Пассивные и активные оптические методы зондирования биооптических полей верхнего слоя океана

• Автор: Павлов, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 272 с. : ил.

Глава I. Пассивные методы зондирования биооптических

характеристик верхнего слоя океана.

1.1 Общие принципы пассивного оптического зондирования верхнего слоя океана.

1.2 Факторы, влияющие на оптические свойства морской воды.

1.2.1 Поглощение клетками фитопланктона.

1.2.2 Поглощение желтым веществом и детритами.

1.2.3 Рассеяние оптически эффективными компонентами морской воды.

1.3 Связь вторичных и первичных гидрооптических характеристик. Коэффициент яркости моря.

1.4 Биооптические алгоритмы.

1.5 Анализ ошибок биооптических алгоритмов.

1.6 Методика судового дистанционного пассивного зондирования.

Глава II. Активное, лазерное зондирование пространственной и
временной изменчивости биооптических характеристик ВСО.
2.1 Океанологические лидары.
2.2 Лидарные методы определения первичных гидрооптических характеристик.
2.3 Лидары упругого рассеяния для исследования
горизонтальной изменчивости первичных гидрооптических характеристик.
2.4 Исследование гидродинамических процессов методом лидарного зондирования ВСО.
Глава III. Экспериментальные установки для активного и пассивного зондирования биооптических характеристик ВСО.
3.1 Проточный лазерный флуориметр для измерения спектров
лазерной индуцированной флуоресценции.
3.2 Судовые гидролидарные комплексы для зондирования ВСО.
3.2.1 Лазер для океанологического лидара.
3.2.2 Блок питания твердотельного лазера и оптического усилителя
3.2.3 Лидары для зондирования ВСО через открытую морскую поверхность и оптическую шахту.
3.2.4 Электронные системы обработки сигнала обратного рассеяния.
3.3 Судовые спектрометры для регистрации спектрального состава восходящего излучения моря.
3.3.1 6-канальнЫй поляризационный спектрометр восходящего излучения моря.
3.3.2 Гиперспектральный спектрометр «РОЬАБ».
Глава IV. Использование пассивного и активного оптического
зондирования для исследования пространственно-временного распределения биооптических характеристик ВСО.
4.1 Спектры ЛИФ оптически эффективных компонент морской воды.
4.2 Оптическая классификация морских вод с использованием ЛИФ спектров.
4.3 Разработка региональных алгоритмов восстановления концентрации хлорофилла «а» из спутниковых данных о цвете моря с использованием ЛИФ метода и результаты сравнительного анализа судовых и спутниковых измерений.
4.4 Пассивно-активные методики оптического зондирования

для измерения структурных особенностей распределения
биооптических характеристик в верхнем слое океана
4.5 Динамика светорассеивающих слоев по результатам
глубинного гидролидарного зондирования
Заключение
Приложение 1. Основные гидрооптические характеристики
Список литературы

Авторы приходят к важному выводу, что при больших вариациях условий освещения морской поверхности, коэффициент яркости моря, как р(О'), так и р(0+) практически не изменяют своей величины, а ошибка их определения с использованием регрессионных функций (1.3.11), (1.3.13) не превышает 1%.
Существует еще несколько аналитических выражений для коэффициента яркости моря, полученные другими авторами. Так, Морелем в [56] была предложена формула:
р(0+) = ;г-£^ (1.3.14)

cg — 0.09361, при 440 нм < X < 550 нм. В этом спектральном диапазоне величина g испытывает незначительную изменчивость.
В работе [58] авторами используется несколько модифицированная модель коэффициента яркости моря [15], хорошо работающая в мутных водах [59]:
р(0+) = л • (0.070 + 0.155 • и0152)и
(1.3.15)

a + bh
1.4 Биооптические алгоритмы.
В предыдущем параграфе было показано, что вторичные гидрооптические характеристики океана отражают оптические свойства водной толщи и могут быть выражены через первичные оптические характеристики среды посредством формул (1.3.7), (1.3.8) и (1.3.11). Аналитические выражения для коэффициентов диффузного отражения морем Л, диффузного ослабления водной толщей Кб и яркости моря р получены в результате решения прямой задачи распространения излучения в среде. Восстановление оптических характеристик среды из результатов измерения вторичных гидрооптических характеристик относится к классу