Предложен метод решения обратной задачи восстановления спектральных свойств поглощения фитопланктона и концентрации пигментов на основе анализа данных подспутниковых измерений коэффициента яркости в Черном море с океанографической платформы. Для этого предложена 4-параметрическая модель биооптических свойств морской воды, отражающая основные особенности поглощения и рассеяния морской воды со взвешенными и растворенными в ней веществами. Решение найдено с использованием метода "матричного оператора" для точных численных расчетов переноса светового излучения. Показано, что восстановленные концентрации и биооптические характеристики прибрежных вод находятся в хорошем соответствии с данными прямых биологических определений.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221,0с

Рубрики:

Океанологія

Шифр НБУВ: Ж14253 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221.1с1/8

Шифр НБУВ: Ж71487 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221.621

Шифр НБУВ: Ж71487 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Предложен новый численный метод решения уравнения переноса излучения. Алгоритм метода работает исключительно в дискретных точках пространства, что дает возможность избежать осциллирующих ошибок по азимуту. При этом для перехода к непрерывному пространству используется процедура кусочно-непрерывной интерполяции. Достоинством метода являются также удобство и простота формул, которые позволяют учесть такие важные эффекты, как эффект внутреннего отражения для гидрооптических задач и эффекты отражения от морской поверхности для задач атмосферной коррекции. Метод может служить основой различных специализированных численных алгоритмов для расчета переноса излучения в океане и атмосфере.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221.6

Рубрики:

Оптика моря

Шифр НБУВ: Ж14253 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Усовершенствованы алгоритмы расчета рассеяния электромагнитной волны на частицах. Рассмотрена проблема выбора метода решения задачи рассеяния света для таких многофакторных систем, каковой является естественная водная среда. Обсуждены пути увеличения стабильности и повышения быстродействия расчета рассеяния и поглощения света на частицах со сферической симметрией. На основании анализа свойств рекуррентных соотношений в пределе сверхкрупных частиц предложен простой и быстрый метод оценки числа итераций для функций Рикатти - Бесселя, рассчитываемых по методу обратной рекурсии. Затронут вопрос о нецелесообразности использования громоздких математических решений при исследовании природных сред оптическими методами. Высказано мнение, что аналитическое решение имеет практическую ценность только в том случае, если существует стабильный алгоритм его численного расчета.

Рассмотрена проблема несоответствия теоретических и экспериментальных значений спектрально-углового показателя рассеяния "чистой" фильтрованной воды. Для объяснения противоречия выдвинута гипотеза о существовании двухмерных пространственных корреляций положений мелкодисперсной взвеси в жидкости. Получены аналитические зависимости рассеяния света в приближении статистически-равновесного распределения частиц по поверхностям сфер, случайно расположенных в среде. Проанализированы экспериментальные данные об угловом показателе рассеяния "чистой" фильтрованной воды (размеры частиц не превышают 0,2 мкм). Результаты расчетов по модели сферически-поверхностного распределения мелких частиц в воде качественно соответствуют спектрально-угловой функции рассеяния фильтрованной воды.

Рассмотрен метод решения обратной задачи биооптики моря на основе спектра восходящего излучения. Предложена методика коррекции данных измерений путем фиксации величины коэффициента яркости на длине волны 400 нм. Исследовано влияние этого предположения на восстановление концентраций примесей морской воды. Рассчитанные значения концентрации хлорофилла соответствуют данным прямых биологических измерений, а восстановленные спектры показателя поглощения фитопланктона имеют локальные максимумы, характерные для биологических частиц. Применяемая коррекция позволяет уменьшить влияние погрешностей измерения на результаты восстановления и повысить устойчивость решения обратной задачи.

Отмечено, что используемый метод заключается в решении обратной задачи биооптики моря на основании данных спектра коэффициента яркости моря. Нестандартный способ параметризации оптических свойств морской воды реализован в итерационном алгоритме. Рассчитанные значения концентрации хлорофилла соответствуют данным прямых биологических измерений, восстановленные спектры показателя поглощения фитопланктона имеют локальные максимумы, характерные для биологических частиц. Отмечено, что используемое условие постоянства коэффициента яркости на длине волны 400 нм позволяет стабилизировать работу алгоритма.

Используемый метод заключается в решении обратной задачи биооптики моря на основании данных спектра коэффициента яркости моря. Нестандартный способ параметризации оптических свойств морской воды реализован в итерационном алгоритме. Показано, что условие постоянства коэффициента яркости на длине волны 400 нм позволяет стабилизировать работу алгоритма. Построены карты распределения хлорофилла в районе Южного берега Крыма. Полученные величины концентраций соответствуют типичным для прибрежных районов Черного моря в летний период.

Рассмотрен статистически неравновесный процесс генерации и трансформации атмосферного аэрозоля над морем. Выявлена причина высоких значений коэффициентов корреляции между значениями аэрозольной оптической толщины в видимом диапазоне. Объяснен механизм образования бимодального распределения частиц по размерам. Показано, что для параметризации оптических свойств аэрозоля требуется по крайней мере одна степень свободы.

Приведены результаты выполненных в сентябре 2008 г. на океанографической платформе в районе пос. Кацивели измерений оптических характеристик вод (показателя ослабления направленного света, индикатрисы рассеяния, коэффициента яркости моря, глубины видимости белого диска) и оптических характеристик атмосферы (аэрозольной оптической толщины, содержания паров, параметра Ангстрема). Проведен сравнительный анализ гидрооптических характеристик в разные годы. Определен оптический тип вод моря в период наблюдений.

Дано описание подспутниковых биооптических экспериментов, проводившихся на океанографической платформе Морского гидрофизического института НАН Украины в течение 30-ти лет. Приведены некоторые научные результаты исследований, краткие описания приборов гидрооптического комплекса, применявшихся и разработанных методик измерений.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221.61

Рубрики:

Поляризація світла в морській воді

Шифр НБУВ: Ж14253 Пошук видання у каталогах НБУВ 

На основе анализа экспериментальных данных, полученных в подспутниковых экспериментах, предлагается полуэмпирическая теория переноса излучения в структурированной среде. Получена система уравнений переноса, учитывающая структурную неоднородность воды. Показано, что предлагаемая теория позволяет устранить противоречия между экспериментально измеренными характеристиками светового поля и константами поглощения морской воды.

Рассмотрены результаты измерений спектрального коэффициента яркости моря, выполненных в 2002 - 2014 гг. на океанографической платформе Экспериментального отделения МГИ при помощи разработанного в отделе оптики моря спектрофотометра. Специальная методика измерений позволяет учесть свет, отраженный водой, что в свою очередь избавляет от необходимости проводить контактные измерения под морской поверхностью. Алгоритм обработки полученных данных дает возможность рассчитывать такие первичные гидрооптические характеристики морской воды, как концентрация пигментов фитопланктона, поглощение неживой органикой и рассеяние взвесью, а также определять наличие вспомогательных фотосинтетических пигментов по восстановленному спектру поглощения фитопланктона. Рассматриваемый метод позволяет проводить оперативный подспутниковый мониторинг состояния морской среды, в частности с целью валидации алгоритмов обработки данных дистанционного зондирования.