Оценка содержания взвеси и растворенного органического вещества в поверхностных водах Черного моря по данным экспедиционных оптических измерений 2016 года

В работе рассматриваются результаты измерений показателя ослабления направленного света в прибрежной и глубоководной части Черного моря, полученные в двух рейсах НИС «Профессор Водяницкий» в июле и октябре 2016 года. Представлены способы определения концентрации и рассеяния взвесью, а также поглощения растворенным органическим веществом в морской воде. Рассмотренные способы включают: эмпирические и аналитические расчёты на основе измерений показателя ослабления направленного света в 4-х спектральных каналах, расчёты обратного рассеяния взвесью и поглощения растворенным органическим веществом по спутниковым измерениям в видимом спектральном диапазоне. Предложен метод оценки содержания взвеси и растворенного органического вещества по значениям показателя ослабления света на двух длинах волн. Полученные по спутниковым данным пространственные распределения рассеяния морской взвесью и поглощения растворенным органическим веществом хорошо соответствуют данным натурных измерений. Рассчитанные по контактным и дистанционным измерениям значения хорошо коррелируют друг с другом. Даны основные расчетные характеристики взвеси и растворенного органического вещества для двух экспедиций. Представленные в работе результаты отражают пространственно-временную изменчивость первичных гидрооптических характеристик исследуемого полигона. Рассмотренные методы дают возможность производить экспресс-оценки состава и биопродуктивности вод, их экологического состояния.

1. Маньковский В. И., Соловьев М. В., Маньковская Е. В. Гидрооптические характеристики Черного моря. Справочник. Севастополь: МГИ НАН Украины, 2009. 90 с.

2. Латушкин А. А. Многоканальный измеритель коэффициента ослабления света для проведения океанографических подспутниковых исследований // Материалы междун. науч.-техн. конфер. молодых уч., аспир. и студ. «Современные технологии проектирования управляющих и мехатронных систем». Севастополь: Изд. СевНТУ, 2013. С. 231—236.

3. Корчемкина Е. Н., Латушкин А. А. Определение концентраций растворенного органического вещества и взвеси по спектральному показателю ослабления направленного света // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2016. №3. С. 44—48.

4. Маньковский В. И., Соловьев М. В. О возможности восстановления спектрального распределения показателя ослабления излучения в поверхностных водах Черного моря по измерениям на одной длине волны // Системы контроля окружающей среды. 1999. С. 119—124.

5. Pope R. M., Fry E. S. Absorption spectrum 380–700 nm of pure water. II. Integrating cavity measurements // Appl. Opt. 1997. V. 36(33). P. 8710—8723.

6. Churilova T. Y., Suslin V. V., Berseneva G. P., Pryahina S. F. Parameterization of light absorption by phytoplankton, nonalgal particles and coloured dissolved organic matter in the Black Sea // Proc. IV Intern. Conf. «Current Problems in Optics of Natural Waters». Nizhny Novgorod, 2007. P. 70—74.

7. Оптика океана. Т.1. Физическая оптика океана. Гл. 8. / Отв. ред. А. С. Монин. М.: Наука, 1983. 372 с.

8. Корчемкина Е. Н., Шибанов Е. Е., Ли М. Е. Усовершенствование методики атмосферной коррекции для дистанционных исследований прибрежных вод Черного моря // Исследование Земли из космоса. 2009. № 6. С. 24—30.

9. Ли М. Е., Шибанов Е. Б., Корчёмкина Е. Н., Мартынов О. В. Определение концентрации примесей в морской воде по спектру яркости восходящего излучения // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 6. C. 17—33.

10. Шибанов Е. Б. Численный метод решения уравнения переноса. Коэффициенты отражения и пропускания оптически тонкого плоскопараллельного слоя // Морской гидрофизический журнал. 2005. № 3. C. 62—71.

11. Bricaud A., Babin M., Morel A., Claustre H. Variability in the chlorophyll-specific absorption coefficients of natural phytoplankton: Analysis and parameterization // J. Geophys. Res. 1995. V. 100, С7. P. 13,321—13,332.

12. Chami M., Shybanov E. B., Churilova T. Y., Khomenko G. A., Lee M. E.-G., Martynov O. V., Berseneva G. A., Korotaev G. K. Optical properties of the particles in the Crimea coastal waters (Black Sea) // J. Geophys. Res. 2005. V. 110, C11020.

13. Копелевич О. В., Шеберстов С. В., Салинг И. В., Вазюля С. В., Буренков В. И. Сезонная и межгодовая изменчивость биооптических характеристик вод поверхностного слоя Баренцева, Белого, Черного и Каспийского морей по спутниковым данным // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2015. Т. 8, № 1. С. 7—16.

14. Суслин В. В., Чурилова Т. Я., Джулай А. А., Мончева С., Слабакова В., Кривенко О. В., Ефимова Т. В., Салюк П. А. Региональный алгоритм восстановления концентрации хлорофилла «а» и коэффициента поглощения света неживым органическим веществом на длине волны 490 нм в Черном море для спектральных каналов цветовых сканеров MODIS и MERIS // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2014. № 28. С. 303—319.

15. Twardowski M. S., Boss E., Macdonald J. B., Pegau W. S., Barnard A. H., Zaneveld J.R.V. A model for estimating bulk refractive index from the optical backscattering ratio and the implications for understanding particle composition in case I and case II waters // J. Geophys. Res. 2001. V. 106, C7. P. 14,129—14,142.