Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 2. С. 173-185
Сезонная и многолетняя динамика первичной продукции Азовского моря по данным спектрометра MERIS
С.В. Бердников
1 , В.В. Кулыгин
1 , Л.В. Дашкевич
1 1 Федеральный исследовательский центр Южный научный центр РАН, Ростов-на-Дону, Россия
Одобрена к печати: 18.03.2019
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-2-173-185
Работа посвящена исследованию уровня первичного продуцирования в Азовском море по данным спутниковых снимков спектрометра MERIS (за всё время его работы). Описывается методика расчёта первичной продукции (ПП) с помощью разработанной математической модели, входными параметрами которой являются величины содержания концентрации хлорофилла а в поверхностном слое и прозрачности (глубина видимости белого диска). Для оценки концентрации хлорофилла а в Азовском море по спутниковым снимкам использовался региональный алгоритм для высокопродуктивных водоёмов. Прозрачность определялась на основе стандартного продукта обработки снимков MERIS ― концентрации общего взвешенного вещества ― и эмпирической зависимости между прозрачностью и взвесью. Впервые представлено среднегодовое и среднемноголетнее сезонное пространственное распределение ПП для всей акватории Азовского моря в современный период. Рассмотрены особенности динамики первичного продуцирования за период 2003–2011 гг. Отмечено, что начиная с 2006 г. наиболее продуктивные зоны смещаются в центральную часть Таганрогского залива. Представлены средние сезонные оценки первичной продукции по районам моря. Средняя за рассматриваемое десятилетие величина годовой первичной продукции (с марта по ноябрь) для Азовского моря составила 247 гС•/м–2•год–1.
Ключевые слова: первичная продукция, Азовское море, спутниковые снимки, спектрометр MERIS
Полный текстСписок литературы:
- Бердников С. В., Дашкевич Л. В., Кулыгин В. В., Поважный В. В. Оценка первичной продукции Азовского моря по данным дистанционного зондирования // Наука Юга России. 2018. Т. 14. № 2. С. 55–65. DOI: 10.23885/2500-0640-2018-14-2-55-65.
- Гидрометеорологический справочник Азовского моря / под ред. Аксенова А. А. Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1962. 856 с.
- Дашкевич Л. В. Анализ многолетней изменчивости температурного режима вод открытой части Азовского моря с использованием геоинформационных технологий и математического моделирования: дис. … канд. геогр. наук. Ростов н/Д, 2008. 212 с.
- Дашкевич Л. В., Немцева Л. Д., Бердников С. В. Оценка ледовитости Азовского моря в ХХI веке по спутниковым снимкам Terra/Aqua MODIS и результатам математического моделирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13 № 5. С. 91–100. DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-5-91-100.
- Дашкевич Л. В., Бердников С. В., Кулыгин В. В. Многолетнее изменение средней солености Азовского моря // Водные ресурсы. 2017. Т. 44. № 5. С. 563–572. DOI: 10.7868/S0321059617040046.
- Демидов А. Б., Мошаров С. А., Артемьев В. А., Ступникова А. Н., Симакова У. В., Вазюля С. В. Интегрированные и разрешающие по глубине модели первичной продукции Карского моря // Океанология. 2016. Т. 56. № 4. С. 563–576.
- Ермолаева Е. В. Распределение и сезонная динамика продукции и деструкции органического вещества в Азовском море в 2008–2010 гг. // Экосистемные исследования среды и биоты Азовского бассейна / отв. ред. Д. Г. Матишов. Ростов н/Д: Южный науч. центр РАН, 2012. С. 131–139.
- Заика В. Е., Макарова Н. П. К определению первичной продукции по содержанию хлорофилла в море // Экология моря. Киев: Наукова думка, 1982. Вып. 11. С. 9–15.
- Ковалева Г. В., Поважный В. В., Золотарева А. Е., Макаревич П. Р., Матишов Д. Г. Ледовое сообщество микроводорослей в Таганрогском заливе Азовского моря // Океанология. 2014. Т. 54. № 5. С. 659–664. DOI: 10.7868/S0030157414050086.
- Копелевич О. В., Буренков В. И., Шеберстов С. В. Разработка и использование региональных алгоритмов для расчета биооптических характеристик морей России по данным спутниковых сканеров цвета // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2006. Т. 3. № 2. С. 99–105.
- Кушнир В. М., Бердников С. В. Концентрация взвеси и хлорофилла а в Азовском море по данным контактных измерений и космических снимков // Азовское море, Керченский пролив и предпроливные зоны в Черном море: проблемы управления прибрежными территориями для обеспечения экологической безопасности и рационального природопользования: сб. тр. конф. Ростов н/Д: Южный науч. центр РАН, 2012. С. 50–57.
- 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.
- Матишов Г. Г., Степаньян О. В., Поважный В. В., Ковалева Г. В., Кренева К. В. Функционирование экосистемы Азовского моря в зимний период // Доклады Академии наук. 2007. Т. 413. № 1. С. 112–115.
- Матишов Г. Г., Поважный В. В., Бердников С. В., Мозес В. Дж., Гительсон А. А. Оценки концентрации хлорофилла а и первичной продукции в Азовском море с использованием спутниковых данных // Доклады Академии наук. 2010. Т. 432. № 4. С. 563–566.
- Матишов Г. Г., Степаньян О. В., Ковалева Г. В., Поважный В. В., Кренева К. В. Особенности структуры пелагического сообщества Азовского моря в условиях аномально холодной зимы 2005–2006 гг. // Вестн. Южного науч. центра РАН. 2012. № 4. С. 66–75.
- Сапрыгин В. В. Изучение распределения хлорофилла-а в Азовском море по данным дистанционного зондирования Земли из космоса и результатам судовых измерений: дис. … канд. геогр. наук. Мурманск, 2011. 125 с.
- Сапрыгин В. В., Бердников С. В., Кулыгин В. В., Дашкевич Л. В., Местецкий Л. М. Пространственное распределение и сезонная динамика концентрации хлорофилла «а» в Азовском море по данным спутниковых снимков спектрометра MERIS // Океанология. 2018. Т. 58. № 5. С. 1–12. DOI: 10.1134/S0030157418050131.
- Сорокина В. В., Кулыгин В. В. Долговременная изменчивость относительной прозрачности вод Азовского моря // Океанология. 2013. Т. 53. № 3. С. 324–331. DOI: 10.7868/S003015741303012X.
- Студеникина Е. И., Алдакимова А. Я., Губина Г. С. Фитопланктон Азовского моря в условиях антропогенных воздействий. Ростов н/Д: Эверест, 1999. 175 с.
- Friedrichs M. A.M., Carr M.-E., Barber R. T., Scardi M., Antoine D., Armstrong R. A., Asanuma I., Behrenfeld M. J., Buitenhuis E. T., Chai F., Christian J. R., Ciotti A. M., Doney S. C., Dowell M., Dunne J., Gentili B., Gregg W., Hoepffner N., Ishizaka J., Kameda T., Lima I., Marra J., Mélin F., Moore J. K., Morel A., O’Malley R. T., O’Reilly J., Saba V. S., Schmeltz M., Smyth T. J., Tjiputra J., Waters K., Westberry T. K., Winguth A. Assessing the uncertainties of model estimates of primary productivity in the tropical Pacific Ocean // J. Marine Systems. 2009. V. 76. Iss. 1–2. P. 113–133. DOI: 10.1016/j.jmarsys.2008.05.010.
- Lee Y. J., Matrai P. A., Friedrichs M. A.M., Saba V. S., Antoine D., Ardyna M., Asanuma I., Babin M., Belanger S., Benoit-Gagne M., Devred E., Fernandez-Mendez M., Gentili B., Hirawake T., Kang S.-H., Kameda T., Katlein C., Lee S. H., Lee Z., Melin F., Scardi M., Smyth T. J., Tang 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. 120. P. 6508–6541. DOI: 10.1002/2015JC011018.
- Matishov G., Matishov D., Gargopa Yu., Dashkevich L., Berdnikov S., Kulygin V., Arkhipova O., Chikin A., Shabas I., Baranova O., Smolyar I. G. Climatic Atlas of the Sea of Azov 2008. Intern. Ocean Atlas and Information Series. V. 11. NOAA Atlas NESDIS 65. Washington, D. C.: U. S. Government Publishing Office, 2008. 148 p.
- Matishov G. G., Berdnikov S. V., Zhichkin A. P., Dzhenyuk S. L., Smolyar I. V., Kulygin V. V., Yaitskaya N. A., Povazhniy V. V., Sheverdyaev I. V., Kumpan S. V., Tretyakova I. A., Tsygankova A. E., D’yakov N. N., Fomin V. V., Klochkov D. N., Shatohin B. M., Plotnikov V. V., Vakulskaya N. M., Luchin V. A., Kruts A. A. Atlas of Climatic Changes in Nine Large Marine Ecosystems of the Northern Hemisphere (1827–2013). Intern. Ocean Atlas and Information Series. V. 14. NOAA Atlas NESDIS 78. USA: National Oceanographic Data Center User Services Team NOAA/NESDIS E/OC1, 2014. 131 p.
- MERIS Product Handbook. European Space Agency. Iss. 3.0. 2011. URL: http://envisat.esa.int/handbooks/meris/CNTR.html (January 15, 2018).
- Moses W. J., Gitelson A. A., Berdnikov S. V., Povazhnyy V. V. Satellite estimation of chlorophyll-a concentration using the red and NIR bands of MERIS — the Azov Sea case study // IEEE Geoscience Remote Sensing Letters. 2009. V. 4. P. 845–849.
- Moses W. J., Gitelson A. A., Berdnikov S. V., Saprygin V. V., Povazhnyi V. V. Operational MERIS-based NIR-red algorithms for estimating chlorophyll-a concentrations in coastal waters — the Azov Sea case study // Remote Sensing of Environment. 2012. V. 121. P. 118–124.
- Moses W. J., Saprygin V. V., Gerasyuk V. S., Povazhnyy V. V., Berdnikov S. V., Gitelson A. A. OLCI-Based NIR-red Models for Estimating Chlorophyll-a Concentration in Productive Coastal Waters — A Preliminary Evaluation // Environmental Research Communications. 2019. 1. 011002. URL: https://doi.org/10.1088/2515-7620/aaf53c.