Корреляции между параметрами индикатрис рассеяния света в поверхностных водах Средиземного моря

В. И. Маньковский, Е. В. Маньковская✉

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: emankovskaya@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Цель работы – изучение взаимных связей между параметрами индикатрис рассеяния по данным их измерений в поверхностных водах Средиземного моря.

Методы и результаты. В работе использованы данные измерений индикатрис рассеяния в пробах воды, взятых в нескольких районах южной части Средиземного моря от Гибралтарского пролива до моря Леванта, а также в Эгейском море в центральной части и возле пролива Дарданеллы (май 1998 г.). Рассчитаны следующие параметры индикатрис рассеяния: общий показатель рассеяния, коэффициент асимметрии, коэффициент вариации. Максимальные и минимальные значения составили соответственно 0,21 и 0,09 м–1 для показателя рассеяния; 77,8 и 33,9 для коэффициента асимметрии. Коэффициент вариации угловых показателей рассеяния изменялся в пределах 35–79 % c максимумом на угле 7,5° и минимумом на угле 162,5°. Получены связи коэффициента вариации с углом рассеяния, коэффициента асимметрии с показателем рассеяния и угловых показателей рассеяния с суммарным показателем рассеяния. Они все имеют высокие (более 0,9) коэффициенты корреляции. Общей связи коэффициента вариации с углом рассеяния не соответствует значение коэффициента при угле 2°, равное 51,7 %. Объясняется это разным вкладом в индикатрису рассеяния света крупной и мелкой взвеси. При угле, равном 2°, основной вклад дает крупная (органическая) взвесь, при углах со значениями более 7,5° – мелкая (минеральная) взвесь.

Выводы. Величины коэффициента вариации угловых показателей рассеяния под углами, равными 2° и превышающими 7,5°, показывают изменчивость в Средиземном море концентрации крупной и мелкой взвеси соответственно. Полученное уравнение связи коэффициента асимметрии индикатрисы с общим показателем рассеяния в водах Средиземного моря близко к аналогичному уравнению связи в тропических водах Атлантического океана. Для определения общего показателя рассеяния по величине углового показателя рассеяния для индикатрис Средиземного моря оптимальным является угол, равный 3,5°.

Ключевые слова

индикатриса рассеяния, параметры, асимметрия, вариация, показатель рассеяния, угол рассеяния, Средиземное море

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания по темам № 0555-2021-0005 и № 0555-2021-0003.

Для цитирования

Маньковский В. И., Маньковская Е. В. Корреляции между параметрами индикатрис рассеяния света в поверхностных водах Средиземного моря // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 5. С. 554–564. EDN ZZJOKJ. doi:10.22449/0233-7584-2021-5-554-564

Mankovsky, V.I. and Mankovskaya, E.V., 2021. Correlations between the Parameters of the Light Volume Scattering Functions in the Mediterranean Sea Surface Waters. Physical Oceanography, 28(5), pp. 514-524. doi:10.22449/1573-160X-2021-5-514-524

DOI

10.22449/0233-7584-2021-5-554-564

Список литературы

  1. Шибанов Е. Б. Расчет параметров глубинного режима в море с использованием данных об индикатрисе рассеяния света морской водой // Процессы в геосредах. 2020. № 2 (24). С. 738–745.
  2. Оптические методы исследования океана: дистанционные и контактные наблюдения / Е. Б. Шибанов [и др.] // Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы : тезисы докладов XXIV Международного симпозиума. Томск : Изд-во ИОА СО РАН, 2018. С. Р18–Р27. 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).
  3. Определение концентрации примесей в морской воде по спектру яркости восходящего излучения / М. Е. Ли [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 6. С. 17–33. doi:10.22449/0233-7584-2015-6-17-33
  4. Inherent optical properties of the Sargasso Sea / G. Kullenberg [et al.]. Copenhagen : Københavns Universitet, Institut for Fysisk Oceanografi, 1970. 18 p. (Institute of Physical Oceanography Report ; No. 11).
  5. Petzold T. J. Volume Scattering Functions for Selected Ocean Waters : final report. San Diego, USA : University of California, 1972. 79 p. URL: https://escholarship.org/uc/item/73p3r43q (date of access: 09.09.2021).
  6. Светорассеивающие свойства морской воды в различных районах / О. В. Копелевич [и др.] // Гидрофизические и гидрооптические исследования в Атлантическом и Тихом океанах. М. : Наука, 1974. С. 113–116.
  7. Measurement and modeling of volume scattering functions for phytoplankton from Norwegian coastal waters / E. Marken [et al.] // Journal of Marine Research. 2017. Vol. 75, no. 5. P. 579–603. https://doi.org/10.1357/002224017822109514
  8. Mankovsky V. I., Haltrin V. I. Light scattering phase functions measured in waters of Mediterranean Sea // OCEANS '02 MTS/IEEE : conference proceedings. Piscataway : IEEE, 2002. Vol. 4. P. 2368–2373. doi:10.1109/OCEANS.2002.1191998
  9. Mankovsky V. I., Solov'ev M. V. Seawater phase scattering functions in the Black Sea // Current problems in optics of natural waters (ONW'2013) : VII International conference, St.-Petersburg, Russia, September 10–14, 2013 : proceedings. Saint Petersburg : Nauka, 2013. P. 293–296.
  10. Shybanov E. B., Lee M. E. Light scattering properties of seawater in the central and north-western part of the Black Sea // Current problems in optics of natural waters (ONW'2013) : VII International conference, St.-Petersburg, Russia, September 10–14, 2013 : proceedings. Saint Petersburg : Nauka, 2013. P. 252–257.
  11. Маньковский В. И. Параметры индикатрис рассеяния света в тропических водах Атлантического океана // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т. 31, № 8. С. 1–6. doi:10.15372/AOO20180806
  12. Measurements and modeling of the volume scattering function in the coastal northern Adriatic Sea / J.-F. Berthon [et al.] // Applied Optics. 2007. Vol. 46, iss. 22. P. 5189–5203. https://doi.org/10.1364/AO.46.005189
  13. Маньковский В. И., Маньковская Е. В. Пространственная изменчивость оптических характеристик вод в южной части Средиземного моря в весенний период (май 1998 года) // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 1. С. 53–65. doi:10.22449/0233-7584-2020-1-53-65
  14. Measurements of scattering function of sea water in Southern Baltic / W. Freda [et al.] // The European Physical Journal Special Topics. 2007. Vol. 144, iss. 1. P. 147–154. https://doi.org/10.1140/epjst/e2007-00119-6
  15. Optical properties of the particles in the Crimea coastal waters (Black Sea) / M. Chami [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2005. Vol. 110, iss. C11. C11020. doi:10.1029/2005JC003008
  16. Левин И. М. Малопараметрические модели первичных оптических характеристик морской воды // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2014. Т. 7, № 3. С. 3–22.
  17. Левин И. М., Копелевич О. В. Корреляционные соотношения между первичными гидрооптическими характеристиками в спектральном диапазоне около 550 нм // Океанология. 2007. Т. 47, № 3. С. 374–379.
  18. Oishi T. Significant relationship between the backward scattering coefficient of sea water and the scatterance at 120° // Applied Optics. 1990. Vol. 29, iss. 31. P. 4658–4665. https://doi.org/10.1364/AO.29.004658
  19. Левин И. М., Радомысльская Т. М. Оценка гидрооптических характеристик по глубине видимости диска Секки // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48, № 2. С. 239–246.
  20. Haltrin V. I. Empirical algorithms to restore a complete set of inherent optical properties of seawater using any two of these properties // Canadian Journal of Remote Sensing. 2000. Vol. 26, iss. 5. P. 440–445. https://doi.org/10.1080/07038992.2000.10855275
  21. Маньковский В. И., Шемшура В. Е. Связи между интегральными характеристиками морских индикатрис рассеяния света // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1990. Т. 26, № 3. С. 325–327.
  22. Маньковский В. И. О соотношении между интегральным показателем рассеяния света морских вод и показателем рассеяния в фиксированном направлении // Морские гидрофизические исследования. Севастополь : МГИ, 1971. № 6 (56). С. 145–154.
  23. Маньковский В. И. Экспериментальные и теоретические данные о точке пересечения индикатрис рассеяния света морской взвесью // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1975. Т. 11, № 12. С. 1284–1293.
  24. Шифрин К. С. Рассеяние света в мутной среде. М. ; Л. : Гос. изд-во техн.-теорет. лит., 1951. 288 с.
  25. Копелевич О. В. Малопараметрическая модель оптических свойств морской воды. Физическая модель ослабления // Оптика океана. Том 1. Физическая оптика океана / Под ред. А. С. Монина. М. : Наука, 1983. С. 208–234.
  26. Маньковский В. И. Изменение коэффициента асимметрии индикатрисы рассеяния света природных вод, содержащих органические частицы // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 52, № 3. С. 373–378. doi:10.7868/S0002351516030081 27 Средиземное море // Океанографическая энциклопедия / Под ред. Р. У. Фейрбриджа. Пер. с англ. Л. : Гидрометеоиздат, 1974. С. 489–495.
  27. Копелевич О. В., Буренков В. И. О нефелометрическом методе определения общего показателя рассеяния света морской водой // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1971. Том 7, № 12. С. 1280–1289.
  28. Morel A. Indicatrices de diffusion calculees par la theorie de mie pour les systemes polydisperses, en vue de l׳application aux particles marines : rapport. Villefrancne-sur-mer, France : Centre de recherches Oceanographiques, 1973. P. 1–75.

Скачать статью в PDF-формате