Том 38, номер 05, статья № 6
pdf Аврорин А. В., Аврорин А. Д., Айнутдинов B. М., Аллахвердян В. А., Бардачова З., Белолаптиков И. А., Бондарев Е. А., Борина И. В., Буднев Н. М., Гафаров А. Р., Голубков К. В., Горшков Н. С., Гресь Т. И., Дворницки Р., Джилкибаев Ж-А. М., Дик В., Дорошенко А. А., Домогацкий Г. В., Дячок А. Н., Елжов Т. В., Заборов Д. Н., Завьялов С. И., Звездов Д. Ю., Кебкал В. К., Кебкал К. Г., Клейменов М. И., Кожин В. А., Колбин М. М., Колигаев С. О., Конищев К. В., Коробченко А. В., Кошечкин А. П., Круглов М. В., Кулепов В. Ф., Куликов А. А., Лемешев Ю. Е., Миргазов Р. Р., Наумов Д. В., Николаев А. С., Петухов Д. П., Перевалова И. А., Плисковский Е. Н., Розанов М. И., Рябов Е. В., Сафронов Г. Б., Сиренко А. Э., Скурихин А. В., Соловьев А. Г., Сороковиков М. Н., Стромаков А. П., Суворова О. В., Таболенко В. А., Третьяк В. И., Фомин В. Н., Харук И. В., Храмов Е. В., Чадымов В. А., Чепурнов А. С., Шайбонов Б. А., Шимковиц Ф., Широков Е. В., Шишкин В. Ю., Штекл И., Эцкерова Э., Яблокова Ю. В. Приборы и методы долговременного мониторинга гидрооптических характеристик глубинных вод оз. Байкал. // Оптика атмосферы и океана. 2025. Т. 38. № 05. С. 367–375. DOI: 10.15372/AOO20250506.Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:
Развитие проекта глубоководного нейтринного телескопа BAIKAL-GVD предусматривает создание аппаратуры для регулярного долговременного мониторинга первичных гидрооптических характеристик (ПГХ) водной среды в пределах эффективного объема установки. Регулярный мониторинг ПГХ не только позволяет повысить точность восстановления энергии и траектории движения нейтрино, но и предоставляет уникальные данные для лимнологических исследований. В настоящей работе описан разработанный для решения этой задачи прибор BAIKAL-5D, а также рассмотрены используемые в нем методы и алгоритмы мониторинга in situ ПГХ. Исследованы источники приборной погрешности измерения показателей поглощения и рассеяния света в воде и определены необходимые поправочные величины. Приводятся некоторые результаты измерения ПГХ глубинных вод оз. Байкал приборами BAIKAL-5D.
Ключевые слова:
первичные гидрооптические характеристики, поглощение, рассеяние, индикатриса рассеяния, долговременный мониторинг, оз. Байкал
Список литературы:
1. Aynutdinov V.M., Allakhverdyan V.A., Avrorin A.D., Avrorin A.V., Bardačová Z., Belolaptikov I.A., Bondarev E.A., Borina I.V., Budnev N.M., Chadymov V.A., Chepurnov A.S., Dik V.Y., Domogatsky G.V., Doroshenko A.A., Dvornický R., Dyachok A.N., Dzhilkibaev Zh.A.M., Eckerová E., Elzhov T.V., Fajt L., Fomin N., Gafarov A.R., Golubkov K.V., Gorshkov N.S., Gress T.I., Kebkal K.G., Kharuk I.V., Khramov E.V., Kolbin M.M., Koligaev S.O., Konischev K.V., Korobchenko A.V., Koshechkin A.P., Kozhin V.A., Kruglov M.V., Kulepov V.F., Lemeshev Y.E., Milenin M.B., Mirgazov R.R., Naumov D.V., Nikolaev A.S., Petukhov D.P., Pliskovsky E.N., Rozanov M.I., Ryabov E.V., Safronov G.B., Seitova D., Shaybonov B.A., Shelepov M.D., Shilkin S.D., Shirokov E.V., Šimkovic F., Sirenko A.E., Skurikhin A.V., Solovjev A.G., Sorokovikov M.N., Štekl I., Stromakov A.P., Suvorova O.V., Tabolenko V.A., Ulzutuev B.B., Yablokova Y.V., Zaborov D.N., Zavyalov S.I., Zvezdov D.Y. The BAIKAL-GVD neutrino telescope: Current status and development prospect // Phys. Atom. Nucl. 2023. V. 86, N 6. P. 989–994. DOI: 10.1134/s1063778824010101.
2. Шифрин К.С. Введение в оптику океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 280 с.
3. Riccobene G., Capone A. Deep seawater inherent optical properties in the Southern Ionian Sea // Astropart. Phys. 2007. V. 27, N 1. P. 1–14. DOI: 10.1016/j.astropartphys.2006.08.006.
4. Bailly N., Bedard J., Böhmer M., Bosma J., Brussow D., Cheng J., Clark K., Croteau B., Danninger M., De Leo F., Deis N., Ens M., Fox R., Fruck C., Gärtner A., Gernhäuser R., Ghuman D., Grant D., He H., Henningsen F., Holzapfel K., Hotte R., Jenkyns R., Johnson H., Katil A., Kopper C., Krauss C.B., Kulin I., Leismüller K., Leys S., Lin T., Macoun P., Man M., McElroy T., Meighen-Berger S., Michel J., Moore R., Morley M., Papp L., Pirenne B., Qiu T., Rankin M., Rea I.C., Resconi E., Round A., Ruskey A., Rutley R., Spannfellner C., Stacho J., Timmerman R., Tomlin M., Tradewell M., Traxler M., Uganecz M., Wagner S., Yañez J.P., Zheng Y. Two-year optical site characterization for the Pacific Ocean Neutrino Experiment (P-ONE) in the Cascadia Basin // Eur. Phys. J. C. 2021. V. 81, N 12. P. 1071. DOI: 10.1140/epjc/s10052-021-09872-5.
5. Anassontzis E.G., Ball A.E., Belias A., Fotiou A., Grammatikakis G., Kontogiannis H., Koske P., Koutsoukos S., Lykoussis V., Markopoulos E., Psallidas A., Resvanis L.K., Siotis I., Stavrakakis S., Stavropoulos G., Zhukov V.A. Water transparency measurements in the deep Ionian Sea // Astropart. Phys. 2010. V. 34, N 4. P. 187–197. DOI: 10.1016/j.astropartphys.2010.06.008.
6. Ли М.Е., Федоров С.В. Спектральный измеритель прозрачности морской воды на основе многоцветного светодиода // Труды X Юбилейной Всероссийской конференции «Современные проблемы оптики естественных вод». СПб., 2019. С. 292–297.
7. Moore С., Zaneveld J.R.V., Kitchen J.C. Preliminary results from an in situ spectral absorption meter // Proc. SPIE. 1992. P. 330–337.
8. Маньковский В.И. Спектральный лабораторный прозрачномер с переменной базой // Системы контроля окружающей среды. 2012. Вып. 17. С. 56–60.
9. Маньковский В.И. Характеристики индикатрис рассеяния света в водах оз. Байкал // Автоматизация лимнологических исследований и световой режим водоемов. Новосибирск: Наука, 1984. С. 125–137.
10. Seabird. Аc-s Spectral Absorption and Attenuation Sensor: Ac-s In-Situ Spectrophotometer Datasheet. URL: www.seabird.com (last access: 20.09.2024).
11. Hobilabs. Gamma-4 Spectral Transmissometer: Gamma-4 Spectral Transmissometer Manual. URL: www.hobilabs. com (last access: 20.09.2024).
12. Hobilabs. A-Sphere In-Situ Spectrophotometer: A-Sphere In-Situ Spectrophotometer Manual. URL: www.hobilabs. com (last access: 20.09.2024).
13. Balkanov V., Belolaptikov I., Bezrukov L., Budnev N., Capone A., Chensky A., Danilchenko I., Domogatsky G., Dzhilkibaev Zh.-A., Fialkovsky S., Gaponenko O., Gress O., Gress T., Il’yasov R., Klabukov A., Klimov A., Klimushin S., Konischev K., Koshechkin A., Kuznetzova Vy., Kuzmichev L., Kulepov V., Lubsandorzhiev B., Masullo R., Migneco E., Mikheyev S., Milenin M., Mirgazov R., Moseiko N., Osipova E., Panfilov A., Pan’kov L., Parfenov Yu., Pavlov A., Petruccetti M., Pliskovsky E., Pokhil P., Poleschuk V., Popova E., Prosin V., Riccobene G., Rozanov M., Rubtzov V., Semeney Yu., Spiering Ch., Streicher O., Tarashansky B., Vasiljev R., Wischnewski R., Yashin I., Zhukov V. Simultaneous measurements of water optical properties by AC-9 transmissometer and ASP-15 inherent optical properties in Lake Baikal // Nucl. Instrum. Meth. 2003. V. A298. P. 231–239. DOI: 10.1016/S0168-9002(02)01789-8.
14. Avrorin A., Aynutdinov V., Belolaptikov I., Bogorodsky D., Budnev N., Danilchenko I., Domogatsky G., Doroshenko A., Dyachok A., Dzhilkibaev Z., Fialkovsky S., Gaponenko O., Golubkov K., Gress O., Gress T., Grishin O., Karnaukhov V., Klabukov A., Konischev K., Koshechkin A., Koshel’ F., Korobchenko A., Kulepov V., Kuleshov D., Kuzmichev L., Lyashuk V., Milenin M., Mirgazov R., Osipova É., Pan’kov A., Pankov L., Panfilov A., Perevalov A., Petukhov D., Pliskovsky E., Poleschuk V., Rastegin A., Rozanov M., Rubtzov V., Ryabov E., Sheifler A., Shoibonov B., Spiering C., Suvorova O., Tarashansky B., Wischnewski R., Yagunov A.S., Zagorodnikov A., Zhukov V. ASP-15 – A stationary device for the measurement of the optical water properties at the NT200 neutrino telescope site // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2012. V. 693. P. 186–194. DOI: 10.1016/j.nima.2012.06.035.
15. Таращанский Б.А., Коханенко Г.П., Миргазов Р.Р., Рябов Е.В., Ягунов А.С. Методы и результаты мониторинга оптических характеристик водной среды байкальского нейтринного телескопа, осуществляемого стационарным глубоководным прибором ASP-15 // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 9. С. 793–802.
16. Bauer D., Brun-Cottan J.C., Saliot A. Principe d’une measure direct dans l’eau de mer du coefficient d’absorption de la lumier // Cah. Oceanogr. 1971. V. 23, N 9. P. 841–858.
17. Буренков В.И., Васильков А.П., Шифрин К.С. и др. Оптика океана: в 2 т. Т. 1. Физическая оптика океана. М.: Наука, 1983. 371 с.
18. Пелевин В.Н., Прокудина Т.М. Определение величины показателя поглощения света морской водой по параметрам поля изотропного источника // Оптика океана и атмосферы. Л.: Наука, 1972. С. 148–157.
19. Буднев Н.М., Коханенко Г.П., Миргазов Р.Р., Таращанский Б.А. Численное моделирование аномальных пространственных распределений освещенности, получаемых в ходе измерений показателя поглощения света байкальской водой // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19, № 4. С. 351–359.
20. Ryabov E., Tarashansky B. Monitoring of optical properties of deep lake water // J. Instrum. 2021. V. 16. P. 09001. DOI: 10.1088/1748-0221/16/09/C09001.
21. Маньковский В.И. Спектральная изменчивость индикатрис рассеяния света морской водой // Океанология. 1984. Т. 24, вып. 1. С. 63–69.
22. Chami M., Shybanov E.B., Khomenko G.A., Lee M.E.-G., Martynov O.V., Korotaev G.K. Spectral variation of the volume scattering function measured over the full range of scattering angles in a coastal environment // Appl. Opt. 2006. V. 45, N 15. P. 3605–3619. DOI: 10.1364/AO.45.003605.
23. Байкаловедение / под ред. О.Т. Русинек, В.В. Тахтеев, Д.П. Гладкочуб и др. В 2 кн.: Новосибирск, 2012. Кн. 1. 237 с.
24. Таращанский Б.А. Методы мониторинга и результаты измерений оптических свойств водной среды в районе байкальского нейтринного телескопа НТ-200: дис. ... канд. физ.-мат. наук. М.: ИЯИ РАН, 1999. 131 c.
25. Petzold T.J. Volume scattering function for selected ocean waters. San Diego, 1972. P. 79.
26. Маньковский В.И. О спектральной изменчивости коэффициента асимметрии индикатрисы рассеяния света в водах оз. Байкал // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 10. С. 868–870. DOI: 10.15372/AOO20221010.
27. Копелевич О.В. Экспериментальные данные об оптических свойствах морской воды // Физическая оптика океана. Л.: Наука, 1983. С. 168.
28. Маньковский В.И. Изменение коэффициента асимметрии индикатрисы рассеяния света природных вод, содержащих органические частицы // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2016. Т. 52, № 3. С. 373–378. DOI: 10.7868/S0002351516030081.
29. Pope R.M., Fry E.S. Absorption spectrum (380–700 nm) of pure water // Appl. Opt. 1997. V. 36, N 33. P. 8710–8722. DOI: 10.1364/AO.36.008710.