hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Scienceshydrophysics-981Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESВозможности детектирования нефтяных загрязнений поверхности морского льдаPossibility of Oil Pollution Detection on Ice Cover of Sea SurfaceРадомысльскаяТ. М.RadomyslskayaT. M.

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg 

ocopt@yandex.ruЛевинИ. М.LevinI. M.

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg 

ocopt@yandex.ruСанкт-Петербургский филиал Института океанологии им. П. П. Ширшова РАНРоссияSaint-Petersburg Department of the P. P. Shirshov Institute of Oceanology of RASRussian Federation201427112022745764Copyright © Радомысльская Т.М., Левин И.М., 20222022Радомысльская Т.М., Левин И.М.Radomyslskaya T.M., Levin I.M.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/981

Возможности детектирования нефтяных загрязнений поверхности морского льда Приводится обзор оптических свойств льда; снега и нефти; на основе которого сделаны оценки возможности детектирования нефтяных загрязнений нижней поверхности морского льда. Рассматриваются случаи наблюдения сверху с помощью стандартной телевизионной системы при дневном освещении и наблюдения снизу подводной лазерной импульсной системой и движущимся узкоугольным фотоприемником. Показано; что если исключить редкий случай чистого кристаллического льда; наблюдение сверху при естественном освещении возможно только при отсутствии снега и при толщине льда менее одного метра. Наблюдение снизу с помощью лазерной системы возможно независимо от толщины льда и присутствия снега с глубин до 30 м в прибрежных и до 40 м и более в океанских водах. Если использовать для наблюдения горизонтально перемещающийся узкоугольный приемник с осью; направленной вертикально вверх; при естественном освещении; контраст нефть–лед мало отличается от единицы.

On the basis of review of ice; snow and oil optical properties the analysis of the possibility of detecting oil pollution on the lower ice/water boundary is presented. The cases of observation from above by standard TV-system at daylight and from below by underwater laser-pulsed imaging system and the moving narrow-angle receiver are considered. It was shown that if the rare case of the pure crystal ice is excluded; observation from above under natural illumination is possible when the maximum ice thickness (without snow) is less than one meter. Observation from below by use of laser system is possible independently of snow presence and ice thickness from depth up to 30 m in the coastal waters and more than 40 m in ocean waters. If the moving narrow-angle receiver with an axis directed to zenith is used at daylight; the contrast oil-ice equals almost unity.

нефтяные загрязненияморская поверхностьледснегморская водаподводное видениеoil pollutionssea surfaceicesnowseawaterunderwater imagingThis study was supported by the Russian Foundation for Basic Research; project N 13-05-00050ReferencesDolin L. S.; Levin I. M. Optics; Underwater // Encyclopedia of Applied Physics; Chap. 12. New York: VCH Publ.; 1995. P. 571—601.Dolin L. S.; Levin I. M. Optics; Underwater // Encyclopedia of Applied Physics; Chap. 12. New York: VCH Publ.; 1995. P. 571—601.Dolin L. S.; Levin I. M. Underwater Optics // The Optics Encyclopedia; 5 / Ed. by Th. G. Brown et al. Weinheim: Wiley-VCH Publ.; 2004. P. 3237—3271; 2004.Dolin L. S.; Levin I. M. Underwater Optics // The Optics Encyclopedia; 5 / Ed. by Th. G. Brown et al. Weinheim: Wiley-VCH Publ.; 2004. P. 3237—3271; 2004.Petrov M.; Terzhevik A.; Palshin N.; Zdorovennov R.; Zdorovennova G. Solar radiation regime and surface albedo of the snow-ice cover of a shallow lake // Proceedings of the III International Conference «Current Problems in Optics of Natural Waters» (ONW'2005) / Ed. by I. Levin and G. Gilbert. Proceedings of D. S. Rozhdestvensky Optical Society; St. Petersburg; Russia; 2005; p. 199—203.Petrov M.; Terzhevik A.; Palshin N.; Zdorovennov R.; Zdorovennova G. Solar radiation regime and surface albedo of the snow-ice cover of a shallow lake // Proceedings of the III International Conference «Current Problems in Optics of Natural Waters» (ONW'2005) / Ed. by I. Levin and G. Gilbert. Proceedings of D. S. Rozhdestvensky Optical Society; St. Petersburg; Russia; 2005; p. 199—203.Warren S.; Brandt R.; Grenfell T. Visible and near-ultraviolet absorption spectrum of ice from transmission of solar radiation into snow // Applied Optics. 2006. V. 45; N 21. P. 5320—5334.Warren S.; Brandt R.; Grenfell T. Visible and near-ultraviolet absorption spectrum of ice from transmission of solar radiation into snow // Applied Optics. 2006. V. 45; N 21. P. 5320—5334.Jin S.; Stamnes K.; Weeks W. Transport of photosynthetically active radiation in sea ice and ocean // SPIE; Ocean Optics XII (Editor J. Jaffe). 1994. V. 2258. P. 954—963.Jin S.; Stamnes K.; Weeks W. Transport of photosynthetically active radiation in sea ice and ocean // SPIE; Ocean Optics XII (Editor J. Jaffe). 1994. V. 2258. P. 954—963.Лебедев Г. А.; Сухоруков К. К. Распространение электромагнитных и акустических волн в морском льду. СПб.: Гидрометеоиздат; 2001. 81 С.Lebedev G. A.; Suhorukov K. K. Distribution of Electromagnetic and Acoustic Waves in the Sea Ice. SPb.: Gidrometeoizdat; 2001. 81 p. (in Russian).Альперович Л.; Комарова А.; Нарзиев Б.; Пушкарев В. Оптические постоянные нефтей в области 0.25—25 мкм // Журнал прикл. cпектроскопии. 1978. № 4.Alperovich L.; Komarova A.; Narziev B.; Pushkarev V. The Oil Optical Constants in Spectral Range 0.25— 25  // J. of Applied Spectroscopy.1978. 4 (in Russian).Золотарев В.; Китушина И.; Сутовский С. Оптические постоянные нефтей в диапазоне 0.4— 15 мкм // Океанология. 1977. T. 17; № 6. С. 1113—1117.Zolotarev V.; Kitushina I.; Sutovsky S. The Oil Optical Constants in Spectral Range 0.4—15  // Oceanology. 1977. 17:6. P. 1113—1117 (in Russian).Dolin L.; Gilbert G.; Levin I.; Luchinin A. Theory of Imaging Through Wavy Sea Surface. N. Novgorod: Institute of Applied Physics; 2006. 180 p.Dolin L.; Gilbert G.; Levin I.; Luchinin A. Theory of Imaging Through Wavy Sea Surface. N. Novgorod: Institute of Applied Physics; 2006. 180 p.Левин И. М.; Копелевич О. В. Корреляционные соотношения между первичными гидрооптическими характеристиками в области спектра около 550 нм // Океанология. 2007. Т. 47; № 3. С. 344—348.Levin I.; Kopelevich O. Correlations between the Inherent Hydrooptical Characteristics in the spectral range close to 550 nm // Oceanology. 2007. V. 47; N 3. P. 344—348.Левин И. М.; Радомысльская Т. М. Оценка гидрооптических характеристик по глубине видимости диска Секки // Изв. РАН; Физика Атмосферы и Океана. 2012. Т. 48; № 2. С. 239—246.Levin I. M.; Radomyslskaya T. M. Estimate of water inherent optical properties from Secchi depth // Izv. Atm. Physics. 2012. V. 48; N 2. P. 214—221.Xu Z.; Yang Y.; Wang G.; Cao W.; Li Z.; Sun Z. Optical properties of sea ice in Liaodong Bay; China // J. Geophys. Res.; 117; C03007; doi: 10.1029/2010JC006756.Xu Z.; Yang Y.; Wang G.; Cao W.; Li Z.; Sun Z. Optical properties of sea ice in Liaodong Bay; China // J. Geophys. Res.; 117; C03007; doi: 10.1029/2010JC006756.Фадеев В. В.; Чубаров В. В. Количественное определение нефтепродуктов в воде методами лазерной спектроскопии // ДАН СССР. 1981. Т. 261; № 2. C. 342—346.Fadeev V. V.; Chubarov V. V. Quantitative determination of oil products in seawater by laser spectroscopy methods // DAN SSSR. 1981. V. 261; N 2. P. 342—346 (in Russian).Moir M. E.; Yetman D. C. The detection of oil under ice by pulsed ultraviolet fluorescence // Proc. 1993 International Oil Spice Conference. March 29—April 1; 1993; Tampa; Florida. (API publication No. 75-4164); P. 521—523.Moir M. E.; Yetman D. C. The detection of oil under ice by pulsed ultraviolet fluorescence // Proc. 1993 International Oil Spice Conference. March 29—April 1; 1993; Tampa; Florida. (API publication No. 75-4164); P. 521—523.Алешин И. В.; Гончаров В. К.; Осадчий В. Ю.; Левин И. М.; Радомысльская Т. М.; Клементьева Н. Ю.; Колобков В. С.; Зеленский В. В.; Джун Ли. Современные методы и технические средства обнаружения в толще морской среды аварийных утечек нефти из подводных нефтепроводов // Морской вестник. 2006. № 2 (18). C. 78—82.Alyoshin I. V.; Goncharov V. K.; Levin I. M.; Radomyslskaya T. M.; Osadchy V. Y.; Rybalka N. N.; Klementieva N. Y. Modern Optical Remote Methods Used to Analyze Marine Environmental State in Ice Conditions // Morskoy Vestnik 2008. 2:26. P. 69—74 (in Russian).

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