Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Исследование влияния флуоресценции на формирование естественного светового поля в природных водах

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Исследование влияния флуоресценции на формирование естественного светового поля в природных водах"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ ем. Л.П.ШШЗА

На правах рукопвои

УДК 551.463.5:536.372

Крашов Андрей Вательевач

ИССЛЕДОВШ® НИШИ «ЛУ0?£ЩЕКШ НА ФОРМИРОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО СБЫТОВОГО ШЛЯ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ

11.00.03 - океанология

АВТОРЕФЕРАТ

дяосара'ешзй не ооаскакае ученой отепена кааивага фкзако-штвматвчеокшс наук

.'¿осква - 1290

Работа выполнена во Всесоюзном электротехническом институте аиэьи Б.К. Ленина. г. Москва.

Научные руководители

Офишалыше оыюаешы

Вздущзя ортаназачЕя

доктор фазахо-катвматичосящс наук В.Ё. Пелеван кандидат технических пнул, старсай научный сотрудник Г.Г. Карлсег:

доктор $аззк&-А12твиатичвом1Х наук Г.С„ Карабашав кандидат технических наук В.И. Савенков

Мое г.о во кий государственный университет аыени И.В. Лохо-носова

Зешлта состоится "/3я // 199^ г. в ,/£_ чаооа на засодзт специализированного Совета К.002.86.02 но приоухдо-Ш1£ ученой отепаал кандидата наук л Института океанологии ну. П,П, Зйрвова АН ССОР по адресу: 117218, Москва, ул. Красикова, Д. 23.

С дассерхашей кохко озяахшиться з научной бзблг/угвяе Института океанологии им. П.Д. Ширшова АН СССР.

Автореферат разослан " ¡2* ^ _199£>г»

Учений секретарь спспиалдз!? ревенного Сохлта, к.г.п.

С.Г. Лагфи:ОЕ£

Актуалькость темы. Исследование естественного светового поля (ЕСП) является актуальным направлением оптики океана, ото обусловлено необходимостью более полного и точного решении прямых и обратных задач оптики океана, проблем изучения условий существования морского Онсценоьа, в частности, первичной продукции в океанских водах, подводной видимости и т.п. В связи с этим ввх-nc!t проблемой представляется исследование природа формирования ЕСП в различных участков спектра. Очевидно, что природа формирования ECU определяет его структуру. Следует отметить, что £СИ г длянно-волкавой части спектра в настоящее врем явдязтся недостаточно изученным объектом. В силу спектральных особенностей гддро-оптачесгси характеристик - .большого поглощения света в красной области спектра -■ облученность, обусловленная астрономическими источниками в этой диапазоне уже га относительно малих глубян&х (приблизительно 20-30 метров) становится ксчезаше тлоя, однако измерения показали наличие красного света на этих и больших глубинах. Цсшю предположить, что красный свет возникает на этих глу бинах из-за флуоресценции, воэбуадаемой сине-зеленым малоослаб-лсниш морской водой излучением. При этом структура светового' кол; и зависимости» одксывааще взаимосвязи его параметров с первичными гздроопткческима характеристиками, существенно отличаются от тахошх в теории, учитывающей форирование ЕСП только за счет по-гдошеник и рассеяния." Изучение условий формирования ЕСП в толще вода в динадведнолой области емктра позволит по-новому взглянуть на прл^иду светового поля з морской-среде. Особенный интерес пред-стазляе? спектральная область Л = 680-630 юл, где интенсивно флуоресцирует хлорофилл "а". Исследования ЕСП з этой области залнн для понимания физических процессов, сопровождающих фотосинтез, ока, возможно.приведут к соотношениям, которые позволят оценивать биомассу фитопланктона и уровень первичной продукции в океанских водах. .

Цель в основное задачи работы.

1. ¿доведение комплексных экснэрнмеяталыгах в теоретических исследования энергетических и помри з а пи онкых характеристик естественного излечения в море в красной области спектра на глубинах дс 100-150 м,

2. Проведение экспериуентальных исследований характеристик ECU в длинноволновой области спектра с целью получения данных об их глубинном распределении.

3. Разработка методики опенка интенсивности флуоресценции морских вед в поле солнечного излучения по результатам измерений параметров 5СП в длинноволновой области спектра.

4. Разработка модели ВС ¡i в красной области спектра с учетом источников флуерзеиенгного излучения, возбуждаемое естественным излучением сине-зеленого диапазона, глубоко проникающим в толщу вод. .

Кау-нзя новизна работы состоит в том, что экспериментально иссг.едсвгш глубинные распределения параметров ЕСЯ в море в красной области спектра и теоретически объяснены их особенности. Показана справедливость гипотезы об спределямзей роли естественной ■}луореспенд2и в красном диапазоне спэктра, начиная, ::о крайней мере, с глуогн £0-25 метров в разных типех зод ¿.хровего океана.

цолокеиля. выдвигаемые Н8 зьауту.

1. .Экспериментально агрггкетркрованные особенности характеристик ¿СП д длинноволновой области сдекгра на глубинах, больших 2025 м, удовлетворительно ооы.скяотся ери учетефтуоргепекпик морской сродк. всзоуадаакси солнечным излучением сине-зеленого диапазона,

2. Не^елоиднас слои биогенного происхождения хорезо выявляется'при зондироьакия моря приборами, регистрирующие потек красного излучения.

3. Предложена и обоснована методика определения э£фгктизнос-та флуореспеяши по известным значениям параметров ЕС Л в красной области спектра.

Научная а практическая ценность работк заключается з получении новых результатов - данных о глубинных зависимостях коэффициента диффузного отражения и степени поляризации в красной области спектра в коре (до глубин 100-150 м) а в теоретическом рассмотрении а реализации методики определения глубинной зависимости эффективности флуоресценции морской среда путем контактного пассивного флуоресцентного зондирования, в частности, выявления не^елоидных слоев биогенного прсисхоядения.

Апробашя работы. Основные материалы диссертации были доложены на IX и X Пленумах Рабочей группы по оптике океана Кокьссиа по проблемам Мирового океана АН СССР, Всесоюзной конференции "Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной, преобразовательно?, сильноточной а полупроводниковой техяака" (1936 г.), Сйьаваре Лаборатории гидрооатики Института океанологии смени П.П. Ширшова, заседаниях секши НГС и конференциях молодых ученых и специалистов БЭИ имена В.И. Явнчва.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Она содержит Я1 страшшу основного ма-ванопионот'о текста а 38 рисунков. Список литература содержит 85 навкэновбпйй.

Содержание работы. Во введении обсуждается актуальность темы, азлагахтоя предпосылка, позводашие -сформулировать предположение сб определяющем вльянии флуоресценции на формирование ЕСП в дйи»-новолновой области спектра, начиная о глубин 20-25 м для вод океана. Кратко излагается содержание работы и приводятся основкне положения, выдвигаемые на защиту»

В первой главе проводится обзор результатов исследований флу-

орзсленипи морской кода, ранних с точки з ре га я исследования влияния флуоресценции на фсрглрование ЕСП в длинноволновой области спектра» а также методов с аппаратуры для изучения ECU в флуорес-пенник морской вода.

Известно, чю основным: флуоренташ в составе морской ьода, излучаддаки в краской области спектра при возбуЕденна в слне-зе-ленсл: диапазоне, я^ляится органические пигыенты фитопланктона и рзстьореинъе органические ьеиества.

Особое i.-.есто в многообразии люминесцентных свойств морской ьода з£ниь:ает флуоресценция, возникающая в пропессе фотосинтеза. Основккы фотосинтезирукдаы пигментом является хлорофилл "а", образух^ий в рэакииошшх центрах меток фитопланктона хлорофилл-белковке коьшлексы, играющие роль фотосистем, а такае хлорофилл-пи!рентные конгломераты, являющиеся приешикаш и переносчиками зсзЗувденпк. Флуоресценция в гроцепсе фотосинтеза имеет достаточно хирокий спектр с преобладающей полосой в окрестности А =С85ки. Ота полоса о?условл<зна потерей энергии ¿озбукдения одной из $ото-cnc-iei: Яотосинтезиругщего аппарата в виде алуореспентного излучения. Лктенсиьнссть этсгс излучения определяется уроинек ьозбучда-адэго излучгния, степенью зрелости фитопланктона, услсжя^и предварительного осье^-ния, наличием питательных вечестз в среде, концентрацией СОг , скоростью отвода продуктов реакций как внутри, тек и ы;е клетки. Яз сказанною следует, что ¿луоресценаяя в указаккоы д;:апазоне отраььет разные этапа процесса фотосинтеза, происходящего в тслие вода.

Влияние ¡¿дусресиеннип на формирование ЬСП з краской области спектра в гидрооптической литература опенииется з широких пределах: от полного его отрицания (А. ¿залов, 1978) до его признания при' рассй^треыи отдельных r.epat.:e?pos ЬСП в тонких приповерхностных слоях морской вода {Gordon I97S; G-owet, 1987). Хкеются экс-

перакентальнке данные о влиянии флуореспетии на величину под подпой облученности в 60-кетровой толпа воды С Тор&ы , 1985). В литературе существует попытки теоретической ошеки влияния флуоресценции на коэффагшеет диффузного отражения (Iтога'оп, 1379) а подводную оолуче!шс.сть , 2985) а объяснения ее лрзроды.

В кастощее время отсутствует комплексное ошсанпз 2СП з длинноволновой области спектра.

В зшиэтеняе обзора делается вывод о том, что проведение кс.-4-ыекскых как экспериментальных, так и теоретических исследований условий формирования ЕСД в красной области спектра позволит по-нс-всму взглянуть на прпроду световых полей, получать аоличеотвчшшв характеристики яЕиеняя, а тахгз дополнительные данные о Снологпчо-оййх процессах з океана.

Вторяк^даза посвящена теоретическому анализу характеристик ЕСП и длинноволновой области спектра при наличии флуоресценции морокой воды.

В п. I качественно проанализировано, какие эффекты следует схпдать, если флуореспекшы норе кой воды окакстся основным постав-ааком красного света на достаточно болыаах глубинах моря, где' длинноволновая составлясщая потока солнечного издучедгя практически отсутствует из-за сильного поглощения водой. Оказалось, что в этом случае справедливо следующей.

1. В услолиях неизменной по глубине эффективности $луоресцзк-П5ш значаниз показателя вертикального ослабления облученности в красной области асимптотически приблизится к таковому для енне-ге-леного овета, возбуждающего флуоресцентна).

2. На достаточно больших глубинах облученность в красной области будет зависеть от концентрации флуоресцирующих веществ, их флуоресцентных характеристик, облученности поверхности моря в сине-зеленом диапазоне и коэффициента подводкой облучзнности для

этого даесазона.

3. Пра неоднородной пс вертикала распределении эффективности флуореспегшя показатель вертикального ослабления облученности может уменьшаться до нуля а дам формально становиться отрипатель-ныи, что означает возрастание облученности в этой области спектре с ростом глубины.

В селу квазяс$еричносш индикатрссы флуоресаенпаа коэффициент диффузного отражения в красной области спектра о ростом глубины стремится к величине, близкой к единице в завиояцей от соотношения между показателями вертикального ослабления облучекнос-ти в сине-зеленой я красной областях спектра.

5» Поскольку флуоресцентное излучение сочти нолностыв деполяризовано, то на дооаато'шо больших глубинах степень иоляриаадин красного излучения должна быть ьалой величиной.

Под 'достаточно большей" понижается такая глубина, на которой флуореосентная ссот«влягчая излучения заметно превышает астрономическую. Даже в самых прозрачных водах глубины 25-30 м является "достаточно болышма". Б кензе прозрачных водах "достаточно большими" являлся меньшие глубины.

Б п. 2 главы проведен расчет облученности в толще морской воды в длинноволновой области спектра с учетом флуоресценции морской веды. Показано, что на глубинах, где астрономической составляющей язлученгя можно пренебречь, облученность сверху и снизу не горизонте рассчитывается по еяедувдим вырешили:

с- _/* - «.-кг*

л,

где чДлпТ) » \ттж) ~ 0ПвКТр8ЛЫШЙ ИНТврВЭЛ, В котором происходи? возбуждение флуоресценции; Еа% - облученность на кулевом горизонте;

- показатель вертикального ослабления; л А« - опектральная полоса, в которой рассматривается флуоресцентное излучение; 2, - квантовый выход флуоресценции;

о1.\ *

вСх^в ~ показатель поглощения света чистой водой; рънр- показатель рассеяния назад чистой водой;

* ( Я/, Л*

) - доля энергии флуореспеншш, возбуждаемой на длине волны Д / а излучаемой в единичном интервале длин волн при Я к }• индекс отнооится к характеристикам возбуждающего язлуче-кия, в индекс "а " - к характеристикам флуоресцентного ("красного") излучения.

Оценка, проведенная в этом параграфе, показала, чю ооствалящая облученности, обусловленная комбинационным рассеянием воды, на глубинах, больших 20 ы в реальных морских и океанских водах, мзньае, чем составляющая, обусловленная фдуореапенпаеа, поэтому КР-составлящей излучения можно пренебречь.

В п. 2.3 рассмотрены спектральные а глубинные зависимости коэффициента диффузного отражения излучения в толще морской води.

Показано, что с ростом глубины коэффициент дайузкого отражения прь возбувдекии в пнроком диапазоне спектра асимптотически стре-ьлтся к значению

п _ ¿МоС* - х

к ' {МеС* * оС^.ч где - канзмальное значение показателя вертикального оалаб-

лекия облученности в спектральной полосе возбуждающего излучения.

Следовательно, значение коэффициента диффузного отражения в рассматриваемой узкой паюсе в красной области спектра зависит от тиса вод. В чистых водах коэффициент диффузного отражения в красной области спектра близок к I, а в менее прозрачных водах его значение уменьшается, и, например, на дайне еслкы 685 т в водах Белого иоря, характеризуемых индексом т 15 (по классификации вод по оптическим свойствам, предложенной В.Н. Пелеваным и В.А. Рут-зсозскоа), составляет/?« - 0,35. Заметны, что рассчитанное в предположении отсутствия флуоресценции (учете только поглощения а рассеяния) значение коэффициента диффузного отражения да этой длины волны составляет доли процента.

В п. 2.4 предложена ьятодика расчете а распределения по глубине обьешой плотности мсадости флуоресцентного излучения по аз-вестной глубинной зависимости облученности сверху в красной области спектра. Показано, что для ресекия этсЛ задачи необходимо решать уравнение Еольтерра 1-го рода относительно ??< (%•}•.

¡Ъ(*.)ехр[-*'* (*-*.}¡7«/* (?)],

где ё4к(ъ)- суммарная облученность сверху;

Е ",<(<) - оолученность сверху, обусловленная излучением астрономических источников;

'<4.'к ~ эффектавяий показатель вертикального ослабления флуо-

есцентнсго излучения, вообще говоря, являюцийоя ушшией расстояния г-лг^ .

В п. 2.5 рассмотрена поляризационные характеристика ЕСП з красной области спектрз. На достаточно больших глубинах облученность на заданном горизонте определяется гак излучением, роздае-мкм на этом горизонте в тонком слое и практически полностью деполяризованным, так а флуоресцентным излучением, генерируемым на других глубинах. Последнее, рассеиваясь, становится частично поляризованным. При рассмотрении поляризационных характеристик ЕСП а длинноволновой области спектра ка достаточно больших глубинах необходимо учитывать, что в однородной воде источники излучения распределены с объемной шютностьв, пропорциональной с , что приводит к значена» коэффициента диффузного отражения, близкого'к единице, и, как следует из литературных данных, следует ожидать малой атепени поляризации в горизонтальном направлении» Расчеты, проведенные методом Монта-Карло, показали, что степень поляризации излучения в горизонтальном направлении не превосходит 3%.

В третьей главе опиоан аппаратурный комплекс, разработанный для экспериментальных исследований ЕСП в длинноволновой области спектра.

В п. 3.1 изложены основные принципы построения комплекса измерительной аппаратуры. Отмечено, что на достаточно больших глубинах, где ЕСП в красной области спектра формируется только за счет флуоресценции, уровни флуоресцентного (красного) ч возбуядэдего (сине-зеленсго) излучения могут отличаться не несколько порядков,' т.е. необходимо выделить красную составлявшую излучения на фона мощного сине-зеленого потока. Это обстоятельство ставит ?ысокпв требования к оптическому тракту аппаратуры в целом а к спектральному аппарату в частности.

I. Необходимо обзспечить большую раанипу коэффициентов пропускания фильтра в зонах заграждения и пропускания - не менее £-7 порядков и высокую крутизну спектральной характеристики мезду улэззк-

ныш зонами.

Я. В силу малости лс абсолютной величине потоков красного излучения необходимо обеспечить высокую светосилу всего оптического тракта.

3. Флуоресценция,возникающая в фильтре под действием сине-зеленого излучения и излучаемая в зоне пропускания, должна быть существенно меньше флуоресценции морской воды.

На основе анализа ряда типов светофильтров целесообразным признано применение стеклянных абсорбционных светофильтров.

Обоснован выбор модульной конструкции погружаемой части аппаратура. Осноеным является модуль глубоководного фотстетра, снабжаемый дополнительными модулями измерения коэффициента диффузного отражения и степени поляризации. Выбранная конструкция обеспечивает о'ыструа смену насадок и проведение поляой программы -исследований на одной дрейфовой станции. Предусмотрен контроль надводной облученности.

В д. 3.2 подробно описан модуль глубоководного фотометра. Обоснован выбор фотоэлектрического преобразователя - фотоэлектронного укноЕктелч (ФЭУ) и режимов его работы, обеспечиЕакздх.динамический диапазон измеряемых облученностей дс II порядков и возможность работы в облисти засветск, сравнимых с солнечными. Приведена блок-схема фотометра. Обоснован выбор конструкции иллюминатора. Показало, что систематическая погрешность взмеракая облученности при сферическом теле яркости не превосходит 20%. Случайная погрео-нссть измерения облученности не превосходит 15/2.

В к. 3.3 описана конструкция модуля измерителя коэффициента диффузного отражения. Модуль представляет собой наклонное зеркало и систему врадеаия зеркала. Лака оценка систематическом погрешности взмерзкий г.ри сферическом подводном теле яркости, обусловленная отклонением угловой диаграммы измерителя от косинусной. Эта погрешность составляет 30,?. ¡¿оказано текяе, что систематическая погрей-

кость, обусловленная флуоресценцией фильтров из стекла марки КС-18, но превосходит 10%.

В п. 3.4 приведено опасение конструкции погружаемого поляриметра. Примененные конструктивные решения позволили уменьшать влияние двулучепреломления, наведенного внешним давлением, и практически полносты) устранить влияние флуоресценция фильтров.

В п. 3.5 изложена методика проведения измерений. Все измерения проводились т л^и на дрейфовых станциях. Измерения естественной подводкой облученности проводились методом непрерывного зондирования, а измерения коэффициента диффузного отражения и оте-пеки поляризации - методом погоризонтного зондирования.

В п. 3.6 цриведены методика и результаты измерений коэффициента проауокания фильтра из стекла КС-18 в зеленой области спектра.

—9

Коэффициент пропускания на длине волны 532 ям составил 6,4.10 . Уровень флуоресценции фильтра в красной области при возбуждении

с

на той ае дайне волны составил 5,2.10 от уровня возбуждающего излучения.

,В четвертой глаье приведены основные результаты исследований характеристик в море в длинноволновой области спектра.

В л. 4.1 на основе натурного эксперимента в чистых океанских водах (тип 1А по классификации Ерлова, что соответствует значению т ~ 1,4 по классификации Ь.Н. Пелевина и В.А. Рутковсксй)., проверено сравнение уровней флуоресленняи абсорбционных светофильтров аз стекла КС-18 и морской воды. Уровень флуоресценции красного

с

фильтра составил 1,2.10 " от уровня возбуждающего излучения, что согласуется с.результатами лазерных измерений, учитывая, что в данном случае -возбуждение производится в широком спектральном диапазоне. Интегральный поток излучения, обусловленный флуоресценцией морской воды, попадающий на катод-ФЭУ, не менее, чем 'а 5 раз превосходит поток, обусловленный флуоресценцией фильтров, даже в ма-

лолродуктивных водах.

В п. 4.2 приведены некоторые результаты измерений естественной подводной облученности и их сравнение с модельными расчетами.

Измерения подводной облученности проводились в Черноморских гицрооптических экспедициях Института океанологии АН СССР в 1585-■1987 гг. в районе г. Гелендаик с борта нао "Рифт" и "Акванавт"; в 6-м рейсе научно-исследовательского парусного судна "Ярило" Всесоюзного электротехнического института имени В,И. Ленина на Белом море в 1986 г.; в комплексной гидрогеофазьческой экспедиции ИО АН СССР в 49-м рейсе нис "Академик Курчатов" в Средиземном море и Атлантическом океане в 1988 г.; в 53-м рейсе нис погода "Георгий Ушаков", принадлежащего Одесскому отделению Государственного скезно- • графического института.

Главной особенностью всех глубиньых зависимостей еотеотЕвнной подводной облученности в красной области спектра является уменьшение значения показателя вертикального ослабления до его значения в сине-зеленой области спектра.

Результаты измерений естественной подводной облученности в 49-м рейсе нис "Академик Курчатов" сопоставлялись с результатами измерений глубинного распределения относительной эффективности флуоресценции, полученными Г.С. Карабашевым, С.А. Ханаевым, С.й. Алейниковым.

Замечено, что' увеличение эффективности флуоресценции с глубиной приводит к замедлению ослабления облученности и даке к ее росту с увеличением глубины.

Результаты измерений сравнивались с результатам! моделирования эксперимента в предположении нефдусресцирующей морской вода. 3 модели использовались реальные свойства трсксИ воды и характеристики аппаратуры, в честности, экспериментально определенный уровни флуоресценции фильтров. Доказано, что качественно рассчитанная

глубинная зависимость естественной подводной облученности в крас-кол области спектра икеет вид. аналогична экспериментальному, л отличается количестиешшш значениям и отсутстмеи особенностей, вызванных колебаниями эффективности флуоресценции. Это обстоятель ство, не ставя под сомнение флуоресцентную гипотезу формирования ЕСП в краской области спектра, требует, тем не менее, сбора дополнительных аргументов в пользу утверждения, что экспериментально полученные результаты действительно есть слздотме флуоресценции иорсксй ПОДУ.

В п. 4,3 приведены результаты расчетов глубинной зависимости эффективности флуоресценции по результатам измерений естественной подводной облученности на 9-тв станциях 49-го рейса нес "Акадегак Курчатов". Опираясь на методику такого расчета, изложенного в а. 2.4, показано, что эффективность флуоресшшш характеризуется отношением %/£} . Коэффициент корреляции ь>егду массивами значений

и значений интенсивности флуоресценции, измерешшх импульС пх>(<)

сани погруазеАй'М флуорикэтроы, состояли к: аз 480 пар точек, раьэн 0,8С5. Отличие коэффициента корреляции от единицы обусловлено как цогрекнсстяка измерений, так и различными условиям возбуждения фпуореспеиш.

По результатам измерений я 53-м рейсе нисп "Георгий Укаков" был рассчитан коэффициент корреляции а построено линейное ура&че-кпе регрессии иезду массивами (35 пор точек) концентраций хлорофилла " '*, измерешшх по стандартной гидрохимической методике В.А, йяхгйлоаыы, я значений , Коэффициент корреляции равен

спяу(2)

0,57. Уравнение регрессии имеет вид

где Сх/,(г) - концентрация хлорофилла, выраженная в мг/;/3. Диапазон аппроксимации 0,1<СХЛ< 9 мг/ы3, дисперсия аппроксимации равна

0,4 Л О"1-4. Наличие свободного члена в уравнении регреооиа обусловлено флуорзснониией фильтров. Относительно невысокое значение ко-, эффипнента корреляции обусловлено тем, что флуоресценция в рассматриваемом участке спектра обусловлена не только хлорофиллом "а*, но а другими флуорентами.

Но результатам измерений естественной подводной облученности в Бассейне Белого моря рассчитано значение коэффициента На длине волны А а 685 нм Z» 6,5.Ю~3 шГ*.

В п. 4.4 изложены результаты измерений коэффициента диффузного отражения. Общей особенностью глубинных зависимостей коэффициента диффузного отражения в красной области опектра является резкое увеличение коэффициента, начиная о глубин 15-25 ы, где флуоресцентная составляющая ЕСП начинает преобладать. По мере роста глубины значение коэффициента диффузного отражения приближается ж некоторому предельному значению в интервале 0,4< /?* < 0,9, определяемому индексом m вод по классификации В.Н. Пелевина - В.А. Рутковской, тем меньшему, чей больше m , Этот экспериментальный факт находится в соответствии с теоретическими рассуждениями, проведенными в п. 2.3.

В водах о перзменной по глубине эффективностью флуоресценции заветен рост коэффициента диффузного отражения в слоях о повышенной эффективность» флуоресценции, во сравнения о "невозмущенной* толщей воды.

В п. 4.5 приведены результаты поляризационных измерений в длинноволновой области спектра. Измерения проводились в чистых водах Средиземного моря на 4-х отанциях, в которых отепень поляризации, вообще говоря, должна быть высока, составляя деоягаа лроиен-■ тов. Действительно, в сине-зеленой области спектра отепень поляризации в широком диапазоне глубин составляет 35-4055, неоколько овиваясь по мере перехода к глубиннощ реюшу. В красной ке области

спектра на очень малых глубинах, где превалирует излучение Солнпа, степень поляризации также велика: 40-55$. Однако о ростом глубины она резко уменьшается, и, начиная о глубин 20-25 м, степень поля-ризапии не превосходит снижаясь по мере роста глубины до 2%. Это соответствует результатам расчетов, изложенных s п. 2.5.

В заключения сформулированы основные результаты работы.

1. Анализ ранее полученных экспериментальных данных о световом поле в океане показал, что структура ВСЯ э красной области опектра не может быть объяснена при учета только поглощения и рассеяния излучения в естественной водной среде. Поэтому было принято как рабочая гипотеза предположение о существенном влиянии флуо-реапениии на формирование ЕСП в длинноволновой области спектра.

2. Разработан комплекс аппаратуры для изучения характеристик 5СП специально s длинноволновой области спектра, имеющий диапазон измеряемых потоков II порядков а вхлычазияй в себя измерители подводной облученности, коэффициента диффузного отражения а степени поляризации. С помочью этого аппаратурного комплекса были выполнены измерения названных характеристик поля в Черном, Белом, Средиземном морях и в Атлантическом скеаке.'

3. Экспериментально обнаружено, что в исследованных водах, начиная о глубины 20-25 м и глубже

а) значения показателя вертикального ослабления для красного счета пе отличимы от его значений для сане-зеленогс света;

б) коэффициент диффузного отражения в краской области стремятся к величине, близкой к едашше;

в) степень поляризации красного облучения не превышает 3%;

г) в нефеловдных слоях биогенного происхождения наблюдается рост облученностг в -красной области спектра о ростов глубины.

4. Теоретически рассмотрен процесс переноса естественного излучения с учетом' флуоресценции в красной области спектра в толще '

води; раос.'.ютрокы аскогшв флуорвнта. Экспериментальные результаты объяснены полученными решениями, Показано, что на глубинах, яре шз&оада ¿0-25 м, в морских и огеенеких водах ИЗП в краской области формируется преимущественно за счет флуоресиекша, а функция исгочникоа флуоресценции определяется облученность», гидро-оит;.ческкки характеристиками среда в сине-зеленой области спектра a tbhcü, концентрацией и состоянием флуоресцирующих веществ.

5. По результате« измерений естественной подводной облученности и коэффициента ди.;4узного отражения можно определять наличие слоев с повышенным содержанием флуорентои и давать опенку сравнительных концентраций последних.

Автор считает своим долгом отметить большую помощь и поддержку в работе над диссертацией научного руководителя Виктора Иосифовича Ерегана, ныне покойного.

Публикации но теме диссертации.

1. Еремин В.И., Карлсен Г.Г., Крашов A.B., Целован В.Н. Гидрооптвческие измерения в Белом море. - В im. : "Оптика моря в атмосферы". Л.: ГоИ, 1984, о. 147-148.

2. Еремин В.И,, Карлсон Г.Г., Крашов A.B. О гидрооптичеокях исследованиях в Белом море. - В кн.: "Ш съезд советских океанологов. Тезисы докладов. Секшя "Физика и хамя океана: акустика, оптика", Л.: 1идрометеоаздат, 1987. - с. 144-145,

3. Карлсен Р.Г., Кратов A.B., Пелевин В.Н. Особенности длинноволновой составляющей естественного светового поля в морской воде. - Там, ке, с. 159-160.

4. Крашсв A.B. 0 пассивном флуоресцентном зондировании толщи морской вода. - В кн.: "Оптика моря и атмосферы", Л.: ГОИ,, Х9Ь8. - с. 5G.

5. Еремин В.И., Карлсен Г.Г., Крашов A.B. Об измерениях естественной подводной облученности в Черном коре. - Там se, с. 27&-

6. Карлсен Г.Г., Крашов A.B., Пелевзн S.H. 0 поляризации естественного излучения в мора в длинноволновой части спектра. -Там ае, с. 239-290.

7. Карлсен Г.Г., Крзпаоз A.B., Палевая В.К. О структуре естественного светового доля в длинноволновой части спектра. -ДАН СССР, т. 304, Й 3, IS89, с. 7I7-7XS.

I - 02784 Зэк. 165 Тир. 100

ЛМБ ВЭИ Москва, Красноказарменная, 12