Пространственно-временные закономерности гидрооптических характеристик реки Обь
Аннотация
В результате экспедиционных исследований, проведённых весной (26 марта – 9 апреля 2022 г.) и летом (5–16 июня 2022 г.) в устьевом участке реки Обь на трёх гидроморфологических створах «Казым-Мыс», «Азовы» и «Салемал» (ЯНАО) получены новые данные по гидрооптическим характеристикам воды, дана оценка трофического статуса и экологического состояния Нижней Оби. Рассчитаны значения показателя ослабления света ε(λ) (на четырёх характерных длинах волн – 430, 450, 550 и 670 нм), которые за исследуемый период находились в широком диапазоне от 9,3 до 22,1 м–1 в периоды зимней межени при ледоставе и от 7,3 до 33,0 м–1 в период открытой воды в половодье. В результате расчётов относительного спектрального вклада основных оптически активных компонентов воды (чистой воды, взвеси, жёлтого вещества и хлорофилла) в ε(λ) получено, что максимальный вклад на разных горизонтах створов вносит взвесь и жёлтое вещество. Наряду с этим рассчитан показатель поглощения света жёлтым веществом κжв(λ), его величины весной варьировали в пределах 5,5–9,9 м–1, летом – 3,1–17,0 м–1; измерена относительная прозрачность по белому диску Секки Z. Также получены значения концентраций жёлтого вещества и основных фотосинтетических пигментов – хлорофиллов а, b, с и каротиноидов. Результаты позволяют дать рекомендации по организации экологического мониторинга и прогноз динамики водных экосистем региона при изменении климата и увеличении антропогенной нагрузки вследствие использования природных ресурсов.
Ключевые слова: спектральная прозрачность воды, спектральные показатели ослабления, поглощения и рассеяния света, прозрачность по диску Секки, физическая модель, жёлтое вещество, взвесь, хлорофилл а, река Обь.
Литература
1. Карбышев С.Ф., Павлов В.Е. Спектральная прозрачность поверхностных вод средней Оби // Оптика атмосферы и океана. 2000. Т. 13. № 2. С. 171–174.
2. Павлов В.Е., Хвостов И.В., Курепина Н.Ю., Ковалевская Н.М., Хворова Л.А. Функции распределения концентраций хлорофилла и взвешенного вещества в водах Обской губы и центральной части Карского моря // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 12. С. 978–982. doi:10.15372/AOO20191204.
3. Ерлов Н.Г. Оптика моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 248 с.
4. Акулова О.Б. Разработка методов и измерительно-вычислительного комплекса для оценки экологически значимых гидрооптических характеристик пресноводных водоёмов (на примере озёр Алтайского края). Дис. … канд. тех. наук. Барнаул: ИВЭП СО РАН. Барнаул, 2015. 176 с.
5. Akulova O.B., Balykin D.N., Bukaty V.I., Kirillov V.V., Kovalevskaya N.M. Spectral light absorption by yellow substance and its dynamics in the surface layers of thermokarst lakes of the Central Yamal // Limnol. and Freshwat. Biol. 2020 (3). P. 429−432. doi:10.31951/2658-3518-2020-A-3-429)
6. Akulova O.B., Bukaty V.I. Evaluation of water suspension effect on spectral light attenuation in Novosibirsk reservoir // Limnol. and Freshwat. Biol. 2019. №5. P. 312−315. doi:10.31951/2658-3518-2019-A-5-312)
7. Julian J.P., Doyle M.W., Powers S.M., Stanley E.H., Riggsbee J.A. Optical water quality in rivers // Water Resour. Res. 2008. V. 44. W10411. P. 1–19. doi:10.1029/2007WR006457.
8. Копелевич О.В. Малопараметрическая модель оптических свойств морской воды // Оптика океана. Т. 1. Физическая оптика океана / Под ред. А.С. Монина. М.: Наука, 1983. С. 208–234.
9. Левин И.М. Малопараметрические модели первичных оптических характеристик морской воды // Фундам. и приклад. гидрофиз. 2014. Т. 7. № 3. С. 3–22.
10. Маньковский В.И. Спектральный вклад компонентов морской воды в показатель ослабления направленного света в поверхностных водах Средиземного моря // Морск. гидрофиз. ж. 2011. № 5. С. 14−29.
11. Akulova O.B., Bukaty V.I., Kirillov V.V. Optical characteristics of water at the mouth of the Ob River // Limnol. and Freshwat. Biol. 2021 (3). P. 1147−1151. doi:10.31951/2658-3518-2021-A-3-1147.
12. Акулова О.Б., Букатый В.И., Кириллов В.В. Гидрооптические характеристики воды и содержание хлорофилла в нижней Оби // Ползуновский Альманах. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2021. № 4. С. 36−38.
13. Маньковский В.И. Жёлтое вещество в поверхностных водах восточной части Тропической Атлантики // Морск. гидрофиз. ж. 2015. № 3. С. 53−61.
14. Nyquist
Другими авторами [18] представлены сезонные изменения показателя ослабления света ε(λ) в диапазоне 300−800 нм в различных точках реки Одер в Щецинской области (the Oder River in the Szczecin region). Например, для первой точки измерения на длине волны около λ=300 нм значение ε(λ) было равным до: 45,8 м–1 (осенью), 30,32 м–1 (зимой) и 54,16 м–1 (весной). На длине волны λ=750 нм величина ε(λ) составила: 6,78 м–1 (осенью), 1,99 м–1 (зимой) и 7,38 м–1 (весной).
Группой авторов в работе [7] также приведены результаты суммарного показателя ослабления света ε(λ), полученные для следующих различных участков рек: Deep River at Glendon (DR), Big Spring Creek at Big Spring (BSC), Baraboo River at La Valle (BR), Wisconsin River at Muscoda (WR), которые составили 5,78 м–1, 2,73 м–1, 29,26 м–1, 15,71 м–1, соответственно. Также получены