.16(4)-9hydrophysics-1262Research ArticleГИДРООПТИКАHYDROOPTICSЛидарные исследования в первом этапе 89-го рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш»Lidar Research during the First Stage of the 89th Cruise of the R/V “Academic Mstislav Keldysh”https://orcid.org/0000-0003-4555-8879ГлуховВ. А.GlukhovV. A.

ГЛУХОВ Владимир Алексеевич

РИНЦ AuthorID: 916467

Scopus AuthorID: 57191414331, WoS ResearcherID: GSD-4886-2022

117997, Mocквa, Нахимовский пр-т, д. 36

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow 117997

https://orcid.org/0000-0001-5731-5458ГольдинЮ. А.GoldinYu. A.

ГОЛЬДИН Юрий Анатольевич, кандидат физико-математических наук

РИНЦ AuthorID: 58653,

Scopus AuthorID: 6602648464

117997, Mocквa, Нахимовский пр-т, д. 36

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow 117997

https://orcid.org/0009-0005-2313-2326ГлиткоО. В.GlitkoO. V.

ГЛИТКО Олег Викторович

117997, Mocквa, Нахимовский пр-т, д. 36

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow 117997

https://orcid.org/0009-0008-6698-0386АгловаЕ. А.AglovaE. A.

АГЛОВА Евгения Андреевна

РИНЦ AuthorID: 1160772

Scopus AuthorID: 57396090100

117997, Mocквa, Нахимовский пр-т, д. 36

141701, Институтский пер., д. 9, г. Долгопрудный, Московская облаcть

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow 117997

9 Institutskiy per., Dolgoprudny, Moscow region, 141701

https://orcid.org/0000-0001-5641-4227ГлуховецД. И.GlukhovetsD. I.

ГЛУХОВЕЦ Дмитрий Ильич, кандидат физико-математических наук

РИНЦ AuthorID: 924346

Scopus AuthorID: 57193736311

117997, Mocквa, Нахимовский пр-т, д. 36

141701, Институтский пер., д. 9, г. Долгопрудный, Московская облаcть

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow 117997

9 Institutskiy per., Dolgoprudny, Moscow region, 141701

https://orcid.org/0000-0002-7397-0548РодионовМ. А.RodionovM. A.

РОДИОНОВ Максим Анатольевич, кандидат физико-математических наук

РИНЦ AuthorID: 203807

Scopus AuthorID: 56034199200

117997, Mocквa, Нахимовский пр-т, д. 36

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow 117997

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияShirshov Institute оf Oceanology, Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)РоссияShirshov Institute оf Oceanology, Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)Russian Federation202310012024164107–115Copyright © Глухов В.А., Гольдин Ю.А., Глитко О.В., Аглова Е.А., Глуховец Д.И., Родионов М.А., 20242024Глухов В.А., Гольдин Ю.А., Глитко О.В., Аглова Е.А., Глуховец Д.И., Родионов М.А.Glukhov V.A., Goldin Y.A., Glitko O.V., Aglova E.A., Glukhovets D.I., Rodionov M.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1262

Выполнена лидарная съемка западной части Карского моря. Съемка проводилась в сентябре 2022 г. Использован судовой радиометрический (профилирующий) лидар ПЛД-1. Оптический блок лидара располагался на 8-й палубе НИС «Академик Мстислав Келдыш» на высоте 15 м над поверхностью воды. Лидарное зондирование проводилось на станциях и на ходу судна. Маршрут судна проходил через акватории, характеризующиеся широким диапазоном изменений гидрооптических характеристик. Лидарные измерения сопровождались комплексом сопутствующих измерений гидрооптических и гидрологических характеристик. Сопутствующие измерения выполнялись на станциях с использованием погружаемых приборов, а также на ходу судна с помощью проточного измерительного комплекса. Однородность вертикального распределения гидрооптических характеристик на ходу судна в верхнем десятиметровом слое контролировалась дистанционным методом по лидарным данным. Продемонстрировано хорошее согласие пространственных распределений параметров лидарных эхо-сигналов, гидрооптических и гидрологических характеристик (совпадение пространственных положений различных особенностей распределения, локальных максимумов, минимумов и фронтальных зон). Получен большой объем данных измерений, позволяющих в дальнейшем провести их статистическую обработку с целью нахождения связей между параметрами лидарных эхо-сигналов и гидрооптическими характеристиками, зарегистрированными контактными методами.

A lidar survey of the western part of the Kara Sea was carried out in September 2022. The shipborne radiometric (profiling) lidar PLD-1 was used. The lidar optical unit was located on the 8th deck of the R/V ‘Akademik Mstislav Keldysh’ at an altitude of 15 m above the water surface. Lidar sounding was carried out at stations and underway. The vessel route passed through water areas characterized by a wide range of changes in hydrooptical characteristics. Lidar measurements were accompanied by synchronized measurements of hydrooptical and hydrological characteristics. These measurements were carried out using submersible instruments at stations and using a flow-through measuring complex along the ship's route. The hydrooptical characteristics vertical distribution uniformity in the upper ten-meter layer was controlled remotely using underway lidar data.Good agreement between the spatial distributions of the lidar echo signals parameters, of the hydrooptical and of the hydrological characteristics (coincidence of the locations of various distribution features, local maxima, minima and frontal zones) was demonstrated. A large volume of measurement data has been obtained, which allows for further statistical processing in order to find relationships between the parameters of lidar echo signals and hydrooptical characteristics recorded by contact methods.

морской лидаргидрооптические характеристикилидарная съемкафронтальные зоныКарское мореmarine lidarhydrooptical characteristicslidar surveyfrontal zonesKara SeaОбработка массива данных лидарного зондирования и его анализ выполнены в рамках государственного задания ИО РАН по теме № FMWE-2021-0014. Регистрация и обработка данных сопутствующих измерений выполнены при финансовой поддержке гранта РНФ № 21-77-10059.Processing and analysis of the lidar data array were carried out as a part of the state assignment of Shirshov Institute of Oceanology No. FMWE-2021-0014. Acquisition and processing of contact measurements data were carried out with the financial support of the Russian Science Foundation (project No. 21-77-10059).ReferencesVasilkov A.P., Goldin Yu.A., Gureev B.A. et al. Airborne polarized lidar detection of scattering layers in the ocean // Applied Optics. 2001. Vol. 40, N 24. P. 4353–4364. doi:10.1364/AO.40.004353Vasilkov A.P., Goldin Yu.A., Gureev B.A. et al. Airborne polarized lidar detection of scattering layers in the ocean. Applied Optics. 2001, 40, 4353–4364. doi:10.1364/AO.40.004353Churnside J.H., Donaghay P.L. Thin scattering layers observed by airborne lidar // ICES Journal of Marine Science. 2009. Vol. 66, N 4. P. 778–789. doi:10.1093/icesjms/fsp029Churnside J.H., Donaghay P.L. Thin scattering layers observed by airborne lidar. ICES Journal of Marine Science. 2009, 66(4), 778–789. doi:10.1093/icesjms/fsp029Churnside J.H., Ostrovsky L.A. Lidar observation of a strongly nonlinear internal wave train in the Gulf of Alaska // International Journal of Remote Sensing. 2005. Vol. 26, N 1. P. 167–177. doi:10.1080/01431160410001735076Churnside J.H., Ostrovsky L.A. Lidar observation of a strongly nonlinear internal wave train in the Gulf of Alaska. International Journal of Remote Sensing. 2005, 26(1), 167–177. doi:10.1080/01431160410001735076Churnside J.H., Brown E.D., Parker-Stetter S. et al. Airborne remote sensing of a biological hot spot in the southeastern Bering Sea // Remote Sensing. 2011. Vol. 3, N 3. P. 621–637. doi:10.3390/rs3030621Churnside J.H., Brown E.D., Parker-Stetter S. et al. Airborne remote sensing of a biological hot spot in the southeastern Bering Sea. Remote Sensing. 2011, 3(3), 621–637. doi:10.3390/rs3030621Collister B.L., Zimmerman R.C., Hill V.J., Sukenik C.I., Balch W.M. Polarized lidar and ocean particles: insights from a mesoscale coccolithophore bloom // Applied Optics. 2020. Vol. 59, N 15. P. 4650–4662. doi:10.1364/AO.389845Collister B.L., Zimmerman R.C., Hill V.J., Sukenik C.I., Balch W.M. Polarized lidar and ocean particles: insights from a mesoscale coccolithophore bloom. Applied Optics. 2020, 59(15), 4650–4662. doi:10.1364/AO.389845Goldin Y.A., Vasilev A.N., Lisovskiy A.S., Chernook V.I. Results of Barents Sea airborne lidar survey // Current Research on Remote Sensing, Laser Probing, and Imagery in Natural Waters SPIE. 2007. Vol. 6615. P. 126–136. doi:10.1117/12.740456Goldin Y.A., Vasilev A.N., Lisovskiy A.S., Chernook V.I. Results of Barents Sea airborne lidar survey. Current Research on Remote Sensing, Laser Probing, and Imagery in Natural Waters. SPIE. 2007, 6615, 126–136. doi:10.1117/12.740456Xu P., Liu D., Shen Y. et al. Design and validation of a shipborne multiple-field-of-view lidar for upper ocean remote sensing // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2020. Vol. 254. P. 107201. doi:10.1016/j.jqsrt.2020.107201Xu P., Liu D., Shen Y. et al. Design and validation of a shipborne multiple-field-of-view lidar for upper ocean remote sensing. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2020, 254, 107201. doi:10.1016/j.jqsrt.2020.107201Коханенко Г.П., Балин Ю.С., Пеннер И.Э., Шаманаев В.С. Лидарные и in situ измерения оптических параметров поверхностных слоев воды в озере Байкал // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24, № 5. С. 377–385.Kokhanenko G.P., Balin Y.S., Penner I.E., Shamanaev V.S. Lidar and in situ sensing of the upper layers of Baikal Lake water. Atmospheric and Oceanic Optics. 2011, 24(5), 478–486. doi:10.1134/S1024856011050083Schulien J.A., Behrenfeld M.J., Hair J.W. et al. Verticallyresolved phytoplankton carbon and net primary production from a high spectral resolution lidar // Optics Express. 2017. Vol. 25. P. 13577–13587. doi:10.1364/OE.25.013577Schulien J.A., Behrenfeld M.J., Hair J.W. et al. Verticallyresolved phytoplankton carbon and net primary production from a high spectral resolution lidar. Optics Express. 2017, 25, 13577–13587. doi:10.1364/OE.25.013577Zhou Y., Chen Y., Zhao H. et al. Shipborne oceanic high-spectral-resolution lidar for accurate estimation of seawater depth-resolved optical properties // Light: Science & Applications. 2022. Vol. 11, N 261. doi:10.1038/s41377-022-00951-0Zhou Y., Chen Y., Zhao H. et al. Shipborne oceanic high-spectral-resolution lidar for accurate estimation of seawater depth-resolved optical properties. Light: Science & Applications. 2022, 11(261). doi:10.1038/s41377-022-00951-0Gordon H.R. Interpretation of airborne oceanic lidar: effects of multiple scattering // Applied Optics. 1982. Vol. 21, N 16. P. 2996–3001. doi:10.1364/AO.21.002996Gordon H.R. Interpretation of airborne oceanic lidar: effects of multiple scattering. Applied Optics. 1982, 21(16), 2996– 3001. doi:10.1364/AO.21.002996Буренков В.И., Гольдин Ю.А., Артемьев В.А., Шеберстов С.В. Оптические характеристики вод Карского моря по судовым и спутниковым наблюдениям // Океанология. 2010. Т. 50, № 5. С. 716–729. doi:10.1134/S000143701005005XBurenkov, V.I., Goldin, Y.A., Artem’ev, V.A. et al. Optical characteristics of the Kara Sea derived from shipborne and satellite data. Oceanology, 2010, 50, 675–687. doi:10.1134/S000143701005005XБуренков В.И., Гольдин Ю.А., Гуреев Б.А., Судьбин А.И. Основные представления о распределении оптических свойств Карского моря // Океанология. 1995. Т. 35, № 3. С. 376–387.Burenkov V.I., Goldin Yu.A., Gureev B.A., Sudbin A.I. Basic ideas about the distribution of optical properties of the Kara Sea. Oceanology. 1995, 35(3), 376–387 (in Russian).Коник А.А., Зимин А.В., Атаджанова О.А. Пространственно-временная изменчивость характеристик стоковой фронтальной зоны в Карском море в первые два десятилетия XXI века // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2022. Т. 15, № 4. С. 23–41. doi:10.59887/fpg/38mu-zda7-dpepKonik A.A., Zimin A.V., Atadzhanova O.A. Spatial and temporal variability of the characteristics of the river plume frontal zone in the Kara Sea in the first two decades of the XXI century. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2022, 15(4), 23–41. doi:10.59887/fpg/38mu-zda7-dpepГлухов В.А., Гольдин Ю.А., Родионов М.А. Экспериментальная оценка возможностей лидара ПЛД-1 по регистрации гидрооптических неоднородностей в толще морской среды // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2017. Т. 10, № 2. С. 41–48. doi:10.7868/S207366731702006XGlukhov V.A., Goldin Yu.A., Rodionov M.A. Experimental estimation of the capabilities of the lidar PLD-1 for the registration of various hydro-optical irregularities of the sea water column. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2017, 10(2), 41–48. doi:10.7868/S207366731702006X (in Russian).Буренков В.И., Шеберстов С.В., Артемьев В.А., Таскаев В.Р. Оценка погрешности измерения показателя ослабления света морской водой в мутных водах арктических морей // Светотехника. 2019. Т. 2. С. 55–60. doi:10.33383/2018-100Burenkov V.I., Sheberstov S.V., Artemiev V.A., Taskaev V.R. Estimation of measurement error of the seawater beam attenuation coefficient in turbid water of Arctic seas. Light & Engineering. 2019, 2, 55–60. doi:10.33383/2018–100Артемьев В.А., Таскаев В.Р., Григорьев А.В. Автономный прозрачномер ПУМ-200 // Современные методы и средства океанологических исследований (МСОИ-2021). Материалы XVII международной научно-технической конференции. Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН. 2021. С. 95–99.Artemyev V.A., Taskaev V.R., Grigoriev A.V. Autonomous transparent meter PUM-200. Materials of the XVII international scientific and technical conference: Modern methods and means of oceanological research (MSOI-2021). P.P. Shirshov Institute of Oceanology RAS. Moscow. 2021, 95–99 (in Russian).Гольдин Ю.А., Глуховец Д.И., Гуреев Б.А. и др. Судовой проточный комплекс для измерения биооптических и гидрологических характеристик морской воды // Океанология. 2020. Т. 60, № 5. С. 814–822. doi:10.31857/S0030157420040103Goldin Y.A., Glukhovets D.I., Gureev B.A. et al. Shipboard flow-through complex for measuring bio-optical and hydrological seawater characteristics. Oceanology. 2020, 60, 713–720. doi:10.1134/S0001437020040104Глухов В.А., Гольдин Ю.А., Родионов М.А. Лидарный метод регистрации внутренних волн в водах с двухслойной стратификацией гидрооптических характеристик // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021. Т. 14, № 3. С. 86–97. doi:10.7868/S2073667321030084Glukhov V.A., Goldin Yu.A., Rodionov M.A. Method of internal waves registration by lidar sounding in case of waters with two-layer sratification of hydrooptical characteristics. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2021, 14(3), 86–97. doi:10.7868/S2073667321030084 (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.