Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 5. С. 209-220
Пространственные спектры полей температуры поверхности моря и концентрации хлорофилла «а» в окраинных морях северо-западной части Тихого океана
Т.И. Клещёва
1 , М.С. Пермяков
1, 2 , П.А. Салюк
1, 3 , И.А. Голик
1 1 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток, Россия
2 Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, Россия
3 Морской государственный университет им. адм. Г.И. Невельского, Владивосток, Россия
Одобрена к печати: 01.06.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-5-209-220
По данным судового флуориметра и данным сканера MODIS/Aqua (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) за 2003–2004 гг. в отдельных районах окраинных морей северо-западной части Тихого океана получены пространственные спектры флуктуаций полей температуры поверхности моря (ТПМ) и концентрации хлорофилла «а» (Кхл). Наклоны спектров ТПМ, вычисленные по судовым и спутниковым данным, варьировали от –2,2 до –3,1 и от –1,6 до –2,9 соответственно на масштабах от 4 до 160 км и лежали в диапазоне значений, предсказанных теориями квазигеострофической турбулентности. Отмечено, что спектры ТПМ MODIS были более пологими по сравнению с судовыми, при этом расхождение между их наклонами было незначительным, в среднем ~20 %. В диапазоне длин волн от 4 до 160 км наклоны спектров Кхл, оцененных по данным судовых измерений, были близки к –1 и соответствовали теоретическим оценкам для спектра фитопланктона. Показано, что спектры Кхл MODIS в указанном диапазоне масштабов спадают в среднем приблизительно в два раза быстрее по сравнению с судовыми спектрами, что обусловлено пространственным сглаживанием при спутниковых измерениях и оценках концентраций хлорофилла «а» по био-оптическим алгоритмам.
Ключевые слова: температура поверхности моря, концентрация хлорофилла «а», спектры, судовой флуориметр, дистанционное зондирование, трассер
Полный текстСписок литературы:
- Алгоритмы и программы восстановления зависимостей / под ред. В.Н. Вапника. М.: Наука, 1984. 816 с.
- Букин О.А., Пермяков М.С., Майор А.Ю., Сагалаев С.Г., Липилина Е.А., Хованец В.А. О калибровке метода лазерной флуорометрии при измерении концентрации хлорофилла «а» // Оптика атмосферы и океана. 2001. Т. 14. № 3. С. 223–226.
- Буров Д.В., Пермяков М.С., Тархова Т.И. Особенности пространственной изменчивости полей гидрологических и биооптических элементов в различных районах Мирового океана // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Т. 2. № 5. C. 62–68.
- Завьялов Ю.С., Квасов Б.И., Мирошниченко В.Л. Методы сплайн-функций. М.: Наука, 1980. 353 c.
- Клещева Т.И., Пермяков М.С. Влияние пространственной изменчивости температуры поверхности океана на поле ветра // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 3. С. 216–223.
- Майор А.Ю., Букин О.А., Павлов А.Н., Киселев В.Д. Судовой лазерный флуориметр для исследования спектров флуоресценции морской воды // Приборы и техника эксперимента. 2001. Т. 44. № 4. C. 151–154.
- 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.
- Abraham E.R., Bowen M.M. Chaotic stirring by a mesoscale surface-ocean flow // Chaos. 2002. Vol. 12. P. 373–381.
- Bennett A.F., Denman K.L. Phytoplankton patchiness: inferences from particles statistics // J. Marine Research. 1985. Vol. 43. P. 307–335.
- Blumen W. Uniform potential vorticity flow: Part I. Theory of wave interactions and two-dimensional turbulence // J. Atmospheric Sciences. 1978. Vol. 35. P. 774–783.
- Bukin O.A., Pavlov A.N., Permyakov M.S., Major A.Yu., Konstantinov O.G., Maleenok A.V., Ogay O.S. Continuous measurements of chlorophyll a concentration in the Pacific Ocean by shipborne laser fluorometer and radiometer: comparison with SeaWiFS data // Intern. J. Remote Sensing. 2001. Vol. 22. No. 2-3. P. 415–427.
- Callies J., Ferrari R. Interpreting energy and tracer spectra of upper-ocean turbulence in the submesoscale range (1–200 km) // J. Physical Oceanography. 2013. Vol. 43. P. 2456–2474.
- Capet X.P., McWilliams J.C., Molemaker M.J., Shchepetkin A.F. Mesoscale to submesoscale transition in the California Current System. Part I: Flow structure, eddy flux, and observational tests // J. Physical Oceanography. 2008. Vol. 38. P. 29–43.
- Charney J. Geostrophic turbulence // J. Atmospheric Sciences. 1971. Vol. 28. P. 1087–1095.
- Denman K., Platt T. The variance spectrum of phytoplankton in a turbulent ocean // J. Marine Research. 1976. Vol. 34. P. 593–601.
- Garrett C., Munk W. Space-time scales of internal waves: A progress report // J. Geophysical Research. 1975. Vol. 80 (3). P. 291–297.
- Gower J.F.R., Denman K.L., Holyer R.J. Phytoplankton patchiness indicates the fluctuation spectrum of mesoscale oceanic structure // Nature. 1980. Vol. 288. P. 157–159.
- Kraichnan R.H. Convection of a passive scalar by a quasi-uniform random straining field // J. Fluid Mechanics. 1974. Vol. 64. P. 737–762.
- Lesieur M., Sadourny R. Satellite sensed turbulent ocean structure // Nature. 1981. Vol. 294. P. 673.
- Lévy M., Klein P. Does the low frequency variability of mesoscale dynamics explain a part of the phytoplankton and zooplankton spectral variability? // Proc. Royal Society of London A. 2004. Vol. 460. P. 1673–1687.
- Mahadevan A., Campbell J.W. Biogeochemical patchiness at the sea surface // Geophysical Research Letters. 2002. Vol. 29. No. 19. P. 1926. DOI: 10.1029/2001GL014116.
- O’Reilly J.E., Maritorena S., O’Brien M.C., Siegel D.A., Toole D., Menzies D., Smith R.C., Mueller J.L., Mitchell B.G., Kahru M., Chavez F.P., Strutton P., Cota G.F., Hooker S.B., McClain C.R., Carder K.L., Müller-Karger F., Harding L., Magnuson A., Phinney D., Moore G.F., Aiken Js., Arrigo K.R., Letelier R., Culver M. SeaWiFS Postlaunch Calibration and Validation Analyses: Part 3 // NASA Technical Memorandum. Greenbelt, Maryland: NASA Goddard Space Flight Center, 2000. Vol. 11. P. 9–23.
- Smith R.C., Zhang X., Michaelsen J. Variability of pigment biomass in the California current system as determined by satellite imagery: 1. Spatial variability // J. Geophysical Research. 1988. Vol. 93. Issue D9. P. 10863–10882.
- Thomson R.E., Emery W.J. Data Analysis Methods in Physical Oceanography. Amsterdam: Elsevier Sci., 2014. 728 p.
- Weichman P.B., Glazman R.E. Spatial variations of passive tracer in a random wave field // J. Fluid Mechanics. 2002. Vol. 453. P. 263–287.
- Zhang C., Hu C., Shang S., Müller-Karger F.E., Li Y., Dai M., Huang B., Ning X., Hong H. Bridging between SeaWiFS and MODIS for continuity of chlorophyll-a concentration assessments off Southeastern China // Remote Sensing of Environment. 2006. Vol. 102. P. 250–263.