|
|
Первые измерения индикатрис рассеяния света в водах Черного моря были выполнены в 1958 г. двумя лабораторными нефелометрами [17]. Первый позволял измерять рассеяние света в диапазоне углов 0,1–5,0°, второй – в диапазоне 1–160°. Индикатрису в диапазоне 0,1–160,0° получали методом сшивания.
Впоследствии измерения индикатрис рассеяния в пробах воды производились нефелометром [18].
С 1970 г. начались измерения индикатрис рассеяния непосредственно в море погружаемым нефелометром [19] (диапазон углов 2–162,5°, дискретность 5°). С помощью этого прибора получены данные об индикатрисах рассеяния в различных районах Черного моря [20].
В 2002 г. для измерений индикатрис рассеяния в водах Черного моря стал использоваться лабораторный нефелометр [21] с угловым диапазоном 0,6–178,2° и дискретностью 0,3°.
В таблице 1.11 и на рис. 1.47 представлены индикатрисы в различных водах Черного моря, измеренные нефелометром [17], а в таблице 1.12 и на рис. 1.48 – измеренные нефелометрами [18, 21].
Таблица 1.11
Примеры индикатрис рассеяния света Черного моря
в глубоководной области и на северо-западном шельфе
| Район | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Широта, ° | 43,5 | 43,5 | 43,23 | 44,17 | 43,50 | 45,50 |
| Долгота, ° | 33,70 | 37,70 | 33,70 | 33,25 | 35,75 | 31,33 |
| Глубина, м | 0 | 85 | 102 | 0 | 0 | 0 |
| σ, 1/м (Lg) | 0,148 | 0,060 | 0,144 | 0,138 | 0,119 | 0,410 |
| K | 78 | 44 | 77 | 82 | 81 | 124 |
| <cos γ> | 0,943 | 0,915 | 0,943 | 0,944 | 0,951 | 0,968 |
| S(0,25;90) | 4,82 | 4,50 | 4,90 | 4,87 | 4,95 | 5,17 |
| Угол рассеяния, ° | Lg σ(γ) | Lg σ(γ) | Lg σ(γ) | Lg σ(γ) | Lg σ(γ) | Lg σ(γ) |
| 0,25* | 1,360 | 1,385 | 1,415 | 1,399 | 1,384 | 1,923 |
| 0,75* | 1,184 | 1,126 | 1,222 | 1,217 | 1,185 | 1,735 |
| 1,25* | 1,016 | 0,879 | 1,038 | 1,043 | 0,996 | 1,544 |
| 2,0 | 0,773 | 0,523 | 0,773 | 0,793 | 0,723 | 1,290 |
| 4,5* | 0,107 | -0,424 | 0,055 | 0,112 | -0,014 | 0,562 |
| 7,5 | -0,544 | -1,324 | -0,614 | -0,524 | -0,704 | -0,144 |
| 12,5 | -1,045 | -1,865 | -1,045 | -0,945 | -1,145 | -0,735 |
| 17,5 | -1,312 | -2,232 | -1,312 | -1,272 | -1,462 | -1,052 |
| 22,5 | -1,617 | -2,537 | -1,617 | -1,517 | -1,837 | -1,407 |
| 27,5 | -1,876 | -2,746 | -1,876 | -1,836 | -2,046 | -1,566 |
| 32,5 | -2,100 | -2,860 | -2,060 | -2,060 | -2,250 | -1,800 |
| 37,5 | -2,266 | -3,096 | -2,236 | -2,196 | -2,456 | -2,126 |
| 42,5 | -2,370 | -3,220 | -2,410 | -2,290 | -2,580 | -2,280 |
| 47,5 | -2,542 | -3,422 | -2,542 | -2,462 | -2,712 | -2,532 |
| 57,5 | -2,784 | -3,654 | -2,834 | -2,654 | -2,994 | -2,804 |
| 67,5 | -3,014 | -3,734 | -3,014 | -2,854 | -3,264 | -3,034 |
| 77,5 | -3,240 | -3,930 | -3,300 | -3,240 | -3,440 | -3,140 |
| 87,5 | -3,370 | -3,980 | -3,430 | -3,430 | -3,530 | -3,240 |
| 97,5 | -3,564 | -4,014 | -3,514 | -3,464 | -3,614 | -3,324 |
| 107,5 | -3,551 | -3,991 | -3,601 | -3,600 | -3,651 | -3,310 |
| 117,5 | -3,602 | -4,042 | -3,552 | -3,552 | -3,652 | -3,362 |
| 127,5 | -3,581 | -3,971 | -3,581 | -3,500 | -3,641 | -3,341 |
| 137,5 | -3,520 | -4,000 | -3,590 | -3,520 | -3,650 | -3,360 |
| 147,5 | -3,390 | -4,050 | -3,550 | -3,489 | -3,620 | -3,220 |
| 157,5 | -3,417 | -4,047 | -3,417 | -3,417 | -3,507 | -3,037 |
| 162,5 | -3,362 | -4,002 | -3,402 | -3,402 | -3,572 | -3,132 |
| 167,5* | -3,362 | -4,002 | -3,402 | -3,402 | -3,572 | -3,132 |
| 177,5* | -3,362 | -4,002 | -3,402 | -3,402 | -3,572 | -3,132 |
Примечание: 1 – центральная часть глубоководной области; 2 – прозрачные вод под ХПС; 3 – мутный слой в редокс-зоне; 4 – в основном Черноморском течении; 5 – в восточном циклоническом круговороте; 6 – северо-западный шельф. * – интерполированные величины. |
Таблица 1.12
Характеристики индикатрисы рассеяния света в поверхностных водах Черного моря,
нормированные на суммарный показатель рассеяния lg [ σ(γ) / γ ]
| 1958 г., [17] | 2002 г., [21] | ||||
| γ, ° | lg [ σ(γ) / γ ] | γ, ° | lg [ σ(γ) / γ ] | ||
| Zб = 12 м | Zб = 15 м | Zб = 12 м | Zб = 8 м | ||
| 0,1 | 3,06 | 2,94 | - | - | - |
| 0,5 | 2,50 | 2,40 | 0,6 | 2,26 | 2,26 |
| 1,0 | 2,18 | 2,05 | 1,0 | 2,02 | 1,98 |
| 2,0 | 1,40 | 1,42 | 2,1 | 1,54 | 1,53 |
| 3,0 | 1,12 | 1,04 | 3,0 | 1,24 | 1,23 |
| 4,0 | 0,68 | 0,80 | 3,9 | 0,98 | 0,97 |
| 5,0 | 0,46 | 0,50 | 5,1 | 0,65 | 0,67 |
| 6,0 | 0,30 | 0,35 | 6,0 | 0,45 | 0,47 |
| 7,0 | 0,22 | 0,24 | 6,9 | 0,28 | 0,28 |
| 8,0 | 0,04 | 0,05 | 8,1 | 0,12 | 0,15 |
| 10,0 | -0,16 | -0,13 | 9,9 | -0,06 | -0,02 |
| 15,0 | -0,52 | -0,47 | 15,0 | -0,44 | -0,42 |
| 20,0 | -0,66 | -0,54 | 20,1 | -0,73 | -0,73 |
| 25,0 | -0,83 | -0,69 | 24,9 | -0,96 | -0,95 |
| 30,0 | -1,03 | -0,95 | 30,0 | -1,19 | -1,20 |
| 40,0 | -1,39 | -1,14 | 39,9 | -1,53 | -1,52 |
| 50,0 | -1,83 | -1,48 | 50,1 | -1,80 | -1,82 |
| 60,0 | -2,13 | -1,80 | 60,0 | -1,99 | -1,96 |
| 70,0 | -2,35 | -2,04 | 69,9 | -2,16 | -2,13 |
| 80,0 | -2,58 | -2,22 | 80,1 | -2,29 | -2,25 |
| 90,0 | -2,69 | -2,38 | 90,0 | -2,37 | -2,34 |
| 100,0 | -2,80 | -2,52 | 99,9 | -2,36 | -2,42 |
| 110,0 | -2,83 | -2,58 | 110,1 | -2,48 | -2,41 |
| 120,0 | -2,81 | -2,64 | 120,0 | -2,55 | -2,52 |
| 130,0 | -2,80 | -2,58 | 129,9 | -2,53 | -2,49 |
| 140,0 | -2,75 | -2,56 | 140,1 | -2,57 | -2,50 |
| 150,0 | -2,72 | -2,54 | 150,0 | -2,54 | -2,48 |
| 160,0 | -2,74 | -2,58 | 159,9 | -2,52 | -2,46 |
| - | - | - | 170,1 | -2,49 | -2,44 |
| - | - | - | 178,2 | -2,41 | -2,37 |
По измерениям в северной части моря в 1991 г. (54-й рейс НИС «Михаил Ломоносов») и в 1998 г. (2-й рейс НИС «Горизонт») характеристики индикатрис в поверхностных водах изменялись в следующих пределах (табл. 1.13).
Таблица 1.13
Пределы изменения характеристик индикатрисы рассеяния света
в поверхностных водах в 1991 и 1998 гг. [20]
| Год | Характеристика | |||
| σ, 1/м | K | <cos γ> | S(0,25;90) | |
| 1991 | 0,096–0,287 | 43,7–137,1 | 0,915–0,968 | 4,33–5,41 |
| 1998 | 0,069–0,109 | 28,6–35,0 | 0,882–0,906 | 4,27–4,56 |
Для индикатрис в целом наблюдается закономерное увеличение параметров K, <cos γ> и S(0,25;90) с ростом показателя рассеяния света σ, 1/м. Такое изменение параметров индикатрисы отражает увеличение в воде содержания во взвеси крупных частиц. В качестве иллюстрации этой закономерности на рис. 1.49 и 1.50 показано распределение в северной части моря в ноябре 1991 г. показателя рассеяния света и коэффициента асимметрии индикатрисы.
Измерения индикатрис рассеяния света дают возможность рассчитать концентрацию в воде взвешенных частиц разных размерных фракций. Примеры таких расчетов по [20] приведены на рис. 1.51, 1.52, 1.53. Формулы для расчетов даны в разделе 3 (п. 3.2).
На рис. 1.54 показано распределение в море параметра рассеяния света Λ = σ / ε, именуемого «вероятность выживания фотона». Этот параметр показывает долю рассеяния в общем ослаблении светового потока. В центральных районах величина Λ меньше, чем на периферии. Это отражает связь параметра Λ с показателем ослабления, величины которого также ниже в центральных районах моря. Такая связь в водах Черного моря для длины волны 525 нм выражается зависимостью [22]
|
Подобная зависимость между Λ и ε наблюдается и в других водоемах, но с иными коэффициентами, так как изменяется состав взвеси и концентрация желтого вещества, от которых зависит рассеяние и поглощение света. Для сравнения, в Гданьском заливе Балтийского моря по [23] соответствующая связь такова
|
|
|
.
.