hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.7868/S2073667318030036hydrophysics-760Research ArticleГИДРООПТИКАHYDROOPTICSВзаимосвязь первичных гидрооптических характеристик на 650 нм с глубиной видимости диска Секки и концентрацией сине-зеленых водорослей в Горьковском водохранилищеOn Correlation between Inherent Optical Properties at 650 nm, Secchi Depth and Blue-green Algal Abundance for the Gorky ReservoirМольковА. А.MolkovA. A.

г. Нижний Новгород

Nizhny Novgorod

a.molkov@inbox.ruКапустинИ. А.KapustinI. A.

г. Нижний Новгород

Nizhny Novgorod

ЩегольковЮ. Б.ShchegolkovYu. B.

г. Нижний Новгород

Nizhny Novgorod

ВоденееваЕ. Л.VodeneevaE. L.

г. Нижний Новгород

Nizhny Novgorod

КалашниковИ. Н.KalashnikovI. N.

г. Нижний Новгород

Nizhny Novgorod

Институт прикладной физики РАНРоссияInstitute of Applied Physics RASRussian FederationНациональный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. ЛобачевскогоРоссияLobachevsky State University of Nizhny NovgorodRussian FederationПриволжский исследовательский медицинский университет Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияPrivolzhsky Research Medical UniversityRussian Federation2018161120221132633Copyright © Мольков А.А., Капустин И.А., Щегольков Ю.Б., Воденеева Е.Л., Калашников И.Н., 20222022Мольков А.А., Капустин И.А., Щегольков Ю.Б., Воденеева Е.Л., Калашников И.Н.Molkov A.A., Kapustin I.A., Shchegolkov Y.B., Vodeneeva E.L., Kalashnikov I.N.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/760

Настоящая работа направлена на исследование гидрооптического режима озерной части Горьковского водохранилища, основанного на судовых и лабораторных измерениях характеристик оптически активных компонентов воды и первичных гидрооптических характеристик, выполненных в 2016 г. Проанализирован массив данных, собранных в период с 27 апреля по 24 октября с 97 станций, покрывающих более половины площади озерной части водохранилища (на участке от дамбы до с. Сокольское). Обнаружено доминирующие влияние сине-зеленых водорослей на прозрачность водной толщи при квазиоднородном пространственно-временном распределении растворенного органического вещества на уровне 11—12 мг/л и пренебрежимо малой концентрации минеральной взвеси. Установлен диапазон изменчивости глубины видимости диска Секки от 0.2 м до 3.5 м при вариации численности сине-зеленых водорослей от 500 до 100 000 клеток/мл соответственно. Для этого диапазона изменчивости найдены регрессии между некоторыми первичными гидрооптическими характеристиками (показателем ослабления и поглощения на длине волны 650 нм) и численностью сине-зеленых водорослей, а также получены простые формулы оценки показателя ослабления и альбедо однократного рассеяния по измерениям глубины видимости диска Секки.

The present work is devoted to the investigation of the hydro-optical regime of the Gorky reservoir, based on shipboard and laboratory measurements of the characteristics of optically active components and inherent optical properties in 2016 year. The data collected at 97 stations covering more than half the area of the lake part of the reservoir are analyzed. The dominant influence of blue-green algae on the transparency of the water column was observed under the quasi-constant spatio-temporal distribution of dissolved organic matter at the level of 11—12 mg/l and the negligible presence of a mineral suspension. The limits of the Secchi depth variability from 0.2 to 3.5 m respectively algal abundance from 500 to 100 000 cells/ml are established. For this ranges regressions between some inherent optical properties and blue-green algal abundance were constructed as well as formulas for estimating attenuation coefficient and the single scattering albedo by Secchi depth were obtained.

Горьковское водохранилищеэвтрофный водоемпервичные гидрооптические характеристикидиск СеккифитопланктонGorky reservoireutrophic basininherent optical propertiesSecchi depthphytoplanktonThis work was supported by grants RFBR № 17-05-00897.ReferencesKudela R. M. et al. Application of hyperspectral remote sensing to cyanobacterial blooms in inland waters // Remote Sensing of Environment. 2015. V. 167. P. 196—205.Kudela R. M. et al. Application of hyperspectral remote sensing to cyanobacterial blooms in inland waters. Remote Sensing of Environment. 2015, 167, 196—205.Duan H., Ma R., Hu C. Evaluation of remote sensing algorithms for cyanobacterial pigment retrievals during spring bloom formation in several lakes of East China // Remote Sensing of Environment. 2012. V. 126. P. 126—135.Duan H., Ma R., Hu C. Evaluation of remote sensing algorithms for cyanobacterial pigment retrievals during spring bloom formation in several lakes of East China. Remote Sensing of Environment. 2012, 126, 126—135.Alikas K., Kangro K., Reinart A. Detecting cyanobacterial blooms in large North European lakes using the Maximum Chlorophyll Index // Oceanologia. 2010. V. 52, N. 2. P. 237—257.Alikas K., Kangro K., Reinart A. Detecting cyanobacterial blooms in large North European lakes using the Maximum Chlorophyll Index. Oceanologia. 2010, 52, 2, 237—257.Brueck S.R.J. Seeing Photons: progress and limits of visible and infrared sensor arrays. Washington, D.C.: The National Academies Press, 2010. 194 p.Brueck S.R.J. Seeing Photons: progress and limits of visible and infrared sensor arrays. Washington, D.C., The National Academies Press, 2010. 194 p.McManamon P. F. Laser radar: Progress and opportunities in active electro-optical sensing. Washington, D.C.: The National Academies Press, 2014. 310 p.McManamon P. F. Laser radar: Progress and opportunities in active electro-optical sensing. Washington, D.C., The National Academies Press, 2014. 310 p.Долин Л. С. Статистическая модель лидарного эхо-сигнала для задач оптического мониторинга сильно эвтрофированных водоемов // Труды XIV Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». Санкт-Петербург, 2018. С. 246—249.Dolin L. S. Statistical model of lidar echoes for the optical monitoring of highly eutrophic waters. Proceeding of XIV All-Russia Conference “Advanced Technologies of Hydroacoustics and Hydrophysics”. St.-Petersburg, 2018, 246—249 (in Russian).Phillips G., Lyche-Solheim A., Skjelbred B., Mischke U., Drakare S., Free G., Järvinen M., Hoyos C., Morabito G., Poikane S., Carvalho L. A phytoplankton trophic index to assess the status of lakes for the Water Framework Directive // Hydrobiologia. 2013. V. 704, N 1, P. 75—95.Phillips G., Lyche-Solheim A., Skjelbred B., Mischke U., Drakare S., Free G., Järvinen M., Hoyos C., Morabito G., Poikane S., Carvalho L. A phytoplankton trophic index to assess the status of lakes for the Water Framework Directive. Hydrobiologia. 2013, 704, 1, 75—95.LIMNADES Project. University of Stirling. URL: https://www.limnades.org/home.psp (дата обращения: 12.02.2018).LIMNADES Project. University of Stirling. URL: https://www.limnades.org/home.psp (date of access: 12.02.2018).Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР. Водохранилища Верхней Волги / Под ред. З. А. Викулиной. Ленинград, 1975. 292 c.Hydrometeorological regime of lakes and reservoirs of the USSR. Reservoirs of upper the Volga river. L., Gidrometeooizdat, 1975. 292 p. (in Russian).Охапкин А. Г., Микульчик И. А., Корнева Л. Г., Минеева Н. М. Фитопланктон Горьковского водохранилища. Тольятти, 1997.Ohapkin A. G., Mikulchik I. A., Korneva L. G., Mineeva N. M. Phytoplankton of the Gorky reservoir. Tolyatti, 1997. 224 p. (in Russian).Капустин И. А., Ермаков С. А., Мольков А. А., Ерина О. Н., Соколов Д. И., Терешина М. А., Вилимович Е. А. Натурные исследования вихревых структур и вариаций гидрохимических показателей в Горьковском водохранилище // Тезисы конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». 2017. C. 256.Kapustin I. A., Ermakov S. A., Molkov A. A., Erina O. N., Sokolov D. I., Tereshina M. A., Vilimovich E. A. Full-scale studies of vortex structures and variations of hydrochemical indicators in the Gorky reservoir. Proc. Conf. “Sovremennye problemy distancionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa”. Moscow, 2017. P. 256 (in Russian).Мольков А. А., Калинская Д. В., Капустин И. А., Корчемкина Е. Н., Осокина В. А., Пелевин В. В. О перспективах дистанционной оценки гидробиооптических характеристик вод внутренних пресных водоемов по результатам экспедиции на Горьковском водохранилище в 2016 г. // Сборник научных трудов «Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон». МГИ РАН: Севастополь, 2017. С. 59—67.Molkov A. A., Kalinskaya D. V., Kapustin I. A., Korchemkina E. N., Osokina V. A., Pelevin V. V. On the prospects of remote evaluation of hydrobiooptical characteristics of inland fresh water bodies based on the results of expeditions to the Gorky reservoir in 2016. Ecological safety of coastal and shelf zones of sea. MGI RAN, Sevastopol, 2017, 59—67 (in Russian).Dolin L S., Levin I. M., Radomysl’skaya T. M. New instrument for measuring the scattering coefficient and the concentration of suspended particles in turbid water // Proc. SPIE. Ocean Optics XII. 1994. V. 2258. P. 522—526.Dolin L. S., Levin I. M., Radomysl’skaya T. M. New instrument for measuring the scattering coefficient and the concentration of suspended particles in turbid water. Proc. SPIE. Ocean Optics XII. 1994, 2258, 522—526.Минеева Н. М., Щур Л. А. Содержание хлорофилла а в единице биомассы фитопланктона // Альгология. 2012. Т. 22, № 4. С. 441—456.Mineeva N. M., Shchure L. A. Chlorophyll a content in phytoplankton biomass. Аlgologia. 2012, 22, 4, 441—456 (in Russian).

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