Морские информационно-управляющие системы Май 2014, № 4

Оптический сигнал, о.е. B 1000000 Нормированный сигнал 1,0 (1) 800000 (2) 600000 400000 0,8 (1) 0,6 0,4 0,2 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Волновое число, см-1 (2) (3) 0,0 0 5 10 15 20 25 Точки измерений Рис. 6. (1) – эхо-сигнал от льда надводной части айсберга; (2) – эхо-сигнал от льда его подводной части, полученный сквозь воду. Сигнал флуоресценции хлорофилла отсутствует Рис. 7. Профили изменений концентрации взвешенных частиц (1), хлорофилла (2) и растворенного органического вещества (3) в морской воде по ходу движения в Исфьорд приобрел желто-коричневый оттенок. При этом форма спектра эхо-сигнала заметно изменилась, в нем начал доминировать сигнал флуоресценции растворенного органического вещества. В отдельном эксперименте впервые изучались спектры эхо-сигналов из плавающих в морской воде пресноводных айсбергов. Результаты измерений приведены на рисунке 6. Видно, что в случае получения спектра из надводной части айсберга, форма спектра комбинационного рассеяния совпадает с известной из ранее проведенных лабораторных измерений формой спектра льда, полученного из дистиллированной воды. При измерении спектра эхо-сигнала из подводной части айсберга, слой воды в 20–30 см меняет форму спектра комбинационного рассеяния с «ледяной» на «водяную» (рис. 6, кривая (2)). На рисунке также видно, что сигнал флуоресценции хлорофилла отсутствует, причиной чего может быть исчезновение фитопланктона из-за изменения уровня солености воды. Результаты измерений пространственных характеристик морской воды при лазерном зондировании по ходу движения судна в Исфьорде приведены на рисунке 7. Как видно, концентрация взвешенных частиц, выносимых льдом с берега во фьорд, растет, тогда как концентрация хлорофилла и растворенного органического вещества падает на входе в Исфьорд. Обратная картина наблюдалась при выходе из Исфьорда во фьорд Ван-Мидж. На пути от ледника Паулабрина к Гренландскому морю проводили картирование распределения температуры, концентрации хлорофилла и органического вещества в фьордах Риндерс и Ван Мидж. Результаты представлены на рисунке 8. Спектры регистрировали в автоматическом режиме; каждый спектр был усреднен по 1000 измерениям, что соответствовало накоплению по 43 секундам, или 150 м по маршруту судна. Общая длительность этих измерений составила 6 часов, измерения проводили каждые 450 с, соответствующие точки отмечены на карте. Исследуемые сигналы нормировали на сигнал комбинационного рассеяния; данный сигнал пропорционален энергии накачки лазерного излучения и количеству молекул воды. Поскольку концентрация воды есть величина постоянная, то нормирование на сигнал комбинационного рассеяния позволяет скомпенсировать все флуктуации энергии лазерного излучения, а также устранить влияние наклонов судна и поверхностных волн. Процедура была использована для коррекции рассеяния лазерного излучения на крупных коллоидных частицах вблизи фронта ледника Паулабрина. Данные частицы являются продуктом эрозии скального основания при движении ледника, которые вымываются талыми водами во фьорд. При приближении к переднему краю ледника эту взвесь можно было наблюдать невооруженным глазом по изменению окраски воды. Это приводило к уменьшению сигнала комбинационного рассеяния, поскольку частицы рассеивали значительную часть энергии лазерного излучения. Корректировка сигналов флюоресценции на сигнал комбинационного рассеяния позволяет провести сравнение распределения хлорофилла и органического вещества в разных областях фьорда. Как видно на рисунке 8, отношение сигналов упругого рассеяния и комбинационного рассеяния уменьшается при удалении от ледника, что объясняется уменьшением концентрации взвешенных частиц в морской воде. Сигнал хлорофилла и органического вещества возрастал при приближении к острову Акселоя, это, в свою очередь, вызвано No. 1 (4) / 2014, Морские информационно-управляющие системы 59

Морские информационно-управляющие системы Май 2014, № 4 | Page 61