Spatial-Temporal Regularities of Hydrooptical Characteristics of the Ob River

УДК 535.8:556.5:574.5

  • O.B. Akulova Institute for Water and Environmental Problems SB RAS (Barnaul, Russia) Email: akulova8282@mail.ru
  • V.I. Bukaty Institute for Water and Environmental Problems SB RAS (Barnaul, Russia) Email: v.bukaty@mail.ru
  • V.V. Kirillov Institute for Water and Environmental Problems SB RAS (Barnaul, Russia) Email: heller53@mail.ru
Keywords: spectral water transparency, spectral coefficients of attenuation, absorption and scattering of light, transparency, physical model, yellow substance, suspension, chlorophyll

Abstract

Field studies conducted in spring (March 26 — April 9, 2022) and summer (June 5-16, 2022) in the Ob River mouth region at the three hydromorphological stations „Kazym-Mys“, „Azovy“, and „Salemal“ (YaNAO) to obtain new data on the hydrooptical characteristics of water in the Lower Ob river. Also, the trophic status and ecological state of the Lower Ob river region were assessed. The greatly varying light attenuation coefficient ε(λ) was calculated at the four characteristic wavelengths of 430, 450, 550, and 670 nm, respectively. It ranges from 9.3 m-1 to 22.1 m-1 during the winter low water (freeze-up) period and from 7.3 m-1 to 33.0 m-1 during the open water (high water) period. The calculated relative spectral contributions of major optically active components of water (pure water, suspension, yellow substance, chlorophyll) to ε(λ) suggest that suspension and yellow substance make up the maximal contribution at different horizons. Additionally, the calculated coefficient of light absorption by yellow substance кys(λ) varies within the ranges from 5.5 m-1 to 9.9 m-1 (spring) and from 3.1 m-1 to 17.0 m-1 (summer), respectively. The relative transparency was measured using the Secchi disc. The concentrations of yellow substance and major photosynthetic pigments — chlorophylls a, b, c, and carotenoids — were estimated alongside. The obtained results could be useful for environmental monitoring and predicting the dynamics of aquatic ecosystems in the region under climate change and increased anthropogenic pressure caused by the use of natural resources.

Downloads

Download data is not yet available.

Metrics

Metrics Loading ...

Author Biographies

O.B. Akulova, Institute for Water and Environmental Problems SB RAS (Barnaul, Russia)

кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории гидрологии и геоинформатики

V.I. Bukaty, Institute for Water and Environmental Problems SB RAS (Barnaul, Russia)

доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории гидрологии и геоинформатик; почетный профессор Алтайского государственного университета

V.V. Kirillov, Institute for Water and Environmental Problems SB RAS (Barnaul, Russia)

кандидат биологических наук, заведующий лабораторией водной экологии

References

Карбышев С.Ф., Павлов В.Е. Спектральная прозрачность поверхностных вод средней Оби // Оптика атмосферы и океана. 2000. Т. 13. № 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. Doi:10.15372/ A0020191204

Ерлов Н.Г. Оптика моря. Л., 1980.

Акулова О.Б. Разработка методов и измерительновычислительного комплекса для оценки экологически значимых гидрооптических характеристик пресноводных водоемов (на примере озер Алтайского края) : дис. ... канд. тех. наук. Барнаул: ИВЭП СО РАН. Барнаул, 2015.

Akulova O.B., Balykin D.N., Bukaty VI., Kirillov VV, 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. Doi:10.31951/2658-3518-2020-A-3-429)

Akulova O.B., Bukaty VI. Evaluation of water suspension effect on spectral light attenuation in Novosibirsk reservoir // Limnol. and Freshwat. Biol. 2019. № 5. Doi:10.31951/2658-3518-2019-A-5-312)

Julian J.P., Doyle M.W., Powers S.M., Stanley E.H., Riggsbee J.A. Optical water quality in rivers // Water Resour. Res. 2008. Vol. 44. W10411. Doi:10.1029/2007WR006457

Копелевич О.В. Малопараметрическая модель оптических свойств морской воды // Оптика океана. Т. 1. Физическая оптика океана / под ред. А.С. Монина. М., 1983.

Левин И.М. Малопараметрические модели первичных оптических характеристик морской воды // Фундам. и приклад. гидрофиз. 2014. Т. 7. № 3.

Маньковский В.И. Спектральный вклад компонентов морской воды в показатель ослабления направленного света в поверхностных водах Средиземного моря // Морск. гидрофиз. журнал. 2011. № 5.

Akulova O.B., Bukaty VI., Kirillov V.V. Optical characteristics of water at the mouth of the Ob River // Limnol. and Freshwat. Biol. 2021. № 3. Doi:10.31951/2658-3518-2021-A-3-1147

Акулова О.Б., Букатый В.И., Кириллов В.В. Гидрооптические характеристики воды и содержание хлорофилла в нижней Оби // Ползуновский альманах. 2021. № 4.

Маньковский В.И. Желтое вещество в поверхностных водах восточной части Тропической Атлантики // Морск. гидрофиз. журнал. 2015. № 3.

Nyquist G. Investigation of some optical properties of seawater with special reference to lignin sulfonates and humic substances // PhD Thesis, Dept. Analytical and Marine Chemistry. Goteborg University, Goteborg, Sweden, 1979.

ГОСТ 17.1.4.02-90. Методика спектрофотометрического определения хлорофилла а. М., 2003.

Carlson R.E. A trophic state index for lakes // Limnol. Oceanogr. 1977. Vol. 22. № 2.

Lobo F.L., Costa M.P.F., Novo E.M., Telmer K. Effects of Small-Scale Gold Mining Tailings on the Underwater Light Field in the Tapajos River Basin, Brazilian Amazon // Remote Sens. Environ. 2017. Vol. 9:861. Doi:10.3390/rs9080861

Pawlak B., G^sowski R., Banaszak A., Andrzejewska A. Seasonal changes of light attenuation coefficient in selected points of the Oder River in the Szczecin Region, Poland // Polish Journal of Environmental Studies. 2003. Vol. 12:2.

Трифонова И.С. Экология и сукцессия озерного фитопланктона. Л., 1990.

Published
2023-09-14
How to Cite
Akulova O., Bukaty V., Kirillov V. Spatial-Temporal Regularities of Hydrooptical Characteristics of the Ob River // Izvestiya of Altai State University, 2023, № 4(132). P. 20-26 DOI: 10.14258/izvasu(2023)4-02. URL: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282023%294-02.