Пространственная изменчивость гидрооптических характеристик Телецкого озера

Ольга Борисовна Акулова, Владимир Иванович Букатый, Константин Валерьевич Марусин, Olga Akulova, Vladimir Bukatyi, Konstantin Marusin

Аннотация


В работе представлены результаты исследований пространственного распределения первичных гидрооптических характеристик – показателя ослабления света ε озёрной водой при длине волны 550 нм, показателя поглощения света жёлтым веществом κжв при длине волны 450 нм, относительной прозрачности Z, измеренной с помощью диска Секки, полученных летом 2018 г. в ходе летних экспедиций лаборатории гидрологии и геоинформатики ИВЭП СО РАН на Телецком озере (Горный Алтай). Значения ε за исследуемый период находились в диапазоне 0,4–2,3 м–1, κжв – 0,5–3,0 м–1 (рассчитаны при натуральном основании логарифма), Z – 1,00–11,70 м. Концентрация жёлтого вещества, рассчитанная по измеренному коэффициенту пропускания жёлтым веществом, варьировала в пределах 2,6–14,1 г/м3, концентрация хлорофилла – 0,4–1,8 мг/м3. По данным химико-аналитического центра ИВЭП СО РАН среднее значение концентрации общего фосфора в поверхностном слое озера за исследуемый период составило 10,8 мг/м3, общего азота – 731,3 мг/м3, общего углерода – 3,35∙103 мг/м3. Также рассчитан относительный спектральный вклад основных оптически активных компонентов озёрной воды (чистой воды, жёлтого вещества, взвеси, хлорофилла) в показатель ослабления света по акватории исследуемого водоёма. Выявлено, что во всех точках (всего 22 точки отбора проб) озера максимальный вклад в ε вносит жёлтое вещество. Показано, что оптическая структура исследуемого водоёма и пространственная изменчивость гидрооптических характеристик тесно связаны с гидрологическим режимом Телецкого озера, с метеорологическими условиями региона и с различными оптически активными компонентами воды, концентрации которых изменяются как во времени, так и в пространстве под влиянием внутриводоёмных процессов, протекающих в озере в тесной связи с водосбором. Анализ пространственного распределения показателей ослабления и поглощения света жёлтым веществом озёрной водой показал, что озеро Телецкое существенно отличается не только своими гидрооптическими характеристиками, но также и гидробиологическими (гидрохимическими) характеристиками, следовательно, общее ослабление света озёрной водой может служить объективным маркером гидрофизической структуры водоёма и его экологического состояния.


Ключевые слова


показатели ослабления и поглощения света; прозрачность по диску Секки; растворённое органическое вещество; жёлтое вещество; хлорофилл; взвесь; физическая модель; интерполяция.

Полный текст:

PDF

Литература


Апонасенко А. Д. Количественные закономерности функциональной организации водных экосистем в связи с их дисперсной структурой: Дис. … докт. физ.-мат. наук. Красноярск, 2001. 316 с.

ГОСТ 17.1.4.02-90. Методика спектрофотометрического определения хлорофилла а. М.: Изд-во стандартов, 2003. С. 587–600.

ГОСТ 31958-2012 Вода. Методы определения содержания общего и растворенного органического углерода. М.: Стандартинформ, 2013. 12 с.

ГОСТ 33045-2014 Вода. Методы определения азотсодержащих веществ (с Поправкой). М.: Стандартинформ, 2016. 20 с.

Ерлов Н. Г. Оптика моря / Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 248 c.

Климатические условия и гидрооптические характеристики пресноводных озёр Алтайского края: монография / И. А. Суторихин, В. И. Букатый, Н. Ф. Харламова, О. Б. Акулова; отв. ред. В. Н. Седалищев; Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т вод. и экол. проблем; М-во образования и науки РФ, Алт. гос. ун-т. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2016. 162 с.

Копелевич O. B., Шифрин К. С. Современные представления об оптических свойствах морской воды // Оптика океана и атмосферы. М.: Наука, 1981. С. 4−55.

Кукушкин А. С., Агафонов Е. А., Бурлакова З. П., Еремеева Л. В. Изменчивость прозрачности и содержания взвешенного вещества в поверхностном слое северо-западной части Черного моря // Океанология. 2004. Т. 44, № 6. С. 870–881.

Кукушкин А. С., Воскресенская Е. Н., Маслова В. Н. Особенности формирования поля прозрачности в поверхностном слое северо-западной части Черного моря в зимне-весенний период // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23, № 8. С. 730–736.

Левин И. М. Малопараметрические модели первичных оптических характеристик морской воды // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2014. Т. 7, № 3. С. 3−22.

Левин И. М., Родионов М. А., Французов О. Н. Погружаемый измеритель показателя ослабления света морской водой // Оптический журнал. 2011. Т. 78, № 5. С. 59−63.

Макарова Н. В., Трофимец В. Я. Статистика в Excel. М.: Финансы и статистика, 2002. 368 с.

Маньковский В. И. Жёлтое вещество в поверхностных водах восточной части Тропической Атлантики // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 3. С. 53−61.

Маньковский В. И. Основы оптики океана (методическое пособие). Севастополь: Изд-во МГИНАНУ, 1996. 119 с.

Маньковский В. И. Оптические характеристики вод восточной части северо-западного шельфа Чёрного моря в весенний период // Морской гидрофизический журнал. 2012. № 4. С. 61−68.

Маньковский В. И. Спектральный вклад компонентов морской воды в показатель ослабления направленного света в поверхностных водах Средиземного моря // Морской гидрофизический журнал. 2011. № 5. С. 14−29.

Маньковский В. И., Земляная Л. А. Связь глубины видимости белого диска с показателем ослабления света для вод Черного моря // Комплексные океанографические исследования Черного моря. – Севастополь: МГИ АН УССР, 1989. С. 82–85.

Маньковский В. И., Маньковская Е. В. Использование биооптических связей для определения характеристик состояния морской среды при проведении оптического мониторинга в Чёрном море с применением прозрачномеров // Морской гидрофизический журнал. 2008. № 2. С. 37−45.

Матюшенко В. А. Пространственно-временная изменчивость гидрооптических характеристик Белого моря // Проблемы изучения, рационального использования и охраны ресурсов Белого моря: Материалы IX международной конференции (Петрозаводск, 11–14 октября 2004 г.). Петрозаводск, 2005. С. 215–223.

Матюшенко В. А., Лукин Л. Р., Хоменко Г. Д., Галеркин Л. И. Показатель ослабления света и его связи с гидрологическими характеристиками и содержанием взвешенного вещества в водах Баренцева моря / Опыт системных океанологических исследований в Арктике. Под ред. А. Л. Лисицына, М. Е. Виноградова, Е. А. Романкевича. М.: Научный мир, 2001. С. 432–442.

Матюшенко В. А., Попов И. К., Мисюченко И. Л. Пространственное распределение показателя ослабления света в водах Карского моря // Доклады АН РФ. 1995. Т. 342, № 3. С. 403−406.

Оксиюк О. П., Жукинский В. Н., Брагинский Л. П., Линник П. Н., Кузьменко М. И., Кленус В. Г. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидробиологический журнал. 1993. Т. 29. № 4. С. 62−76.

Оптика океана / Под ред. А. С. Монина. Т. 1. Физическая оптика океана. М.: Наука, 1983. 372 с.

РД 52.24.387-2006 Массовая концентрация фосфора общего в водах. Методика выполнения измерений фотометрическим методом после окисления персульфатом калия. Ростов-на-Дону: Росгидромет, 2006. 31 с.

Селегей В. В. Телецкое озеро: очерки истории. Барнаул, 2011. Кн. 3. 244 с.

Селегей В. В., Дехандсхюттер Б., Клеркс Я., Высоцкий Е. М., Перепелова Т. И. Физико-географическая и геологическая характеристика Телецкого озера. Бельгия: Королевский Музей Центральной Африки, 2001. Т. 105. 310 с.

Селегей В. В., Селегей Т. С. Телецкое озеро. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 142 с.

Шифрин К. С. Введение в оптику океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 278 с.

Betancur-Turizo Stella P., González-Silvera Adriana G., Santamaría-Del-Ángel Eduardo, Millán-Núñez Roberto, Millán-Núñez Eduardo, García-Nava Héctor, Godínez Víctor M., Sánchez-Velasco Laura Variability in the Light Absorption Coefficient by Phytoplankton, Non-Algal Particles and Colored Dissolved Organic Matter in the Northern Gulf of California // Open Journal of Marine Science. 2018. Vol. 8, no. 1. P. 20–37. doi: 10.4236/ojms.2018.81002

Carlson R. E. A trophic state index for lakes // Limnology and Oceanography. 1977. Vol. 22, N 2. P. 361–369.

Coble P. G. Marine optical biogeochemistry: the chemistry of Ocean color // Chemical Rev. 2007. Vol. 107. P. 402–418.

Kirk John T. O. Light and photosynthesis in aquatic ecosystems. 3rd ed. Cambridge: Cambridge University Press, 2011. 649 p. https://doi.org/10.1017/CBO9781139168212

Nyquist G. Investigation of some optical properties of sea water with special reference to lignin sulfonates and humic substances // PhD Thesis, Dept. Analytical and Marine Chemistry, Göteborg University, Göteborg, Sweden, 1979. 200 p.

Shi L., Mao Z., Wu J., Liu M., Zhang Y., Wang Z. Variations in Spectral Absorption Properties of Phytoplankton, Non-algal Particles and Chromophoric Dissolved Organic Matter in Lake Qiandaohu // Water. 2017. Vol. 9, iss. 5. 352 p. doi:10.3390/w9050352

Slade W. H., Boss E. Spectral attenuation and backscattering as indicators of average particle size // Applied Optics. 2015. Vol. 54, no. 24. P. 7264–7277. http://dx.doi.org/10.1364/AO.54.007264

Thrane J. E., Hessen D. O., Anderson T. The absorption of light in lakes: negative impact of organic carbon on primary productivity // Ecosystems. 2014. Vol. 17, iss. 6. P. 1040–1052. doi: 10.1007/s10021-014-9776-2




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/lim947

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019