Математичне моделювання переносу оптичного випромінювання у водному середовищі з водоростями для задач екологічного контролю

Abstract

Досліджено вплив ефекту "сита" або локалізованого поглинання випромінювання фітопланктоном та вищими водними рослинами на спектральний показник поглинання водних середовищ. За аналогією з опублікованими раніше оцінками для інших типів неоднорідних розсіювальних середовищ, отримані аналітичні формули, що описують цей ефект. Показано, що локалізоване поглинання в синьо-зеленій області спектра призводить до зменшення сумарного показника поглинання водних середовищ в порівнянні з рівномірним розподілом поглинача по елементарному обсягом середовища і, як наслідок, до збільшення глибини проникнення світла в товщу води і її коефіцієнта дифузного відбивання. Залежно від концентрації водоростей, такі зміни глибини проникнення і коефіцієнта відбивання можуть досягати двох і більше разів. Отримані результати важливі для оцінки біопродуктивності водойм за спектрами висхідного випромінювання.

Исследовано влияние эффекта "сита" или локализованного поглощения фитопланктоном и выше водными растениями на спектральный показатель поглощения водных сред. По аналогии с опубликованными ранее оценками для других типов неоднородных рассеивающих сред, получены аналитические формулы, описывающие этот эффект. Показано, что локализованное поглощения в сине-зеленой области спектра приводит к уменьшению суммарного показателя поглощения водных сред по сравнению с равномерным распределением поглотителя по элементарному объему среды и, как следствие, к увеличению глубины проникновения света в толщу воды и ее коэффициента диффузного отражения. В зависимости от концентрации водорослей, такие изменения глубины проникновения и коэффициента отражения могут достигать двух и более раз. Полученные результаты важны для оценки биопродуктивности водоемов по спектрам восходящего излучения.

The influence effect "sieve" or localized radiation absorption by phytoplankton and higher water plants in spectral absorption rate of aqueous media. Similar to the previously published estimates for other types of inhomogeneous scattering media, the analytical formulas describing this effect. It is shown that localized absorption in the blue-green region of the spectrum leads to a reduction of the sum absorption of aqueous media compared with uniform absorber on the elementary volume environment and, consequently, to increase the depth of light penetration in the water column and its coefficient of diffuse reflection. Depending on the concentration of algae, such changes penetration depth and reflectivity can reach two more times. The results are important for the evaluation of biological productivity of water rising from the spectra of radiation.