О перспективах дистанционной оценки гидробиооптических характеристик вод внутренних пресных водоемов по результатам экспедиций на Горьковском водохранилище в 2016 г.

А.А. Мольков1, Д.В. Калинская2, И.А. Капустин1, Е.Н. Корчемкина2, В.А. Осокина3, В.В. Пелевин3

1 Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород

2 Морской гидрофизический институт РАН, г.Севастополь

3 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, г.Москва

Аннотация

Изложены результаты пилотных экспедиционных работ, направленных на решение задачи об оценке биопродуктивности внутренних пресноводных водоемов по данным космических сканеров цвета. Их целью были отработка методики сбора, оценка и анализ набора физических параметров водоема и атмосферы над ним, необходимых при верификации региональных алгоритмов обработки оптических спутниковых изображений. Измерения проводились на Горьковском водохранилище, входящем в каскад из 8 водохранилищ, расположенных на главной водной артерии Центральной России – р.Волга, и являющимся примером внутреннего пресноводного водоема, характеризуемого высокой биологической продуктивностью.

Представлены карты концентраций хлорофилла «а», общего органического углерода и общей взвеси с высоким пространственным разрешением в водах южной части водохранилища за три дня: 21 – 23 июня 2016 г. Зарегистрирована и проанализирована изменчивость указанных характеристик под действием дождей, ветра и течений. Впервые измерен коэффициент яркости (КЯ) водной толщи в 38 точках водохранилища при разных концентрациях сине-зеленых водорослей в период 1 – 6 августа 2016 г. и параметров атмосферы над водохранилищем. Сделан вывод о точности и особенностях восстановления биооптических характеристик воды по измеренному КЯ.

На основании полученных результатов проанализированы возможности применения спутниковых методов дистанционного мониторинга качества вод во внутренних пресноводных водоемах.

Ключевые слова

дистанционные измерения, флуоресцентный лидар УФЛ-9, яркость моря, первичные гидрооптические характеристики воды, оптические характеристики атмосферы, пресноводный водоем, эвтрофикация

Благодарности

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 14-45-01049, 15-35-20992, 15-45-02610, 15-45-02531, 16-35-00179 и Министерства образования и науки (соглашение 14.613.21.0050, код RFMEFI61315X0050).

Список литературы

  1. Охапкин А.Г., Микульчик И.А., Корнева Л.Г., Минеева Н.М. Фитопланктон Горьковского водохранилища.– Тольятти, 1997.– 156 с.
  2. Минеева Н.М. Растительные пигменты в воде волжских водохранилищ.– М.: Наука, 2004.– 156 с.
  3. Минеева Н.М. Первичная продукция планктона в водохранилищах Волги.– Ярославль: Принтхаус, 2007.– 279 с.
  4. Буканова Т.В., Вазюля С.В., Копелевич О.В., Буренков В.И., Григорьев А.В., Храпко А.Н., Шеберстов С.В., Александров С.В. Региональные алгоритмы оценки концентрации хлорофилла и взвеси в юго-восточной Балтике по данным спутниковых сканеров цвета // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса.– 2011.– 8, 2.– С.64-73.
  5. Финенко З.З., Суслин В.В., Чурилова Т.Я. Оценка продуктивности фитопланктона Черного моря по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса.– 2010.– 432, 6.– С.845-848.
  6. Салюк П.А., Степочкин И.Е., Голик И.А., Букин О.А., Павлов А.Н., Алексанин А.И. Разработка эмпирических алгоритмов восстановления концентрации хлорофилла а и окрашенных растворенных органических веществ для дальневосточных морей из дистанционных данных по цвету водной поверхности // Исследование Земли из космоса.– 2013.– 3.– С.45.
  7. Ли М.Е., Шибанов Е.Б., Корчемкина Е.Н., Мартынов О.В. Определение концентрации примесей в морской воде по спектру яркости восходящего излучения // Морской гидрофизический журнал.– 2015.– 6.– С.17-33.
  8. Корчемкина Е.Н., Ли М.Е. Аномальные оптические характеристики прибрежных вод Черного моря в июле 2012г. и их связь с концентрацией минеральной взвеси в воде // Фундаментальная и прикладная гидрофизика.– 2015.– 10-1.– С.39-43.
  9. Лаврова О.Ю., Соловьев Д.М., Строчков А.Я., Шендрик В.Д. Спутниковый мониторинг интенсивного цветения водорослей в Рыбинском водохранилище // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса.– 2014.– 11, 3.– С.54-72.
  10. Ермаков С.А., Капустин И.А., Лазарева Т.Н., Сергиевская И.А., Андриянова Н.В. О возможностях радиолокационной диагностики зон эвтрофирования водоемов // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана.– 2013.– 49, 3.– С.336-343.
  11. Ермошкин А.В., Капустин И.А. Исследование особенностей растекания пленок поверхностно-активных веществ на поверхности внутренних водоемов морским навигационным радиолокатором // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса.– 2015.– 12, 6.– С.136-142.
  12. Леднёв В.Н., Гришин М.Я., Першин С.М., Бункин А.Ф., Капустин И.А., Мольков А.А., Ермаков С.А. Лидарное зондирование пресноводной акватории с высокой концентрацией фитопланктона // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса.– 2016.– 13, 1.– С.119-134.
  13. Ермаков С.А., Лаврова О.Ю., Капустин И.А., Макаров Е.В., Сергиевская И.А. Исследование особенностей геометрии пленочных сликов на морской поверхности по данным спутниковых радиолокационных наблюдений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса.–2016.– 13, 3.– С.97-105.
  14. Ермаков С.А., Купаев А.В., Капустин И.А., Мольков А.А., Сергиевская И.А., Шомина О.В. Эксперименты по дистанционному зондированию органических пленок с использованием многочастотного радиолокатора микроволнового диапазона // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта.– 2016.– 48.– С.111-121.
  15. Айбулатов Н.А., Завьялов П.О., Пелевин В.В. Особенности гидрофизического самоочищения российской прибрежной зоны Черного моря близ устьев рек // Геоэкология.– 2008.– 4.– С.301-310.
  16. Пелевин В.В., Завьялов П.О., Беляев Н.А., Коновалов Б.В., Кравчишина М.Д., Мошаров С.А. Пространственная изменчивость концентраций хлорофилла «а», растворенного органического вещества и взвеси в поверхностном слое Карского моря в сентябре 2011 г. по лидарным данным // Океанология.– 2017.– 57, 1.– С.1-11.
  17. Palmer S.C., Pelevin V.V., Goncharenko I.V., et al. Ultraviolet Fluorescence LiDAR (UFL) as a Measurement Tool for Water Quality Parameters in Turbid Lake Conditions // Remote Sens.– 2013.– 5.– С.4405-4422.
  18. Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Ростов А.П., Турчинович С.А., Князев В.В. Солнечные фотометры для измерений спектральной прозрачности атмосферы в стационарных и мобильных условиях // Оптика атмосферы и океана.– 2012.– 25, 12.– С.1112-1117.
  19. Ли М.Е., Мартынов О.В. Измеритель коэффициентов яркости для подспутниковых измерений биооптических параметров вод // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа.– Севастополь, 2000.– С.163-173.

Текст статьи

Скачать статью в PDF-формате