Морские информационно-управляющие системы Май 2014, № 4 | Página 48

Следует заметить, что начало понижения температуры слоя океана (см.  профиль на  рис.  1) в  конце декабря 2011  г. до  17°  С  совпало с  возвращением Гольфстрима в прежнее русло. Что же могло послужить причиной аномального изменения температуры и  солености верхнего слоя течения Гольфстрим? Приведем результаты экспериментальных исследований – зондирование радужной нефтяной пленки на поверхности воды лидаром на диодном импульсном лазере с предельно малым уровнем излучения по плотности энергии (сравнимым с солнечным и ниже). На рис. 3 представлена схема лидарн ого зондирования поверхности акваторий с надводного корабля. Лидар был установлен на верхней палубе, на треноге со стандартным адаптером для крепления фото- или телекамеры, кото- Берег III II Лидар I Рис. 3. Схема размещения лидара на корабле для зондирования загрязнения акваторий. Трассы указывают направление сигнала лидара на чистую поверхность воды (I), на пятно радужной пленки нефти (II) и на береговые объекты через двукратное отражение от водной поверхности (III). Сигнал лидара, число фотоотсчетов 20000 32 000 импульсов усреднение 15000 10000 5000 0 10 20 30 40 Расстояние, м 50 60 Рис. 4. Сигнал лидара обратного рассеяния – от пятна радужной пленки нефти – от чистой поверхности воды 46 Морские информационно-управляющие системы, 2014/ No. 1 (4) рый обеспечивал поворот и фиксацию лидара по азимуту и углу места. Пучок лазера был направлен к поверхности под углом около 30° к ее поверхности. При зондировании радужной пленки нефти на водной поверхности было обнаружено новое явление  – увеличение сигнала обратного рассеяния по  сравнению с  зондированием чистой поверхности воды, несмотря на  «выглаживания» поверхности и  демпфирование капиллярных волн в  скин-слое воды при наличии пленки. На  рис.  4  сигналы лидарного зондирования в  виде гистограммы распределения числа фотоотсчетов от чистой поверхности воды (штрихованные линии) и  от  пятна (сплошные линии) сведены вместе для удобства сравнения и  анализа. Отчетливо видно более чем 10‑кратное увеличение сигнала обратного рассеяния при наличии пленки. Физический механизм этого явления до  конца неясен [7] и  требует отдельного изучения. Одним из  факторов здесь может быть переупаковка водородосвязанных комплексов воды в контактном слое, прилегающем к пленке. Ранее подобная переупаковка наблюдалась в слое воды, контактирующем с полимером [8], из которого выталкивались от стенки в объем взвешенные в воде полистирольные микрошарики. Мы считаем, что наиболее вероятной структурой здесь могут быть кластеры воды с льдоподобной структурой водородных связей. Особенно важно здесь то, что радужная пленка нефти кардинально (см.  рис.  4) изменяет профиль рассеяния света в  толще приповерхностного слоя воды, несмотря на ее микронную толщину, сравнимую с длиной волны излучения, и высокую прозрачность. Известно, что морская вода в условиях штиля обеспечивает пропускание до 10% солнечного света на  глубину более 100  м в  соответствии с  законом Ламберта-Берра. Принимая во  внимание то, что коэффициент френелевского отражения морской поверхности около 2–3% (см. рис. 5), можно утверждать, что основная доля солнечного излучения (см.  рис.  6) идет на  нагрев слоя толщиной более 100  метров. Обнаруженное увеличение коэффициента рассеяния света при наличии радужной пленки на поверхности приводит к  изменению профиля нагрева воды в  сторону повышения температуры приповерхностного слоя толщиной несколько десятков метров. Таким образом, мы подошли к  обоснованию гипотезы, что причиной изменения характеристик течения Гольфстрим может быть тонкая нефтяная пленка на  поверхности, образовавшаяся после выхода меандра течения из  Мексиканского залива. Напомним, что авария на нефтяной платформе в Мексиканском заливе 20 апреля 2010 года привела к тому, что около 200 тонн сырой нефти в сутки выливалось в воды залива в течение нескольких месяцев. Специалисты обнаружили гигантские подводные пятна, дрейфующие по Мексиканскому заливу на глубине, дости-