Пассивные и активные оптические методы зондирования биооптических полей верхнего слоя океана тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, доктор физико-математических наук Павлов, Андрей Николаевич

• Павлов, Андрей Николаевич
• доктор физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Павлов, Андрей Николаевич

Введение

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-канальнЬш поляризационный спектрометр восходящего излучения моря.

3.3.2 Гиперспектральный спектрометр «POLAS».

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. 231 4.5 Динамика светорассеивающих слоев по результатам глубинного гидролидарного зондирования.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пассивные и активные оптические методы зондирования биооптических полей верхнего слоя океана»

Быстрое развитие оптических дистанционных методов зондирования (как пассивных, так и активных) окружающей среды, которое наблюдается в последние десятилетия, определяется с одной стороны теми возможностями, которые обеспечивают данные методы, а с другой стороны теми трудностями, с которыми сталкивается использование других методов при решении задач исследования океана. Наибольшее внимание в настоящее время уделяется развитию методов, которые обеспечивают измерения параметров морских экосистем, особенно фитопланктонных сообществ, поскольку они содержат фотосинтезирующие пигменты, которые участвуют в процессах воспроизводства органического вещества на планете и поддержании постоянства соотношения основных компонент газового состава атмосферы. Однако, в настоящее время, остро встает вопрос о влиянии различных процессов, протекающих в океане и атмосфере (включая антропогенное воздействие) не только на концентрационные характеристики фитопланктонных сообществ, но и на возможности определения состояния клеток фитопланктона. Для решения таких задач, как например, реакция фитопланктонных сообществ на климатические изменения, необходимо, кроме этого восстанавливать исследуемые параметры в глобальных масштабах. Оптические методы сочетают в себе возможности измерения параметров, характеризующих функционирование отдельных клеток фитопланктона, концентрационные параметры, а также обеспечивают возможность оперативного измерения этих параметров на больших пространственных масштабах. Развитие пассивных оптических методов, основанных на регистрации спектров восходящего из морской толщи излучения, привели к значительным успехам в измерении цвета моря с использованием спутниковых оптических сканеров и в исследовании пространственных распределений полей хлорофилла «а», однако дальнейшее развитие этого направления связано с рядом трудностей, для решения которых требуется разработка как методов зондирования, включая активные методы, так и технических средств измерения биооптических полей верхнего слоя океана.

Научная проблема, на решение которой направлена работа - это разработка новых оптических методов зондирования биооптических полей верхнего слоя океана (ВСО) и их использование для дистанционного зондировании динамических процессов, протекающих в океане и мониторинга фитопланктонных сообществ. В рамках этой проблемы, в работе проводится разработка активных методов зондирования верхнего слоя океана, таких как лазерное зондирование светорассеивающих слоев ВСО, которое обеспечивает регистрацию динамических процессов протекающих в ВСО и качественное восстановление структуры светорассеивающих слоев с пространственным разрешением, а так же методов лазерной флуориметрии морской воды и органического вещества, присутствующего в ней в различных формах. Проведена разработка поляризационных методов оптического, пассивного дистанционного зондирования цвета морской поверхности.

Актуальность работы обусловлена быстрым развитием оптических дистанционных методов зондирования окружающей среды и их широким использованием для решения фундаментальных и прикладных проблем исследования океана и атмосферы. Создание лазерных методов, обеспечивающих регистрацию динамических процессов в ВСО, исследование структуры светорассеивающих слоев с разрешением по глубине, а так же измерение оптических параметров, характеризующих функционирование отдельных клеток фитопланктона, позволяет проводить мониторинг фитопланктонных сообществ на новом качественном уровне и расширяет возможности активных лазерных методов зондирования океана. Разработка новых поляризационных методов пассивного дистанционного зондирования цвета морской поверхности обеспечивает возможность проведения корректных измерений спектров восходящего излучения при наклонном зондировании. Совместное использование активных и пассивных методов зондирования позволяет значительно повысить достоверность спутниковых данных, извлекаемых из цвета морской поверхности и обеспечивает соответствующую корректировку глобальных алгоритмов восстановления концентрации хлорофилла «а» по спутниковым данным о цвете морской поверхности.

В задачу исследований входило:

1. Разработать аппаратурные комплексы и метод обработки сигнала обратного рассеяния лазерного излучения, позволяющий регистрировать динамические процессы, протекающие в верхнем слое океана до глубин порядка 60 метров, и модулирующие параметры сигнала обратного рассеяния.

2. Исследовать функциональные связи биооптических параметров спектров лазерной индуцированной флуоресценции для различных оптических типов морских вод с целью определения возможности проведения мониторинга состояния фитопланктонных сообществ с использованием метода ЛИФ.

3. Использовать пассивные и активные методы оптического зондирования для измерения структурных особенностей распределения биооптических параметров в верхнем слое океана.

4. Разработать новую методику восстановления спектров восходящего из морской толщи излучения в случае наклонного пассивного зондирования и случайном распределение углов уклона морской поверхности, которая обеспечивает повышает точность измерения коэффициентов яркости моря.

5. Провести совместное использование пассивных и активных методов зондирования биооптических параметров морской воды и цвета морской поверхности для сравнительного анализа результатов восстановления хлорофилла «а» судовыми и спутниковыми методами и разработки методики коррекции глобальных алгоритмов восстановления концентрации хлорофилла «а» по данным сканеров цвета морской поверхности.

Научная новизна. Впервые проведено исследование структурных особенностей распределения биооптических компонент ЛИФ спектров в ВСО и определение их корреляционных связей для вод различных оптических типов. На основе результатов этих исследований предложена классификация морских вод, учитывающая тип корреляционных связей биооптических компонент.

Впервые проведено совместное использование оптических пассивных и лазерных методов восстановления биооптических параметров ВСО, что обеспечило возможность более достоверного восстановления полей концентрации хлорофилла «а» и исследования процессов влияющих на их распределение в ВСО.

Получены новые результаты при проведении глубинного лидарного зондирования ВСО, которые позволили провести регистрацию динамических процессов, модулирующих светорассеивающие свойства морской воды и качественно восстанавливать структуру светорассеивающих слоев в океане.

Научная значимость. Использование оптических методов как пассивных, так и активных, при исследовании океана, сталкивается с определенными трудностями, связанными как с интерпретацией результатов зондирования, так и с отсутствием необходимых для этого новых методов и технических средств. Разработка методов и технических средств, проведенных в работе, значительно расширяют круг задач, решаемых методами дистанционного зондирования. Результаты исследований функциональных связей биооптических компонент спектров ЛИФ морской воды дает возможность исследовать процессы воспроизводства флуоресцирующей части растворенного органического вещества живыми клетками фитопланктона, совместное использование этих результатов с данными пассивного зондирования полей концентраций хлорофилла «а» позволяет проводить мониторинг состояния фитопланктонных сообществ. Восстановление глубинной структуры светорассеивающих слоев позволяет выбрать соответствующие модели их распределения по глубине в верхнем слое океана, и использовать эти модели при интерпретации спутниковых данных о цвете морской поверхности.

Практическая ценность. Полученные результаты значительно повышают точность восстановления коэффициентов яркости моря при наклонном зондировании, обеспечивают основу для коррекции глобальных алгоритмов евосстановления концентрации хлорофилла «а» по спутниковым данным о цвете морской поверхности для различных районов океана, с учетом биооптических особенностей морской воды в этих районах. Результаты полученные при разработке метода глубинного лазерного зондирования могут быть использованы для дистанционных измерений параметров динамических процессов, протекающих в ВСО.

Достоверность результатов, приведенных в работе, подтверждена многократными измерениями, проведенными в различных районах океана, а так же сравнением результатов, полученных различными методами измерений, включая стандартные методы.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:

- И-ой Всесоюзной конференции по « Неразрушающему контролю» (Хабаровск 1981);

- И-ом «Всесоюзном съезде океанологов» (Москва, 1982);

- Х-ом «Всесоюзном симпозиуме по акустическому и лазерному зондированию» (Томск, 1988);

- XIII - ой международной конференции по «Когерентной и нелинейной оптике» (Минск, 1988);

Всероссийской межвузовской научно-технической конференции (Владивосток, 1999)

- Региональной научно-технической конференции «Наука - морскому флоту» (Владивосток, 1998);

- И-ой «Всесоюзной конференции по теплофизике» (Хабаровск, 1985);

Международном симпозиуме «Тропическая метеорология» (Ленинград, 1982);

- Всесоюзной конференции «Использование современных физических методов в неразрушающих исследованиях и контроле» (Хабаровск, 1984);

- International symposium "Marine sciences" (Bussan, Korea, 1994);

- VIII Joint international symposium. "Atmosphere and ocean optic" (Irkutsk.2001);

- SPIE's Second international Asia-Pacific symposium on Remote Sensing of Atmosphere, Environment and Space (Senday, Japan, 2000).

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1.Измерение поляризации (S и Р компонент) восходящего из морской толщи излучения расширяет возможности дистанционного измерения концентрации хлорофилла «а» в случае приповерхностного зондирования под углом к морской поверхности. Разработанная аппаратура и алгоритмы обработки позволяют повысить точность восстановления коэффициента яркости моря, в условиях наклонного зондирования при наличии взволнованной морской поверхности на 40%.

2. Наличие линейной функциональной зависимости между биооптическими компонентами спектра лазерной индуцированной флуоресценции морской воды и органического вещества, присутствующего в ней в различных формах, позволяет производить оценку степени связи основных оптически эффективных компонентов морской воды (флуоресцирующей части РОВ и концентрации хлорофилла «а»). Степень связи определяется коэффициентами корреляции между величинами Q и С, величина коэффициента корреляции является критерием классификации морских вод на два оптических класса.

3. Новый метод адаптации глобальных биооптических эмпирических алгоритмов восстановления концентрации хлорофилла «а» из данных спутникового зондирования цвета морской поверхности, основанный на измерении ЛИФ спектров морской воды и построении регрессионных соотношений между спектральными характеристиками восходящего излучения и параметрами ЛИФ спектров. Метод состоит в анализе сопоставимых по времени и координатам измерений пространственного распределения концентрации хлорофилла «а» полученного методом ЛИФ и распределений концентраций, восстановленных из данных спутникового зондирования, последующего использования процедур минимизации разности значений концентраций путем расчета регрессионных коэффициентов в биооптических алгоритмах, учитывающих соотношение биооптических компонент спектров ЛИФ по Q-C диаграммам.

4. Метод лазерного зондирования в котором исключено влияние состояния морской поверхности на величину сигнала обратного рассеяния и обеспечено пространственное разрешение позволяет проводить регистрацию динамических процессов, протекающих в верхнем слое океана и модулирующих параметры сигнала обратного рассеяния.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Павлов, Андрей Николаевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении сформулируем основные результаты, которые были получены в работе:

1. Проведена разработка методики и аппаратурных комплексов для зондирования динамических процессов, протекающих в ВСО и исследования структуры светорассеивающих слоев. Методика позволяет исключать влияние состояния морской поверхности на результаты глубинного зондирования и качественно восстанавливать распределение коэффициента обратного рассеяния лазерного излучения до глубин порядка 40 м с пространственным разрешением 1,2 м. Проведена регистрация внутренних волн и процессов опускания биомассы в верхнем слое океана, данные лидарного зондирования подтверждены сравнением с контактными измерениями температуры и результатами акустического зондирования.

2. Проведена разработка судового лазерного флуориметра для измерения спектров ЛИФ морской воды и органического вещества, присутствующего в морской воде в различных формах. Выполнена калибровка метода ЛИФ на стандартные методы измерения концентрации хлорофилла «а» для получения абсолютных значений. Калибровки проводились в различных районах Тихого океана, Охотского и Японского морей. С помощью судового флуориметра осуществлены непрерывные измерения по ходу судна, что позволило перейти от трудоемких точечных измерений концентрации хлорофилла «а» к непрерывным измерениям вдоль маршрута судна. Преимущество таких измерений состоит в возможности получения большого числа пространственно усредненных концентраций хлорофилла «а» по сравнению со стандартным методом. Предложена методика разложения ЛИФ спектра на биооптические компоненты, которая позволят определять соотношение между основными оптически эффективными компонентами морской воды, такими как хлорофилл «а» и растворенное органическое вещество.

3. Исследована связь между биооптическими компонентами спектра ЛИФ, которые определяются линиями флуоресценции хлорофилла «а» (параметр С) и растворенного органического вещества (параметр Q). Предложено описывать процесс воспроизводства живыми клетками фитопланктона флуоресцирующей части органического вещества регрессионными параметрами Q-C диаграмм, в случае морских вод, где наблюдаются высокие коэффициенты корреляции между Q и С. Предложена оптическая классификация морских вод по величине коэффициента корреляции между Q и С биооптическими параметрами ЛИФ спектров.

4. На основе анализа Q-C диаграмм рассеяния, который был проведен для различных районов мирового океана в различные периоды развития клеток фитопланктона, показано, что линейные зависимости между этими биооптическими параметрами спектров ЛИФ наблюдаются в период цвета водорослей на больших пространственных масштабах.

5. Разработана методика выделения диффузной компоненты коэффициента яркости моря на основе измерений S и Р поляризационных компонент восходящего излучения. Данная методика значительно расширяет возможности дистанционного измерения концентрации хлорофилла «а» при наклонном зондировании с борта судна. В частности методика позволяет проводить измерения при значительном волнении морской поверхности, в условиях сплошной облачности и при различных углах визирования. Показано, что данная методика позволяет более точно определять концентрации хлорофилла «а» в морской воде при использовании эмпирических биооптических алгоритмов.

6. Проведена коррекция глобальных биооптических алгоритмов восстановления концентрации хлорофилла «а» из спутниковых данных о цвете морской поверхности с использованием активных и пассивных судовых измерений для некоторых районов Тихого океана и Охотского моря.

Показана возможность восстановления пространственных структур распределения концентраций хлорофилла «а» в ВСО при совместном использовании метода ЛИФ и спутникового зондирования цвета морской поверхности.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Павлов, Андрей Николаевич, 2004 год

1. Preisendorfer R. W. On the existence of characteristic diffuse light in natural sea waters.// Journal of Marine Research, 1959, vol. 18, p. 1-9.

2. Morel A. and Prieur L. Analysis of variations in ocean color // Limnol. Ocanogr., 1977, vol. 22, p. 709-722.

3. Gordon H.R., Clark D.K., Brown J.W. Phytoplankton pigment concentrations in the Middle Atlantic Bight // Appl. Opt., 1983, vol. 22, № 1, p. 20-36.

4. Morel A. Optical modeling of the upper ocean in relation to its biogenous matter content (Case 1 waters) // J. Geophys. Res., 1988, vol. 93, p. 1090910924.

5. Gordon H.R., Brown O.B., Evans R.H., Brown J.W., Smith R.C., Baker K.S., Clark D.K. A semianalytic radiance model of ocean color // Journal of Geophysical Research, 1988, vol. 93, p. 10909-10924.

6. Andre J.M., Morel A. Atmospheric corrections and interpretation of marine radiances in CZCS imagery // Oceanologica Acta, 1991, vol. 14, p. 3-22.

7. Diehl P., Haardt H. Measurement of the spectral attenuation to support biological research in a "plankton tube" experiment // Oceanologica Acta,1980, vol.3, p. 89-96

8. Bricaud A., Morel A., Prieur L. Absorption by dissolved organic matter of the sea (yellow substance) in the UV and visible domains // Limnol.Oceanogr.,1981, vol. 26, № l,p. 43.53.

9. Carder K.L., Hawes S.K., Baker K.A., Smith R.C., Steward R.G., Mitchell B.G. Reflectance model for quantifying chlorophyll a in the presence of productivity degradation products // Journal of Geophysical Research, 1991, vol. 96, p. 599-611.

10. Chen R.F., Bada J.L. The fluorescence of dissolved organic matter in seawater // Marine Chemistry, 1992, vol. 37, p. 191-221.

11. Hayase К., Yamamoto M., Nakazawa I., Tsubota H. Behavior of natural fluorescence in Sagami Bay and Tokyo Bay, Japan-vertical and lateral distributions // Marine Chemistry, 1987, vol. 20, p. 265-276.

12. Willey J. D., Atkinson L.P. Natural fluorescence as a tracer for distinguishing between Piedmont and coastal plain river water in the nearshore waters of Georgia and North Carolina // Estuarine, Coastal and Shelf Science, 1982, vol. 14, p. 49-59.

13. Hooker S.B., McClain C.R. The calibration and validation of SeaWiFS data // Progress in Oceanography, 2000, vol. 45, p. 427-465.

14. Kishino M. Interrelationships between light and phytoplankton in the sea // Ocean Optics, Oxford University Press New York, 1994, p. 73-92.

15. Gordon H.R., Brown O.B., Evans R.H. et al. A semianalytic radiance model of ocean color // J. Geophys. Res., 1998, vol. 93, p. 10909-10924.

16. Piatt T. and Sathyendranath S. Oceanic primary production: Estimation by remote sensing at local and regional scales // Science, 1988, vol. 241, p. 16131620.

17. Ciotti A.M., Lewis M.R., Cullen J.J. Assessment of the relationships between dominant cell size in natural phytoplankton communities and spectral shape of the absorption coefficient // Limnology and Oceanography, 2003, vol. 47, p. 404-417.

18. Sathyendranath S., Lazzara L., Prieur L. Variations in the spectral values of specific absorption of phytoplankton // Limnology and Oceanography, 1987, vol. 32, p. 403-415.

19. Joint I., Stephen B. Groom Estimation of phytoplankton production from space: current status and future potential of satellite remote sensing // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 2000, vol. 250, № 1-2, p. 233255.

20. Hoepfiner N., Sathyendranath Effect of pigment composition on absorption properties of phytoplankton // Mar. Ecology Prog., 1991, № 73, p. 11-23.

21. Буренков В.И., Гуревич И.Я., Копелевич О.В., Шифрин К.С., Спектры яркости восходящего излучения и их изменение с высотой измерения // В кн.: Оптические методы изучения океанов и внутренних водоемов, Новосибирск: Наука, 1979, с. 41-58.

22. Монин А.С. Оптика океана.-М.: Наука, 1983.- Т.2.- с. 203.

23. Bricaud A., Babin М., Morel A., Claustre Н. Variability in the chlorophyll-specific absorption coefficients of natural phytoplankton: Analysis and parameterisation// J. Geophys. Res., 1995, vol. 100, № C7, p. 1321-1332.

24. Majchrows R., Wozniak В., Dera J., Fice D., Kaczmarek S., Ostrowska M., Koblentz-Mishke O. Model of the in vivo spectral absorption of algal pigments. Part 2. Practical applications of the model // OCEANOLOGIA,

25. NK 2000, vol. 42, № 2, p. 191-202.

26. Lee Z.P., Carder K.L. Absorption spectrum of phytoplankton pigments derived from hyperspectral remote-sensing reflectance // Remote Sensing of environment, 2004, vol. 89, p. 361-368.

27. Carder K.L., Chen F.R., Cannizzaro J.P., Campbell J.W., Mitchell B.G. Performance of the MODIS semi-analytical ocean color algorithm for chlorophyll-a // Advances in Space Research, 2004, vol. 33, p. 1152-1159.

28. Thingstad T.F., Hagstreom A., Rassoulzadegan F. Accumulation of degradable DOC in surface waters: is it caused by a malfunctioning microbial loop? // Limnol. Oceanogr., 1997, vol. 42, № 2, p. 398-404.

29. Moran M.A., Sheldon Jr.W.M., Zepp R.G. Carbon loss and optical property changes during long-term photochemical and biological degradation of estuarine dissolved organic matter // Limnol. Oceanogr., 2000, vol. 45, № 6, p. 1254-1264.

30. McCarthy M., Pratum Т., Hedges J., Benner R. Chemical composition of dissolved nitrogen in the ocean // Nature, 1997, vol. 390, p. 150-153.

31. Kowalczuk P. Seasonal variability f yellow substance absorption in the surface layer of the Baltic Sea // J. Geophys. Res., 1999, vol. 104, № CI 2, p. 30047-30058.

32. Hojerslev N.K., Aas E. Spectral light absorption by yellow substance in the Kattegat-Skagerrak area // Oceanologia, 2001, vol. 43, № 1, p. 39-60.

33. Gege P. Gaussian model for yellow substance absorption spectra // Proc. Ocean Optics XV, Monaco, France, 2000.

34. Korshin G.V., Chi-Wang L., Benjamin M.M. Monitoring the properties of natural organic matter through UV spectroscopy: a consistent theory // Water Res., 1997, vol. 31 N7, p. 1787-1795.

35. Kirk J.T.O., Light and photosynthesis in aquatic ecosystems. // Cambridge University Press, New York, 1994, 509 p.

36. Schwarz J.N., Kowalczuk P., Cota G.F. et al. Two models for absorption by colored dissolved organic matter (CDOM) // Oceanologia, 2002, vol. 44, № 2, p. 209-241.

37. Bricaud A., Stramski D. Spectral absorption coefficients of living phytoplankton and non-algae biogeneous matter: A comparison between the Peru upwelling area and the Sargasso Sea // Limnol. Oceanogr., 1990, vol. 35, p. 562-582.

38. Roesler C.S., Perry M.J and Carder K.L. Modeling in situ phytoplankton absorption from total absorption spectra in productive inland marine waters // Limnol. Oceanogr., 1989, vol. 34, № 8, p. 1510-1523.

39. Nelson J. R. and Guarga S. Particulate and dissolved spectra absorption on the continental shelf of the southeastern United States // J. Geophys. Res., 1995, vol. 100, № C5, p. 8715-8732.

40. Roesler C.S., Perry M.J. In situ Phytoplankton absorption, fluorescence emission, and particulate backscattetering spectra determined from reflectance // J. Geophys. Res., 1995, vol. 100, № C7, p. 13279-13294.

41. Шифрин Jl.C., Копелевич O.B., Буренков В.И. Использование индикатрис рассеяния для исследования морской взвеси. // В кн.: Оптика океана и атмосферы. Ленинград.: Наука, 1972, с. 25-44.

42. Копелевич О.В., Гущин О.А. О статистических и физических моделях светорассеивающих свойств морской воды // Изв. АН СССР, ФАО, 1978, Т. 14, №9, с. 967-973.

43. Morel A., Loisel Н. Apparent optical properties of oceanic waters: dependence on the molecular scattering contribution // Appl. Opt., 1998, vol. 37, p. 4765-4776.

44. Gordon H.R. Modeling and simulating radiative transfer in ocean // Ocean Optics, Oxford University Press, New York, 1994, p. 73-92.

45. Gordon H.R. Inverse methods in hydrologic optics // OCEANOLOGIA, 2002, vol. 44, № l,p. 9-58.

46. Morel A. Optical properties of pure water and pure seawater. Optical aspects of oceanography // N.G. Jerlov and E. Steemann-Nielsen eds. Academic Press, New York, 1974, p. 1-24.

47. Ю.П. Доронин. Физика океана. Лен.: Гидрометеоиздат 1978, 293 с.

48. Smith R.C., Baker K.S. Optical properties of the clearest natural waters // Appl. Opt., 1981, vol. 20, p. 177-184.

49. Morel A. In-water and remote measurement of ocean color // Boundary-Layer Meteorology, 1980, vol. 18, p. 177-201.

50. Mobley C.D., Gentili В., Gordon Z., Jin Z., Kattawar G.W., Morel A., Reeinersman P., Stamnes K., Stavn R.H. Comparison of numerical models for computing underwater light fields // Appl. Opt., 1993, vol. 32, p. 7484- 7504.

51. Mobley C.D. Light and water: radiative transfer in natural waters // Academic Press. New York, 1994.

52. Kirk J.T.O. Volume scattering function, average cosines, and the underwater light field // Limnol.Oceanogr., 1991, vol. 36, p. 455-467.

53. Kirk J.T.O. Estimation of absorption and the scattering coefficients of natural waters by use of underwater irradiance measurements // Appl. Opt., 1994, vol. 33, № 15.

54. Gordon H.R., Brown O.B., Jacobs M.M. Computed relationship between the inherent and apparent optical properties of a flat homogeneous ocean // App. Opt., 1975, № 14, p. 417-427.

55. Morel A., Gentili, Diffuse reflectance of oceanic waters (2): Bi-directional aspects // Appl. Opt., 1993, vol. 32, p. 6864-6879.

56. Lee Z., Carder K.L., Mobley C.D. et al. Hyperspectral remote sensing for shallow waters. A semianalytical model // Appl. Opt., 1998, vol. 37, № 27, p. 6329-6338.

57. Буренков В.И., Ведерников В.И., Ершова C.B., Копелевич О.В., Шеберстов С.В. Использование данных спутникового сканера цвета океана SeaWiFS для оценки биооптических характеристик вод Баренцева моря // Океанология, 2001, Т. 42, с. 485-492.

58. Lee Z.P., Carder K.L., Mobley C.D., Steward R.G., Patch J.S. A semi-analytical model for remote sensing over shallow waters // Proceedings of "The 4th Pacific Ocean Remote Sensing Conference", Qingdao, China, 1998, p. 59-62.

59. Cota G.F., Wang J., Comiso J.C. Transformation of global satellite chlorophyll retrievals with a regionally tuned algorithm // Remote Sensing of Environment, 2004, vol. 90, № 3, p. 373-377.

60. Lee Z.P., Carder K.L., Peacock T.G., Davis C.O., Mueller J.I. Method to derive ocean absorption coefficients from remote-sensing reflectance // Applied Optics, 1996, vol. 35, № 3, p. 453-462.

61. O.A. Букин, A.H. Павлов и др. Аппаратурный судовой комплекс экологического мониторинга океана.//Тезисы региональной научно-технической конференции «Наука морскому флоту на рубеже XXI века», ДВГМА, Владивосток, 1998, с. 13-18.

62. Robinson I.S. Satellite observations of ocean color // Philo. Trans. Royal. Soc. of London, Series A, 1983, vol. 309, p. 338-347.

63. Мудров В.И., Кушко В.И., , Методы обработки данных. Москва: Советское радио, 1976.

64. Huber R.J. Robust Statistics // New York: John Wilay and Sons, 1981.

65. Tassan S. Local algorithm using SeaWiFS data for retrieval phytoplankton, pigments, suspended sediment, and yellow substance in coastal waters // Appl. Opt., 1994, vol. 33, p. 2369-2378.

66. Bukin O.A., Pavlov A.N. et al. Continous measurement of chlorophyll-a concentration in the Pacific Ocean by shipborne laser fluorometer and radiometer: comparison with SeaWiFS data // Int. J. Remote Sens., 2001, vol. 22, №2-3, p. 415-427.

67. Mesures R.M., Bristow H. The development of laser fluoresensor for remote environmental probing // Can. Aeron. Space J., 1971, vol. 17, p. 421-429.

68. Barbini R., Colao F., Fantoni R., Micheli C., Palucci A. and Ribezzo S. Design and application of a lidar fluorosensor system for remote monitoring of phytoplankton // ICES Journal of Marine Science, 1998, vol. 55, p. 793802.

69. Reuter R., Diebel D., Hengstermann T. Oceanographic laser remote sensing: measurements of hydrographic fronts in the German Bight and in the northern Adriatic Sea// International Journal of Remote Sensing, 1993, vol. 14, p. 823848.

70. Фадеев В.В., Чекалюк А.Н., Чубаров В.В. Нелинейная лазерная флуориметрия сложных органических соединений // ДАН СССР, 1982, Т. 263, №2, с. 338-341.

71. Власов Д.В. Лазерное дистанционное зондирование верхнего слоя океана // Докторская диссертация, Москва, 1986.

72. Leonard D.A., Capito В., Hoge F.R. Remote sensing of subsurface mater temperature by Raman scattering // Appl. Opt., 1979, vol. 18, p. 1732-1745.

73. Фадеев B.B. Лазерная спектроскопия водных сред // Докторская диссертация, МГУ, Москва, 1983, 455 с.

74. Dylis D.D. A Raman technique for measurement of aqueous acid solution // Optical Ingeneering, 1974, vol. 13, № 6, p. 502-505.

75. Бекиев А.Ю., Фадеев В. В. Влияние температуры, солей, кислот на форму линии комбинационного рассеяния воды // ДАН СССР, 1982, Т. 262, №2, с. 328-331.

76. Chang С.Н., Young L.A. Remote measurement of ocean temperature from depolarization in Raman scattering // NASA conference on use of lasers for hydrosphere, 1973, SP 375, p. 105-113.

77. Levis C.A., Swamer W.G., Prettyman H. An optical radar for airbom use over natural waters // NASA conference on use of lasers for hydrosphere, 1973, SP-375, p. 67-68.

78. Межерис Р. Применение лазеров для дистанционного зондирования в аналитических целях // Аналитическая лазерная спектроскопия, М:Мир, 1982, с. 325-443.

79. Hickman G.D. Recent advanced in tlie application of pulsed lasers to the hydrosphere // NASA conference on use of lasers, 1973, SP 375, p. 81-88.

80. White H.B. Lasers for Ocean-Deepth Mapping // Laser applications, 1982, № 9, p. 39-43.

81. Bright D. Hydrographic airbom laser sounder // Waval Engineer Journal, 1980, №4, p. 54-62.

82. Власов В.Д., Горбунов А.Д., Миркамилов Д.М. О возможности измерений параметров волнения по сигналам объемного рассеяния // Тезисы докладов на Всесоюзном семинаре-совещании "Проблемы лазерного аэрозондирования поверхности Земли", Ташкент, 1984, с. 3132.

83. Пелевин В.Н., Кагайн В.Э., Лурье A.M. Дистанционные измерения параметров морского волнения методом лазерной локации // Труды конференции "Оптические методы изучения океанов и внутренних водоемов", Таллин, 1986, с. 46-48.

84. Власов Д.В., Стрельцов В.Н. Флуктуации интенсивности эхо-сигнала при крупномасштабном волнении поверхности // Тезисы докладов на Всесоюзном семинаре-совещании "Проблемы лазерного аэрозондирования поверхности Земли", Ташкент, 1984, с. 22-23.

85. Неуймин Г.Г., Сорокина Н.А. Статистические связи поля прозрачности в океане с гидрологическими и биологическими характеристиками // Изв. АН СССР, 1979, Т. 15, Серия Физика атмосферы и океана, № 2, с. 233236.

86. Неуймин Г.Г., Сорокина Н.А. О корреляции между вертикальными распределениями оптических и гидрологических характеристик // Океанология, 1976, Т. 16, № 3, с. 441-450.

87. Hoge F.E., Swift R.N. Airborne simultaneous spectroscopic detection of laser-induced water Raman backscatter and fluorescence of chlorophyll a and other naturally occurring pigments // Appl. Opt., 1981, vol. 20, p. 3197-3205.

88. Billard В., Wilsen PJ. Sea Surface and Deptly Detection in the WRELADS Airborne Depth Sounder// Appl. Opt., 1986, vol. 25, p. 2059.

89. Billard B. Estimation of a Mean Sea Surface Reference in the WRELADS Airborne Depth Sounder // Appl. Opt., 1986, vol. 25, p. 2067.

90. Bunkin A.F., Suruvegin A.F. Lidar-aided measurement of phytoplankton chlorophyll and underwater scattering layers // EARSeL Workshop. Lidar remote sens, land and sea. Firanze. Vay. 1991. EARSeL Adv. Remote Sens, 1992, vol. 1, # 2, p. 101-105.

91. Иванов А.П. Физические основы гидрооптики, Минск: Наука и техника, 1975.- 504 стр.

92. Браво-Животовский Д.М., Долин JI.C., Лучинин А.Г., Савельев В.А. О структуре узкого пучка света в морской воде // Изв. АН СССР, 1969, Т. 5, Физика атмосферы и океана, №2, с. 160.

93. Маньковский В. И. Экспериментальные и теоретические данные о точке пересечения индикатрис рассеяния света морской взвесью // Изв. АН СССР, 1975, Т. 11, Физика атмосферы и океана, № 6, с. 1284-1293.

94. Войтов В.И., Копелевич О.В., Шифрин К.С. Задачи и основные результаты исследований оптических свойств вод Индийского океана // Гидрофизические и оптические исследования в Индийском океане.- М: Наука, 1975, с. 32-42.

95. Долин Л.С., Савельев В.А. О характеристиках сигнала обратного рассеяния при импульсном облучении мутной среды узким направленным световым пучком // Изв. АН СССР, 1971, Т. 7, Серия Физика атмосферы и океана, № 5, с. 505-510.

96. Романова JI.M. Нестационарное световое поле в глубине мутной среды, освещаемой узким пучком // Изв. АН СССР, ФАО, 1965, Т. 1, № 6, с. 599-605.

97. Зеге Э.П., Иванов А.П., Кацев И.Л. и др. Световая дымка от ограниченного импульсного источника // Изв. АН СССР. ФАО, 1973, Т. 9, № 10, с. 1054-1062.

98. Романова Л.М. Нестационарное световое поле в пограничном слое мутной среды с сильно анизотропным рассеянием при освещении узким пучком // Изв. АН СССР. ФАО, 1970, Т. 6, № 5, с. 489-498.

99. Measures R.M. Laser Remote Sensing, Fundamentals and Applications, New York: Wilay, 1984.

100. Иванов А.П., Калинин И.И., Колесник А.И., Бондаренко П.П. Особенности измерения показателей ослабления и поглощения воды методом импульсного зондирования // Журнал прикладной спектроскопии, 1986, Т. 29, № 4, с. 710-716.

101. Ю4.Браво-Животовский Д.М., Гордеев Л.Б., Долин Л.С. Определение показателей поглощения света морской водой // Океанология, 1979, Т. 19, № 1, с. 168-174.

102. Гольдин Ю.А., Бачериков В.В., Войтов В.И. и др. Некоторые результаты лазерного зондирования поверхностных вод на ходу судна // Гидрофизические и оптические исследования в Индийском океане. -М.: Наука, 1975, с. 160-163.

103. Юб.Вортман М.И., Гольдин Ю.А., Гуреев Б.А. и др. Судовой лидар для измерения оптических характеристик морской воды // Тезисы докладов на конференции "Оптические методы изучения океанов и внутренних водоемов", Таллин, 1980, с. 276-279.

104. Браво-Животовский Д.М., Гордеев Л.Б., Долин Л.С. Определение показателей поглощения и рассеяния морской воды по некоторым характеристикам светового поля искусственных источников света //

105. Гидрооптические и гидрооптические исследования в Атлантическом и Тихом океанах, М.: Наука, 1974, с. 153 156.

106. Hoge F.E, Wriglit C.W., Krabill W.B., Buntzen R.R. Airborne lidar detection of subsurface oceanic scattering layers // Applied Optics, 1988, vol. 27, № 19, p. 3969-3977.

107. Hoge F.E., Berry R.E, Swift R.N. Active-passive airborne ocean color measurement // Appl. Opt., 1986, vol. 25, № 1, p. 39-57.

108. M.S. Permyakov, A.N. Pavlov et al. Statistical futures of the space distribution of chlorophyll a concentration in South Pacific using the SeaWiFS data and shipborne laser fluorimeter measurements.// Proceedings SPIE #4154-27, 2001,p. 188-192.

109. Smith R.C, Brown O.B., Hoge F.E. Multiplatform sampling (ship, aircraft, and satellite) of a Gulf Stream warm core ring // Appl. Opt., 1988, vol. 26, № 11, p. 2068-2080.

110. Bukin О.A., Pavlov A.N. et al. Measurement of the lightscattering layers structure and detection of the dynamic processes in the upper ocean layer by shipborne lidar // Int. J. Remote Sens., 1998, vol. 19, № 4, p. 707-715.

111. Тарчевский B.M. Основы фотосинтеза. M: Высшая школа. 1977

112. Серов Н.Я., Фадеев В.В., Чекалюк A.M. Насыщение флюоресценции растворов в сложных органических соединениях при импульсном лазерном возбуждении // Квантовая электроника, 1991, Т. 18, № 4, с. 425429.

113. Клышко Д.Н., Фадеев В.В. Дистанционное определение концентрации примеси методом лазерной спектроскопии по комбинационному рассеянию // ДАН СССР, 1978, Т. 238, с. 320-328.

114. Букин О. А., Павлов А.Н. и др. Связь параметров спектров флуоресценции морской воды, возбуждаемых лазерным излучением, с типом морских вод // Оптика атмосферы и океана, 2000, Т. 13, № 11, с. 1011 1014.

115. Тяпкин В.А., Лысун В.Н., Букин О.А., Столярчук С.Ю., Павлов А.Н. Малогабаритный блок питания для твердотельного лазера и оптического усилителя // Приборы и техника эксперимента, 1986, № 2, с. 176-178.

116. Ильичёв В.И., Букин О.А., Павлов А.Н. и др. Автоматизированный лазерный комплекс для исследования параметров верхнего слоя океана. //Тихоокеанский ежегодник Владивосток, 1988.- с. 185-190.

117. Ильичёв В.И., Букин О.А., Павлов А.Н. Лазерное зондирование светорассеивающих слоев в океане. // Труды 10 Всесоюзного симпозиума по лазерному и акустическому зондированию атмосферы. -Томск, 1988.-е. 123-128.

118. Pavlov A.N., Bukin O.A., Il'ichev V.I., Critsky I.A. Lidar sounding of the oceanic layer. // 15-th International Laser Radar Conference. Abstract of papers. Part 2. Tomsk. USSR, 1990 - p. 52-56.

119. Ильичёв В.И., Букин O.A., Павлов А.Н. и др. Применение глубинного лазерного зондирования для исследования динамических процессов в океане. // ДАН СССР. 1988. - Т. 303 - № 6. - с. 1482-1485.

120. Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и проблема расходимости лазерного излучения. М.: Наука, 1979. 328 с.

121. О.A. Bukin, A.N. Pavlov, M.S. Permyakov et al. Joint analysis ship and satellite chlorophyll a data.// Proceedings VIII Joint international symposium Atmosphere and ocean optics. Atmosphere physics Irkutsk. 2001. p. 166.

122. О.А. Букин, В.И. Ильичев, А.Н. Павлов и др. Стратификация коэффициента ослабления лазерного излучения в верхнем слое океана по данным лидарного зондирования.// Доклады АН СССР, 1990, т.312, №4, с. 972-973.136. http://seabass.gsfc.nasa.gov/

123. O.A. Bukin, A.N. Pavlov et al. Comparison of some results of pigment concentration measured by satellite and shipborne remote sensing methods.// Proceedings SPIE #4154-10, 2001,p. 74-82.

124. Карабашев Г.С., Агатова А.И. О соотношении интенсивности флуоресценции и концентрации растворенных органических веществ в водах океана// Океанология, 1984, т. 24, №6, с. 906-909.

125. О.А. Букин, В.И. Ильичев, А.Н. Павлов и др. Судовой гидролидарный комплекс для зондирования верхнего слоя океана.// Оптика атмосферы и океана. 1994, т.7, №10, с. 1403-1409.

126. О.А. Букин, В.И. Ильичев, А.Н. Павлов и др. Комплексные исследования лидарным и сонарным методами процессов рассеяния в ВСО. // Труды X Всесоюзного симпозиума по лазерному и акустическому зондированию атмосферы, 1988, Томск, с. 123-128

127. A.V. Alekseev, A.N. Pavlov et al. Monitoring of marine pollution by modern physical methods. // International symposium of marine sciences. Abstract of papers, 1992, p. 60-61.

128. O.A. Букин, А.Н. Павлов и др. Мониторинг хлорофилла «а» в акватории залива Петра Великого и устье реки Туманная.// Тезисы научно-технической конференции ДВГМА, 1998, Владивосток, с. 5-8.

129. А.Н. Павлов, О.Г. Константинов и др. Применение метода поляризационной спектроскопии в задаче дистанционного зондирования океана.// Труды Всероссийской межвузовской научно-практической конференции. Владивосток, ТОВМИ, 1999, с. 107-109.

130. Spinrad R.W., Carden К. L., Parry M. J. Ocean Optics. Oxford University press: New York. Clarendon press: Oxford. 1994. 283 p.

131. Norrman В., Zweifel U.L. Production and utilization of dissolved organic carbon during an experimental diatom bloom // Limnology and Oceanography. 1995. V. 40. № 5. p. 898-907.

132. Глушков C.M., Фадеев B.B., Чубаров B.B. Лазерные спектрометры для диагностики органических примесей в природных водах // Оптика океана и атмосферы. 1994. Т. 7. № 4. С. 454-473.

133. Глушков С.М., Фадеев В.В., Филиппова Е.М., Чубаров В.В. Проблемы лазерной флюорометрии органических примесей в природных водах // Оптика атмосферы и океана. 1994. Т. 7. № 4. С. 433-449.

134. Chen R.F. In situ fluorescence measurements in coastal waters // Organic Geochemistry. 1999. № 30. P.397-409.

135. О.А.Букин, A.H. Павлов и др. Использование спектроскопии лазерной искры для анализа элементного состава водных сред.//ЖПС, т. 52,№5, с.736-738.

136. Exton R.J., Houghton W.M., Esais W., Harriss R.C., Farmer F.H., White H.H. Laboratory analysis of techniques for remote sensing of estuarine parameters using laser excitation // Applied Optics. 1983. V. 22. № 1. P. 54-64.

137. Balch W., Evans R., Brown J., et al. The remote sensing of ocean primary productivity: use of a new data compilation of test satellite algorithms // J. Geophys. Res., 1992, vol. 97, № C2, p. 2279-2293.

138. Букин О.А., Майор А.Ю., Павлов А.Н. и др. Судовой лазерный флуориметр для исследования спектров флюоресценции морской воды // ПТЭ, 2001, №4, с. 151-154.

139. Иванов И.Г., Фадеев В.В. Лазерная флуоресцентная диагностика фитопланктона в режиме насыщения // Квантовая электроника, 1988, Т. 15, № 1, с. 191-197.

140. O'Reilly J.E., Maritorena S., Mitchell B.G. et al. Ocean color chlorophyll algorithms for SeaWiFS // J. Geophys. Res., 1998, vol. 103, № CI 1, p. 2493724953.

141. Campbell J.W., Blaisdell J.M., Darzi M. Lavel-3 SeaWiFS Data Products: Spatial and Temporal Binning Algorithms // NASA Technical Memorandum 104566, 1995, vol. 32, p.73.

142. Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. 9. Охотское море. Под редакцией Терзиева Ф.С. СПб: Гидрометеоиздат, 1993. 167 с.