Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. №1. С. 148-162
Концентрация хлорофилла-а и био-оптические характеристики в заливе Петра Великого (Японское море) во время зимне-весеннего цветения фитопланктона
Е.А. Штрайхерт
1 , С.П. Захарков
1 , Т.Н. Гордейчук
1 , Ю.В. Шамбарова
1 1 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва ДВО РАН, Владивосток, Россия
Преобладание поглощения света детритом и жёлтым веществом над его поглощением пигментами фитопланктона приводит к завышению спутниковых значений концентрации хлорофилла-а. Изменчивость содержания детрита и жёлтого вещества в воде от начала к концу цветения фитопланктона в приповерхностном слое вод или при выносе с материковым стоком может приводить к изменчивости расхождения между спутниковыми и реальными значениями концентрации хлорофилла-а. Поэтому наблюдаемые по спутниковым данным увеличение или максимум концентрации хлорофилла-а могут в реальности не существовать. В работе исследуется временная изменчивость концентрации хлорофилла-а по спутниковым данным и влияние на эту изменчивость изменения содержания в воде детрита и жёлтого вещества в двух районах залива Петра Великого и прилегающей к нему части, отличающихся значениями температуры зимне-весеннего цветения фитопланктона. По спутниковым данным, осредненным за 8-дневный период, выполнено сравнение временной изменчивости концентрации хлорофилла-а с изменчивостью других спутниковых продуктов цвета океана, характеризующих жизнедеятельность фитопланктона (флуоресценцией хлорофилла-а и поглощением света детритом и жёлтым веществом), в зоне шельфа и зоне Приморского течения с января по май 2003–2007 гг. По суточным спутниковым данным проанализированы взаимосвязи между концентрацией хлорофилла-а и упомянутыми выше характеристиками цвета океана при наблюдаемых пиках концентрации хлорофилла-а. Показано влияние поглощения света детритом и жёлтым веществом на изменчивость погрешности спутниковых значений концентрации хлорофилла-а. Проведено сравнение между спутниковыми и судовыми значениями концентрации хлорофилла-а для зоны шельфа при двух следующих друг за другом временных периодах цветения фитопланктона, отличающихся увеличением поглощения света детритом и жёлтым веществом. Сравнение показало увеличение расхождения между этими данными. В результате по спутниковым данным концентрация хлорофилла-а от первого ко второму из этих периодов возросла, а по судовым данным уменьшилась. Также рассматривается пример увеличения спутникового значения концентрации хлорофилла-а при возрастании поглощения света детритом и жёлтым веществом, вызванного стоком органического вещества с побережья в результате выпадения атмосферных осадков.
Ключевые слова: SeaWiFS, MODIS-Aqua, концентрация и флуоресценция хлорофилла-а, поглощение светадетритом и жёлтым веществом, цветение фитопланктона
Полный текстСписок литературы:
- Буренков В.И., Копелевич О.В., Шеберстов С.В., Ведерников В.И.. Подспутниковые измерения цвета океана: верификация спутниковых данных сканера цвета SeaWiFS // Океанология. 2000. Т. 40. № 3. С. 357-362.
- Павлова М.А., Макаревич Е.В. Исследование гетеротрофного бактериопланктона и его основных морфофизиологических групп // Успехи современного естествознания. 2011. №8. С. 56-57.
- Салюк П.А., Стёпочкин И.Е., Голик И.А., Букин О.А., Павлов А.Н., Алексанин А. И. Разработка эмпирических алгоритмов восстановления концентрации хлорофилла-а и окрашенных растворенных органических веществ для Дальневосточных морей из дистанционных данных по цвету водной поверхности // Исследование Земли из космоса. 2013. №3. C. 45–57.
- Селиванова Е.А. Симбиотические связи микроорганизмов в планктонных сообществах солёных водоёмов: Автореф. дис. к-та мед. наук: 03.00.07, Оренбург, 2007. 22 с.
- Сёмина Г.И. Фитопланктон Тихого океана // М.: Изд-во Наука, 1974. 239 с.
- Фефилов Ю.В. Разработка и создание информационной технологии дистанционного определения параметров первичной продуктивности в системах мониторинга океана : Автореф. дис. к-та техн. наук: 05.13.11, Москва, 2003. 19 с.
- Шифрин К.С. Введение в оптику океана // Л.: Гидрометеоиздат, 1983. С. 5–57.
- Штрайхерт Е.А., Захарков С.П., Дьяков С.Е. Коррекция спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а для Японского моря // Исследование Земли из космоса. 2006. № 6. С.72-82.
- Штрайхерт Е.А., Захарков С.П., Гордейчук Т.Н., Шамбарова Ю.В. О механизме зимне-весеннего цветения фитопланктона в заливе Петра Великого и прилегающей к нему части // Вестник ДВО РАН. 2012. № 6. С.81-88.
- Behrenfeld M.J., Westberry T.K., Boss E.S., O’Malley R.T., Siegel D.A., Wiggert J.D., Franz B.A., McClain C.R., Feldman G.C., Doney S.C., Moore J.K., Dall’Olmo G., Milligan A.J., Lima I., Mahowald N. Satellite-detected fluorescence reveals global physiology of ocean phytoplankton // Biogeosciences. 2009. Vol. 6. P. 779–794.
- Burenkov V.I., Kopelevich O.V., Sheberstov S.V., Ershova S.V., Evdoshenko M.A. Bio-optical characteristics retrieved from satellite ocean color data // The Eastern Mediterranean as Contrasting Ecosystems. 1999. P. 313-326.
- Gordon H.R., Clark D.K., Brown J.W., Brown O.B., Evans R.H., Broenkow W.W. Phytoplankton pigment concentrations in the middle Atlantic Bight: comparison of ship determinations and CZCS estimates // Applied Optics. 1983. Vol. 22. № 1. P. 20-36.
- Gordon H.R., McCluney W.R. Estimation of the depth of sunlight penetration in the sea for remote sensing // Appl. Opt. 1975. Vol. 14. P. 413-416.
- IOCCG. Remote Sensing of Inherent Optical Properties: Fundamentals, Tests of Algorithms, and Applications. Lee Z. P. (ed.). Reports of the International Ocean-Color Coordinating Group. Dartmouth. Canada, 2006. № 5. P. 73-85.
- Jo C.O., Kim K.R. Effects of melting sea ice in the Tatarskiy Strait on spring bloom along the Primorye coast in the East Sea // Far-eastern sea shelf ecosystems of yesterday, today, and tomorrow. Abstracts of PICES, Vladivostok, Russia. 2005. P. 8.
- Kim S., Saiton S. ,Ishizaka J., Isoda Y., Kishino M. Temporal and Spatial Variability of Phytoplankton Pigment Concentrations in the Japan Sea Derived from CZCS Images // J. of Oceanography. 2000. Vol. 56. P. 527-538.
- Kim H., Yoo S., Oh I. Relationship between phytoplankton bloom and wind stress in the sub-polar frontal area of the Japan/East Sea // J. of Marine Systems. Vol. 67. 2007. P. 205-216.
- Lim S., Jang C., Oh I., Park J. Climatology of the mixed layer depth in the East Sea (Japan Sea) // J. of Marine Systems. 2012. Vol. 96-97. P. 1-14.
- O’Reilly, J.E., Maritorena S., O’Brien M. C. et al. SeaWiFS Postlaunch Calibration and Validation Analyses, Part 3// NASA Technical Memorandum. Greenbelt, Maryland: NASA Goddard Space Flight Center, 2000.Vol.11. P. 9-23.
- Salyuk P., Bukin O., Alexanin A., Pavlov A., Mayor A., Shmirko K., Akmaykin D., Krikun V. Optical properties of Peter the Great Bay waters compared with satellite ocean colour data // International Journal of Remote Sensing. Vol. 31, № 17-18. 2010. P. 4651-4664.
- Sverdrup H.U. On conditions for the vernal blooming of phytoplankton // J. Conseil. Explor. Mer. 1953. Vol. 18, № 3. P. 287-295.
- Yamada K., Ishizaka J., Yoo S., Kim H., Chiba S. Seasonal and interannual variability of sea surface chlorophyll-a concentration in the Japan/East Sea (JES) // Progress in Oceanography. 2004. Vol. 61. P. 193-211.
- Zakharkov S.P., Lobanov V.B., Mitchell B.G., Sovetnikova L.N.. The production parameters of phytoplankton in the Japan Sea in winter and spring 2000. Abstracts of PICES, Hakodate, Hokkaido, Japan. 2000. P. 159.