ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 2. С. 135-147

Первичная продукция фитопланктона и концентрация хлорофилла-а в западной части Японского моря по спутниковым и натурным данным

П.В. Лобанова 1 , В.И. Звалинский 2 , П.Я. Тищенко 2 
1 Санкт-Петербургский государственный университет, Институт наук о Земле, Санкт-Петербург, Россия
2 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва, Владивосток, Россия
Одобрена к печати: 13.04.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-2-135-147
Дистанционное зондирование океана позволяет анализировать пространственно-временную изменчивость концентрации хлорофилла-а (Chl) в подповерхностном слое и оценивать первичную продукцию фитопланктона (PP) на региональных и глобальных масштабах. Однако усовершенствование дистанционных алгоритмов требует систематической валидации спутниковых оценок с помощью натурных измерений. В данной работе проведено сравнение модельных спутниковых и натурных оценок PP и спутниковых и натурных оценок Chl в западной части Японского моря (35°–44° с.ш., 130°–137° в.д.) в весенний период 2004 г. и осенние периоды 2005 и 2011 годов. В качестве спутниковой PP использованы её оценки по модели VGPM из базы данных Ocean Productivity. Натурная PP восстанавливалась на основе in situ данных Chl, ассимиляционного числа, биогенных элементов и температуры поверхности океана по двум моделям: по VGPM и модели, разработанной в Тихоокеанском океанологическом институте им. В.И. Ильичёва (ТОИ ДВО РАН). Результаты сравнения обнаруживают среднюю связь между модельными спутниковыми и натурными оценками PP и спутниковыми и натурными оценками Chl: r = 0,56–0,63 для PP и r=0,58 для Chl. Средние для всех пунктов наблюдений оценки показывают, что различие между спутниковыми и натурными данными двух рассматриваемых параметров невелико. Хотя в отдельных случаях оно может достигать 1,5–1,7 раз. Спутниковый Chl в среднем выше in situ, в то время как модельные спутниковые оценки PP ниже натурных, восстановленных по модели ТОИ ДВО РАН, но выше натурных PP по VGPM. Различие спутниковых и натурных модельных оценок PP мы связываем с особенностью вертикального распределения Chl в эвфотическом слое и величиной ассимиляционного числа, используемого в моделях.
Ключевые слова: хлорофилл-а, первичная продукция, модели первичной продукции, Японское море, спутниковые данные цвета океана
Полный текст

Список литературы:

  1. 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.
  2. Ведерников В.И. Ассимиляционное число и пределы его колебаний в культурах и природных популяциях планктонных водорослей // Океанический фитопланктон и первичная продукция. М.: Наука, 1982. С. 92–112.
  3. Захарков С.П. Отчет гидробиологического отряда // Научный отчет об экспедиции ТОИ ДВО РАН на НИС «Академик М.А. Лаврентьев», рейс № 33, Владивосток: ТОИ ДВО РАН, 2004.
  4. Звалинский В.И. Формирование первичной продукции в море // Известия ТИНРО. 2006. Т. 147. С. 276–302.
  5. Звалинский В.И., Лобанов В.Б., Захарков С.П., Тищенко П.Я. Хлорофилл, замедленная флуоресценция и первичная продукция в северо-западной части Японского моря осенью 2000 г. // Океанология. 2006. Т. 46. № 1. С. 27–37.
  6. Звалинский В.И., Тищенко П.Я. Моделирование фотосинтеза и роста морского фитопланктона // Океанология. 2016. Т. 56. № 4. С. 1–15.
  7. Лобанова П.В., Башмачников И.Л., Броташ В. Анализ моделей первичной продукции на основе спутниковых данных в северо-восточной части Атлантического океана // Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. 2015. Т. 12. № 2. С. 114–126
  8. Старицын Д.К., Фукс В.Р., Колдунов А.В. Дивергенции течений и формирование зон повышенной биологической продуктивности в японском море на основе спутниковых данных // Вестник Санкт-Петербургского университета. Сер. 7. Геология. География. 2010. № 4. С. 58–73.
  9. Суслин В.В., Чурилова Т.Я., Джулай А.А., Мончева С., Слабакова В., Кривенко О.В., Ефимова Т.В., Салюк П.А. Региональный алгоритм восстановления концентрации Хлорофилла «а» и коэффициента поглощения света неживым органическим веществом на длине волны 490 нм в черном море для спектральных каналов цветовых сканеров MODIS и MERIS // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2014. № 28. С. 303–319.
  10. Шамбарова Ю.В., Стёпочкин И.Е., Захарков С.П. Исследование изменчивости первичной продукции в Японском море по спутниковым данным на основе ЭОФ-анализа // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015а. Т. 12. № 1. С. 80–92.
  11. Шамбарова Ю.В., Стёпочкин И.Е., Захарков С.П. Первичная продукция северо-западной части японского моря по спутниковым и «in-situ» данным // Pontus Euxinus 2015: тезисы IX Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых (с международным участием) по проблемам водных экосистем, посвященной 100-летию со дня рождения В.Н. Грезе. 2015б. С. 196–197.
  12. Штрайхерт Е.А., Захарков С.П., Гордейчук Т.Н., Шамбарова Ю.В. Концентрация Хлорофилла-а и био-оптические характеристики в заливе Петра Великого (Японское море) во время зимне-весеннего цветения фитопланктона // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 1. С. 148–162.
  13. 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.
  14. Behrenfeld M.J., Falkowski P.G. Photosynthetic rates derived from satellite based chlorophyll concentration // Limnology and Oceanography. 1997. Vol. 42 (1). P. 1–20.
  15. Gordon H.R., McCluney W.R. Estimation of the depth of sunlight penetration in the sea for remote sensing // Applied Optics. 1975. Vol. 14. P. 413–416.
  16. Joo H.T., Son S.H., Park J.-W., Kang J.J., Jeong J.-Y., Lee C.I., Kang C.K., Lee S.H. Long-Term Pattern of Primary Productivity in the East/Japan Sea Based on Ocean Color Data Derived from MODIS-Aqua // Remote Sensing. 2016. Vol. 8 (25). DOI: 10.3390/rs8010025.
  17. Kameda T., Ishizaka J. Size-fractionated primary production estimated by the two-phytoplankton community model applicable for ocean color remote sensing // Journal of Oceanography. 2005. Vol. 61. P. 663–672.
  18. Kwak J.H., Lee S.H., Park H.J., Choy E.J., Jeong H.D., Kim K.R., Kang C.K. Monthly measured primary and new productivities in the Ulleung Basin as a biological “hot spot” in the East/Japan Sea // Biogeosciences. 2013. Vol. 10. P. 4405–4417. DOI: 10.5194/bg-10-4405-2013.
  19. Marra J., Trees C.C., O’Reily J.E. Phytoplankton pigment absorption: a strong predictor of primary productivity in the surface ocean // Deep-Sea Research I. 2007. Vol. 54. P. 155–163.
  20. Milutinović S., Bertino L. Assessment and propagation of uncertainties in input terms through an ocean-color-based model of primary productivity // Remote Sensing of Environment. 2011. Vol. 115. P. 1906–1917.
  21. Nagata H. Seasonal changes and vertical distributions of chlorophyll-a and primary productivity at the Yamato Rise, central Japan Sea // Plankton Biology and Ecology. 1998. Vol. 45. P. 159–170.
  22. Petrenko D., Pozdnyakov D., Sychov V., Johannessen J., Counillon F. Satellite-derived multi-year trend in primary production in the arctic ocean // International Journal of Remote Sensing. 2013. Vol. 34 (11). P. 3903–3937.
  23. Platt T., Sathyendranath S. Modelling marine primary production. Halifax, Nova Scotia, 2002. 280 p.
  24. Smith R.C. Remote sensing and depth distribution of ocean chlorophyll // Marine ecology – Progress series. 1981. Vol. 5. P. 359–361.
  25. Yamada K., Ishizaka J., Nagata H. Spatial and temporal variability of satellite estimated primary production in the Japan Sea from 1998 to 2002 // Journal of Oceanography. 2005. Vol. 61. P. 857–869.