|
|
В море одновременно имеются два разнонаправленных потока солнечного излучения: один направлен вниз, другой, возникающий вследствие рассеяния света водой назад, направлен вверх. Их изменчивость с глубиной определяется показателями вертикального ослабления дневного света α↓ и α↑. Наибольший интерес в гидрооптике, особенно для биологов, представляет показатель вертикального ослабления нисходящего излучения α↓, позволяющий рассчитать облученность в море на разных глубинах. Вследствие этого основные экспериментальные данные об ослаблении света в водах моря имеются для показателя α↓.
Показатели α↓ и α↑ зависят от длины волны. Это связано с тем, что их величина примерно на 80% определяется величиной показателя поглощения света водой κ. Вследствие этого величина показателей вертикального ослабления минимальна в средней части видимого спектра и возрастает на его краях, особенно сильно в длинноволновой области, где свет сильно поглощается самой водой.
Важными характеристиками светового поля в море при исследованиях продуктивности вод являются глубина эвфотического слоя H(ФАР)эвф и глубина слоя фотосинтеза H(ФАР)ф-синт . Они определяются по ослаблению фотосинтетически активной радиации (суммарная в спектральной области 350–700 нм) в 100 и в 1000 раз по отношению к падающей на поверхность моря.
В таблице 2.1 приведены данные о средних величинах α↓, H(ФАР)эвф и H(ФАР)ф-синт в море, наблюдавшихся в разные годы по [25, 26, 27, 28, 29, 30]. После 1984 г. показатели вертикального ослабления значительно возросли по сравнению с 1962–1963 гг. Это является следствием эвтрофикации вод моря, которое стало проявляться в оптических характеристиках, начиная с 1980-х годов.
Таблица 2.1
Показатель вертикального ослабления дневного света и глубины
100- и 1000-кратного
ослабления фотосинтетически-активной радиации (ФАР) в весенний и летний периоды
| Год, месяц, район | λ, нм | Слой осреднения | α↑, 1/м (lg) | СКО, 1/м | H(ФАР) 1%, м | H(ФАР) 0,1%, м | Тип вод по Ерлову |
| 1962–1963, март–август, центральные районы, [25] | 440 490 530 600 |
0-25 | 0,038 0,026 0,026 0,120 |
- - - - |
- | - | II (океанский) |
| 1984, апрель-май, центральные районы, [26] | 400 425 465 500 525 535 620 680 |
0-30 | 0,084 0,072 0,048 0,044 0,043 0,045 0,143 0,238 |
0,008 0,007 0,006 0,005 0,003 0,003 0,006 0,019 |
35 | - | II-III (океанский) |
| 1989, июль-сентябрь, центральные районы, [27] | 424 458 522 554 |
0-20 | 0,080 0,055 0,045 0,050 |
0,010 0,010 0,005 0,005 |
34 | 54 | III (океанский) |
| 1989, июль-сентябрь, северо-западный шельф, [27] | 424 458 522 554 617 670 |
0-20 | 0,470 0,310 0,140 0,130 0,180 0,250 |
0,080 0,070 0,010 0,020 0,020 0,030 |
12 | 23 | 6 (морской) |
| 1993, апрель, глубоководные районы западной части моря, [28] | 525 525 |
0-20 20-40 |
0,043 0,048 |
0,008 0,003 |
- 23-42 |
- - |
- - |
| 1993, апрель, северо-западный шельф к востоку от 31,5° в.д., [28] | 525 525 |
0-20 20-40 |
0,041 0,050 |
0,004 - |
- 23-30 |
- - |
- - |
| 1995, март-апрель, глубоководные районы западной части моря, [30] | 525 525 |
0-20 20-40 |
0,041 0,049 |
0,004 0,003 |
- 31-36 |
- - |
- - |
В работах [26, 27] величины H(ФАР)эвф и H(ФАР)ф-синт определялись по данным измерений фотометром на разных глубинах спектрального распределения подводной облученности в области ФАР (в энергетических единицах). В работе [28] величина H(ФАР)эвф рассчитывалась по измерениям фотометром подводной облученности, используя формулу, полученную в [29] для вод Черного моря
|
где Q(350–700)Z и Q(350–700)0 – квантовая облученность на глубинах Z и 0 метров; E↓(520)Z и E↓(520)0 – облученность на длине волны 520 нм на глубинах Z и 0 метров. Измерения подводной облученности в [28] выполнялись на длине волны 525 нм, однако в водах Черного моря величины E↓(520) и E↓(525) практически одинаковы.
На рис. 2.1 показано распределение величин H(ФАР)эвф и показателя ослабления направленного света ε(525) на глубине Z = 0 м в северо-западной части моря по данным [28]. Максимальная величина H(ФАР)эвф = 42 м наблюдалась в центральной области антициклонического вихря, возникшего в результате меандрирования ОЧТ. В центральной области вихря наблюдалось типичное уменьшение величин ε(525) по сравнению с фоном.
В весенне-летний период 1988–1989 гг. в рейсах НИС ИО РАН производились измерения подводной облученности, по которым были рассчитаны величины H(ФАР)эвф и H(ФАР)ф-синт в разных районах моря [30]. Эти данные приведены в таблице 2.2. Для каждого района в таблице указаны минимальные и максимальные наблюдавшиеся величин. В среднем величины H(ФАР)эвф и H(ФАР)ф-синт больше в центральных областях западного и восточного циклонических круговоротов. Высокие величины этих параметров наблюдались в батумском антициклоническом вихре.
Таблица 2.2
Величины H(ФАР)эвф и H(ФАР)ф-синт в Черном море
в весеннее-летний период 1988–1989 гг. [31]
| Район | H(ФАР)эвф , м | H(ФАР)ф-синт , м | |
| с.ш., ° | в.д., ° | ||
| 42 – 43 | 28 – 29 | 15-22 | 26-35 |
| 42 – 43 | 28 – 31 | 29-46 | 56-65 |
| 42 – 43 | 31 – 33 | 32-39 | 50-65 |
| 43 – 44 | 31 – 33 | 23-42 | 50-65 |
| 42 – 43 | 32 – 34 | 32 | 50 |
| 43 – 44 | 32 – 34 | 23-49 | 50-65 |
| 42 – 43 | 34 – 36 | 34 | 50 |
| 43 – 44 | 34 – 36 | 28-49 | 50-60 |
| 42 – 43 | 36 – 38 | 31-34 | 50-55 |
| 43 – 44 | 36 – 38 | 32-47 | 60 |
| 42 – 43 | 38 – 40 | 41-44 | 60-70 |
| 43 – 44 | 38 – 39 | 39 | 60 |
| 41 – 42 | 38 – 39 | 31 | 65 |
| 41 – 42 | 40 – 41 | 37 | 65 |
| 44 – 44,5 | 37 – 38 | 22-39 | 45-60 |
В 2001 г. в МГИ были проведены измерения подводной облученности на длине волны 525 нм в прибрежных водах Крыма в районе океанографической платформы МГИ (пос. Кацивели). Платформа расположена в точке 44°23'63'' с.ш., 33°59'00'' в.д., в 600 метрах от берега на глубине 33 м. На рис. 2.2 и 2.3 показано распределение показателя вертикального ослабления солнечного излучения α↑(525) на разрезах от платформы в море (по нормали к берегу) [31]. Первый разрез выполнен 29 июля во время сгона вод (западный ветер с 22 июля по 6 августа), второй 7 августа, после сгона. Повышенные значения α↑(525) более 0,06 1/м наблюдались в термоклине, который во время сгона на большей части разреза отсутствовал, и имелся лишь на расстояниях около 3 км от платформы. После сгона термоклин восстановился и наблюдался на всем разрезе. При сгоне величина H(ФАР)эвф на крайней станции разреза в море составляла 34 м, после сгона – 29 м.
|
|
,