Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 6. С. 200-213
Изменчивость биооптических характеристик морской поверхности в районе Фолклендского течения и Патагонского шельфа
П.А. Салюк
1 , Д.И. Глуховец
2, 3 , Н.А. Липинская
1 , Н.А. Моисеева
4 , Т.Я. Чурилова
4 , В.И. Пономарев
1 , Е.А. Аглова
2, 3 , В.А. Артемьев
2 , А.А. Латушкин
5 , А.Ю. Майор
6 1 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва ДВО РАН, Владивосток, Россия
2 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
3 Московский физико-технический институт (НИУ), Долгопрудный, Московская обл., Россия
4 Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН, Sevastopol, Россия
5 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
6 Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток, Россия
Одобрена к печати: 18.11.2021
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-6-200-213
В работе представлен анализ пространственной изменчивости и вертикального распределения биооптических характеристик морской воды в зоне взаимодействия Фолклендского (Мальвинского) течения с водами Патагонского шельфа и проведена оценка влияния глубины положения максимума концентрации хлорофилла а на спектральные коэффициенты яркости моря, регистрируемые со спутника. Натурные данные для исследований получены во 2-м этапе 79-го рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш» 12 и 13 января 2020 г., где вдоль 45,8° ю. ш. проведены измерения на ходу судна в проточной системе и выполнены станции в Фолклендском течении, а также на западной периферии течения над кромкой шельфа. Дополнительно использованы спутниковые данные по цвету моря, полученные с помощью радиометров MODIS-Terra и OLCI-Sentinel-3B, и данные океанографического реанализа. Показано, что в районе взаимодействия Фолклендского течения с водами Патагонского шельфа наблюдается чередование зон поднятия и опускания вод, приводящих к изменению глубины максимума концентрации хлорофилла а, что, в свою очередь, может сказываться на вариациях коэффициентов яркости моря, регистрируемых со спутников. Установлена глубина слоя (14 м), в пределах которого положение максимума хлорофилла а оказывало значимое влияние на форму спектра и значения коэффициентов яркости моря.
Ключевые слова: хлорофилл а, окрашенное растворённое органическое вещество, биооптические характеристики, цвет моря, коэффициенты яркости моря, вертикальный профиль, гидрооптическое моделирование, спутниковые данные, MODIS, OLCI, Hydrolight, Фолклендское течение, Патагонский шельф
Полный текстСписок литературы:
- Моисеева Н. А., Чурилова Т. Я., Ефимова Т. В., Маторин Д. Н. Коррекция тушения флуоресценции хлорофилла а в верхнем перемешанном слое моря: разработка алгоритма // Мор. гидрофиз. журн. 2020. Т. 36. № 1(211). С. 66–74.
- Темердашев З. А., Павленко Л. Ф., Ермакова Я. С., Корпакова И. Г., Елецкий Б. Д., Экстракционно-флуориметрическое определение хлорофилла «а» в природных водах // Аналитика и контроль. 2019. Т. 23. № 3. С. 323–333.
- Arkhipkin A. I., Brickle P., Laptikhovsky V. V. The use of island water dynamics by spawning red cod, Salilota australis (Pisces: Moridae) on the Patagonian Shelf (Southwest Atlantic) // Fisheries Research. 2010. V. 105. No. 3. P. 156–162.
- Arkhipkin A. I., Brickle P., Laptikhovsky V. V. Links between marine fauna and oceanic fronts on the Patagonian Shelf and Slope. Arquipelago // Life and Marine Sciences. 2013. V. 30. P. 19–37.
- Artemiev V. A., Burenkov V. I., Woznyak S. V., Grigoriev A. V., Daretsky M., Demidov A., Kopelevich O. V., Frantsuzov O. N., Khrapko A. N. Sea-truth measurements of ocean color: field studies in the Black and Aegean Seas // Oceanology. 2000. V. 40. No. 2. P. 177–182.
- Boss E., D’Sa E. J., Freeman S., Fry E., Mueller J. L., Pegau S., Rick A. R., Roesler C., Rottgers R., Stramski D., Twardowski M., Ronald J., Zaneveld V. Ocean Optics and Biogeochemistry Protocols for Satellite Ocean Colour Sensor Validation. IOCCG Protocol Series. V. 1: Inherent Optical Property Measurements and Protocols: Absorption Coefficient (v1.0) / eds. Neeley A. R., Mannino A. Dartmouth, Canada: IOCCG, 2018. 78 p.
- Chang G., Barnard A., Zaneveld J. R. V. Optical closure in a complex coastal environment: particle effects // Applied Optics. 2007. V. 46. No. 31. P. 7679–7692.
- Frey D. I., Krechik V. A., Fofanov D. V., Morozov E. G., Silvestrova K. P., Tarakanov R. Y., Gladyshev S. V., Piola A. R. Direct measurements of the Malvinas current velocity structure // J. Geophysical Research: Oceans. 2021. V. 126. No. 4. Art. No. e2020JC016727.
- Garcia V. M. T., Garcia C. A. E., Mata M. M., Pollery R. C., Piola A. R., Signorini S. R., McClain C. R., Iglesias-Rodriguez D. M. Environmental factors controlling the phytoplankton blooms at the Patagonia shelf-break in spring // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2008. V. 55. No. 9. P. 1150–1166.
- Hieronymi M., Müller D., Doerffer R. The OLCI Neural Network Swarm (ONNS): a bio-geo-optical algorithm for open ocean and coastal waters // Frontiers in Marine Science. 2017. V. 4. Art. No. 140.
- Jeffrey S. W., Humphrey G. F. New spectrometric equations for determining chlorophylls a, b, c1, c2 in algae, phytoplankton and higher plants // Biochemie und Physiologie der Pflanzen. 1975. V. 167. P. 191–194.
- Kishino M., Takahashi N., Okami N., Ichimura S. Estimation of the spectral absorption coefficients of phytoplankton in the sea // Bull. Marine Science. 1985. V. 37. P. 634–642.
- Matano R. P., Palma E. D. The upwelling of downwelling currents // J. Physical Oceanography. 2008. V. 38. P. 2482–2500.
- Mobley C. D. Fast light calculations for ocean ecosystem and inverse models // Optics Express. 2011. V. 19. No. 20. P. 18927–18944.
- Mueller J., Morel A., Frouin R., Davis C., Arnone R., Carder K., Lee Z. P., Steward R. G., Hooker S., Mobley C., Mclean S., Holben B., Miller M., Pietras C., Knobelspiesse K., Fargion G., Porter J., Voss K. Ocean Optics Protocols for Satellite Ocean Color Sensor Validation // Radiometric Measurements and Data Analysis Protocols. 2003. V. 3. Iss. 4. 78 p.
- Nagornyi I. G., Salyuk P. A., Maior A. Y., Doroshenkov I. M. A mobile complex for on-line studying water areas and surface atmosphere // Instruments and Experimental Techniques. 2014. V. 57. No. 1. P. 68–71.
- Nelson N., Siegel D. The global distribution and dynamics of chromophoric dissolved organic matter // Annu. Review of Marine Science. 2013. No. 5. P. 447–476.
- O’Reilly J. E., Werdell P. J. Chlorophyll algorithms for ocean color sensors — OC4, OC5 and OC6 // Remote Sensing of Environment. 2019. V. 229. P. 32–47.
- O’Reilly J. E., Maritorena S., Mitchell B. G., Siegel D. A., Carder K. L., Garver S. A., Kahru M., McClain C. Ocean color chlorophyll algorithms for SeaWiFS // J. Geophysical Research: Oceans. 1998. V. 103. No. C11. P. 24937–24953.
- Palma E. D., Matano R. P., Piola A. R. A numerical study of the Southwestern Atlantic Shelf circulation: barotropic response to tidal and wind forcing // J. Geophysical Research. 2004. V. 109. Art. No. C08014. 17 p. DOI: 10.1029/2004JC002315.
- Peterson R. G., Whitworth III T. The Subantarctic and Polar fronts in relation to deep water masses through the Southwestern Atlantic // J. Geophysical Research. 1989. V. 94. P. 10817–10838.
- Rio M. H., Mulet S., Picot N. Beyond GOCE for the ocean circulation estimate: Synergetic use of altimetry, gravimetry, and in situ data provides new insight into geostrophic and Ekman currents // Geophysical Research Letters. 2014. V. 41. No. 24. P. 8918–8925.
- Rivas A. L., Dogliotti A. I., Gagliardini D. A. Seasonal variability in satellite-measured surface chlorophyll in the Patagonian Shelf // Continental Shelf Research. 2006. V. 26. No. 6. P. 703–720.
- Romero S. I., Piola A. R., Charo M., Garcia C. A. E. Chlorophyll-a variability off Patagonia based on SeaWiFS data // J. Geophysical Research. 2006. V. 111. Art. No. C05021. 11 p. DOI: 10.1029/2005JC003244.
- Sabatini M., Reta R., Matano R. Circulation and zooplankton biomass distribution over the southern Patagonian shelf during late summer // Continental Shelf Research. 2004. V. 24. No. 12. P. 1359–1373.
- Werdell P., Franz B., Bailey S., Feldman G., Boss E., Brando V., Dowell M., Hirata T., Lavender S., Lee Z., Loisel H., Maritorena S., Mélin F., Moore T., Smyth T., Antoine D., Devred E., d’Andon O., Mangin A. Generalized ocean color inversion model for retrieving marine inherent optical properties // Applied Optics. 2013. V. 52. No. 10. P. 2019–2037.
- Wojtasiewicz B., Hardman-Mountford N., Antoine D., Dufois F., Slawinski D., Trull T. Use of bio-optical profiling float data in validation of ocean colour satellite products in a remote ocean region // Remote Sensing of Environment. 2018. V. 209. P. 275–290.