Purpose. The work is purposed at studying spatial variability of the sea reflectance coefficient using the field data, as well as at obtaining empirical relationships between the colorimetric and bio-optical characteristics and their comparing with the already published data.
Methods and Results. The measurement data on spectral reflectance coefficient of the water column and the Secchi disk depth obtained in the expeditions of the R/V Professor Vodyanitsky in the northern and northeastern parts of the Black Sea in April 18 – May 13, 2019 and April 22 – May 8, 2021 were used. Based on the reflectance spectra, the following color characteristics were calculated: dominant wavelength, water color purity, hue angle, and the inherent optical characteristics (absorption by dissolved organic matter and backscattering by suspended particles). Variability of the sea reflectance coefficient and its color characteristics was analyzed for similar periods in spring, 2019 and 2021. For the combined data for 2019 and 2021, the relationships between the Secchi disk depth and the reflectance coefficient at maximum, as well as the dominant wavelength, were obtained and compared to the known data. To calculate the inherent optical characteristics of the Black Sea waters, for the first time the empirical relationships connecting the hue angle with the dissolved organic matter absorption and the backscattering by suspended particles were obtained.
Conclusions. The observed in 2019 distribution of reflectance coefficient is more typical of late spring, whereas the analogous distribution observed in 2021 rather indicates the continuing winter-spring development of phytoplankton communities, that is typical of the deep part of the Black Sea waters in the years with cold winters. Significant correlations between the colorimetric and bio-optical parameters of seawater were established. They can be used as a part of the empirical and semi-analytical algorithms for comprehensive assessing (including application of remote sensing data) the hydrooptical characteristics of the Black Sea waters.
Цель. Цель работы – исследование пространственной изменчивости коэффициента яркости по натурным данным, а также получение эмпирических связей цветовых и биооптических характеристик и сравнение их с литературными данными.
Методы и результаты. Использованы данные измерений спектрального коэффициента яркости толщи вод и глубины видимости белого диска, полученные в ходе экспедиций НИС «Профессор Водяницкий» в северной и северо-восточной частях Черного моря 18 апреля – 13 мая 2019 г. и 22 апреля – 8 мая 2021 г. По спектрам коэффициента яркости рассчитаны цветовые характеристики: доминирующая длина волны, чистота цвета воды, угол цветности, а также первичные оптические характеристики (показатель поглощения растворенным органическим веществом и показатель рассеяния назад частицами взвешенного вещества). Проанализирована изменчивость коэффициента яркости и его цветовых характеристик за аналогичные весенние периоды 2019 и 2021 гг. Для совокупности данных за 2019 и 2021 гг. получены уравнения связи между глубиной видимости белого диска и коэффициентом яркости в максимуме, а также доминирующей длиной волны, проведено их сопоставление с литературными данными. Для расчета первичных оптических характеристик в водах Черного моря впервые получены эмпирические соотношения угла цветности с показателем поглощения растворенным органическим веществом и с показателем рассеяния назад частицами взвешенного вещества.
Выводы. В 2019 г. наблюдалось более типичное для второй половины весны распределение коэффициента яркости, тогда как в 2021 г. наблюдаемое распределение говорит, скорее, о продолжающемся зимне-весеннем развитии фитопланктонных сообществ, что характерно для глубоководной части Черного моря в годы с холодными зимами. Установлены значимые связи между цветовыми характеристиками и биооптическими параметрами. Полученные соотношения могут применяться в составе эмпирических и полуаналитических алгоритмов для комплексной оценки гидрооптических характеристик вод Черного моря, в том числе по данным дистанционного зондирования.