Морские информационно-управляющие системы Декабрь 2015, № 8

массивное скопление водорослей на поверхности воды вблизи порта (зеленая линия). В спектрах поверхности с биогенной пленкой полоса флуоресценции растворенного органического вещества имеет меньшую интенсивность по сравнению со спектрами свободной поверхности воды, что может быть объяснено ухудшением проникновения лазерного излучения в глубокие слои воды из-за наличия пленки на поверхности, так как одновременно с падением интенсивности полосы растворенного органического вещества в биогенной пленке пропорционально возрастает интенсивность линии упругого рассеяния. Следует отметить, что спектры кильватерного следа баржи сильно отличаются от спектров невозмущенной поверхности воды, что связано с перемешиванием верхнего слоя воды с более глубокими. Это приводит к уменьшению концентрации водорослей и, соответственно, снижению интенсивности полос флуоресценции. При движении судна в закрытом заливе шлюза была обнаружена высокая концентрация водорослей, и даже плотная пленка водорослей (1–5 мм толщиной) на поверхности воды (рис. 6). Спектры массивного скопления водорослей существенно отличаются от спектров свободной поверхности воды: из-за невозможности проникновения лазерного излучения в толщу воды возрастает интенсивность линии упругого рассеяния и резко падает интенсивность полосы растворенного органического вещества; также, в спектре появляется очень интенсивная компонента в области 4500–5500 см‑1, соответствующая флуоресценции хлорофилла «а» водорослей [13]. Различия формы спектральной линии для свободной водной поверхности и массивного скопления водорослей могут быть объяснены тем, что в застойной области воды меняется видовой состав водорослей, и помимо флуоресцирующего пигмента хлорофилла «а» проявляется вклад флуоресценции хлорофиллов «b» и «c» (в более длинноволновой области), а также фикоэритринов [7]. Поскольку толстый слой водорослей в заливе шлюза водохранилища не позволял лазерному излучению проникать вглубь, сравнение данных лазерного зондирования с данными STD-зонда было проведено только до входа в область с толстым слоем водорослей. В спектре лидарного зондирования наблюдали сильное наложение сигналов флуоресценции, поэтому полученные экспериментальные данные с лидара обрабатывали следующим образом: спектральную кривую аппроксимировали суммой трех гауссовых контуров (рис. 7), затем строили зависимость сигналов комбинационного рассеяния и флуоресценции (площадей соответствующих компонент, см. рис. 7), центра компоненты, соответствующей сигналу ОН, от номера измерения, а также зависимость сигнала упругого рассеяния, который определяли как интеграл линии с вычетом фона. 66 Морские информационно-управляющие системы, 2015/ No. 2 (8) Итоги сравнения результатов по данным лидарного зондирования и STD-зонда представлены на рисунках 8–10: мутность, концентрации водорослей, температура в поверхностном слое воды. На рисунке 8 представлено сравнение сигналов упругого рассеяния (лидар) и мутности воды (STD-зонд) вдоль трассы движения судна. Как видно, наблюдается корреляция между данными сигналами, однако в случае сигнала упругого рассеяния вариация значительно снижена. Измеренные сигналы флуоресценции хлорофилла по данным лидарного зондирования и STD-зонда хорошо согласуются. Сравнение данных измерений температуры вдоль трассы движения судна в открытой и закрытой акватории, а также в поверхностном слое кильватерного следа баржи представлены на рисунке 10. Как видно из сравнения, наблюдается хорошая корреляция между данными, полученными разными методами. Видны различия до и после прохождения кильватерного следа баржи, что обусловлено отличием в точке измерения STD-зонда и области лазерного зондирования. Перспективы дистанционного зондирования Развитие лидарных компактных систем для дистанционного зондирования океана в последнее десятилетия привлекает все больше внимания, поскольку подобные приборы предоставляют надежную информацию о ряде ключевых параметров акватории, таких как температура воды, концентрация хлорофилла и степень загрязнения химическими веществами в труднодоступных местах. Одно из наиболее важных и интересных приложений компактной лидарной системы является дистанционное зондирование отдельных айсбергов, эволюции их формы и свойств льда при дрейфе в морской воде. Прямые измерения ряда ключевых параметров айсберга, таких как температура, соленость и механическая прочность льда, невозможно провести в натурных условиях в силу высокого риска при проведении подобных измерений. Компактная система, установленная на беспилотные носители, может проводить безопасные прямые измерения этих параметров, как самого айсберга, так и воды вблизи льда. Более того, данные системы позволят полностью работать в автоматическом режиме и получать данные о геометрии, температуре и свойствах поверхности льда в режиме реального времени. Подобное исследование представляет фундаментальный и практический интерес, поскольку не только даст надежные данные, но и позволит оценить пригодность разных систем обнаружения айсбергов. Другим важным приложением компактных систем является использование их как средств обнаружения больших айсбергов вблизи морских газо- и нефтедобывающих платформ, что позволит вовремя принять меры для предотвращения аварий. Так, непрерывное картирование поверхности океана с платформы позволит в автоматическом

Морские информационно-управляющие системы Декабрь 2015, № 8 | Page 68