Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 2. С. 186-195
Верификация VGPM и K&I моделей первичной продукции в северо-западной части Японского моря по судовым и спутниковым данным
Ю.В. Шамбарова
1 , И.Е. Степочкин
1 , С.П. Захарков
1 1 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток, Россия
Одобрена к печати: 18.03.2019
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-2-186-195
В представленной работе рассматривается возможность применения моделей VGPM и K&I для расчёта первичной продукции (ПП) в прибрежных водах северо-западной части Японского моря. Проведены натурные измерения ПП и других биооптических характеристик морской воды. Данные in situ включают концентрации хлорофилла a (КХЛ) и ПП, полученные эталонными методами, а также температуру поверхности океана (ТПО), интенсивность фотосинтетически активной солнечной радиации (ФАР) на поверхности, эвфотическую глубину, полученные при помощи погружного зонда CTD. Также были использованы данные спектров отражательной способности морской воды (RRS), полученные измерением с борта судна при помощи портативного спектрорадиометра ASD FieldSpec HandHeld. Проведено сравнение с данными сканера цвета морской поверхности MODIS спутника Aqua уровня L3 (данные по КХЛ, ФАР, ТПО, ПП, эвфотической глубине) с регулярной географической сеткой 4 км. Показаны недостатки моделей VGPM и K&I, предложены некоторые подходы к построению региональной модели оценки ПП. Необходимо учитывать региональные особенности акватории и, в частности, свойства вод второго оптического типа, фотосинтетические характеристики фитопланктона и погрешности оценок спутниковыми сканерами.
Ключевые слова: первичная продукция, фитопланктон, дистанционное зондирование океана, VGPM, хлорофилл a
Полный текстСписок литературы:
- Ведерников В. И., Коновалов Б. В., Кобленц-Мишке О. И. Результаты применения спектрофотометрического метода определения феофитина-a в пробах морской воды. // Тр. ИОАН СССР. М., 1973. Т. 95. С. 138–146.
- Захарков С. П., Шамбарова Ю. В., Гордейчук Т. Н., Стоник И. В., Штрайхерт Е. А. Возможность использования данных зонда SBE для калибровки спутниковых данных концентрации хлорофилла а в Японском море // Известия ТИНРО (Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра). 2014. Т. 177. С. 209–218.
- Захарков С. П., Владимиров А. С., Штрайхерт Е. А., Ши С., Гладких Р. В., Бузолёва Л. С. Продукционные характеристики бактерий и фитопланктона в весенне-летний период в Охотском и Беринговом морях // Микробиология. 2017. Т. 86. № 3. С. 364–372.
- Зуенко Ю. И. Промысловая океанология Японского моря: монография. Владивосток: ТИНРО-центр, 2008. 227 с.
- Кобленц-Мишке О. И. Экстрактный и безэкстрактный методы определения фотосинтетических пигментов в пробе // Современные методы количественной оценки распределения морского планктона. М.: Наука, 1983. С. 114–125.
- Ковалева И. В. Сравнение алгоритмов расчета первичной продукции Черного моря по концентрации хлорофилла в поверхностном слое, интенсивности солнечной радиации и температуре // Морской эколог. журн. 2010. Т. 9. № 2. С. 62–73.
- Лобанова П. В., Звалинский В. И., Тищенко П. Я. Первичная продукция фитопланктона и концентрация хлорофилла-а в западной части Японского моря по спутниковым и натурным данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 2. С. 135–147.
- 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. С. 45–45.
- Сорокин Ю. И. Первичная продукция в Охотском море // Комплексные исследования экосистемы Охотского моря. М.: Изд-во ВНИРО, 1997. С. 103–110.
- An N. T., Son V. D. Primary production models and the problem of estimation of their parameters in various conditions of the water column // Russian J. Marine Biology. 2010. V. 36. No. 2. P. 139–146.
- Behrenfeld M. J., Falkowski P. G. Photosynthetic rates derived from satellite-based chlorophyll concentration // Limnology and Oceanography. 1997. V. 42. No. 1. P. 1–20.
- Gordon H. R., McCluney W. R. Estimation of the depth of sunlight penetration in the sea for remote sensing // Applied Optics. 1975. V. 14. P. 413–416.
- Kameda T., Ishizaka J. Size-fractionated primary production estimated by a two-phytoplankton community model applicable to ocean color remote sensing // J. Oceanography. 2005. V. 61. No. 4. P. 663–672.
- Kim S.-W., Saitoh S.-I., Ishizaka J., Isoda Y., Kishino M. Temporal and spatial variability of phytoplankton pigment concentration in the Japan Sea derived from CZCS images // J. Oceanography. 2000. V. 56. No. 5. P. 527–538.
- Lee Y. J., Matrai P. A., Friedrichs M. A., Saba V. S., Ardyna D. A. M., Asanuma I., Marcel Bélanger B. S., Benoît-Gagné M., Devred M., Fernández-Méndez M., Gentili B., Hirawake T., Kang S-H., Kameda T., Katlein C., Lee S. H., Lee Z., Mélin F., Scardi M., Tim J., Tang S. S., Turpie K. R., Waters K. J., Westberry T. K. An assessment of phytoplankton primary productivity in the Arctic Ocean from satellite ocean color / in situ chlorophyll-a based models // J. Geophysical Research: Oceans. 2015. V. 20. No. 9. P. 6508–6541.
- 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. V. 115. No. 8. P. 1906–1917.
- Mueller J. L., Curtiss D., Arnone R., Frouin R., Carder K. Above-water radiance and remote sensing reflectance measurement and analysis protocols // Ocean Optics Protocols For Satellite Ocean Color Sensor Validation. 2003. V. 30. P. 21–30.
- Olita A., Sorgente R., Ribotti A., Fazioli L., Perill A. Pelagic primary production in the Algero-Provencal Basin by means of multisensor satellite data: focus on interannual variability and its drivers // Ocean Dynamics. 2011. V. 61. No. 7. P. 1005–1016.
- Remote Sensing of Ocean Colour in Coastal, and Other Optically-Complex, Waters IOCCG Report No. 3 / Reports of the International Ocean-Colour Coordinating Group; ed. Sathyendranath S. 2000. 140 p.
- Silsbe G. M., Behrenfeld M. J., Halsey K. H., Milligan A. J., Westberry T. K. The CAFE model: A net production model for global ocean phytoplankton // Global Biogeochemical Cycles. 2016. V. 30. No. 12. P. 1756–1777.
- Tripathy S. C., Ishizaka J., Siswanto E., Shibata T., Mino Y. Modification of the vertically generalized production model for the turbid waters of Ariake Bay, southwestern Japan // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2012. V. 97. P. 66–77.
- Yoon J. E., Park J., Yoo S. Comparison of primary productivity algorithms for Korean waters // Ocean Science J. 2012. V. 47. No. 4. P. 473–487.