Выделение доминирующих видов фитопланктона в северо-восточной части Черного моря в июне по данным дистанционного зондирования

На протяжении 10 лет в северо-восточной части Черного моря проводись комплексные исследования био-оптических характеристик в июне. Как правило, этот период характеризуется резким повышением концентрации кокколитофорид – специфического вида водорослей (размером 6-8 микрон), характеризующихся наличием карбонатного «панциря». Другим видом фитопланктона, существенно влияющими на яркость восходящего излучения в этот период, являются диатомовые водоросли размером около 20 микрон. Указанные виды водорослей рассматриваются в качестве доминирующих в июне.
За период проведения экспедиций в июне выполнялся отбор проб для определения различных видов фитопланктона. По данным микроскопического анализа определялась их численность, которая затем пересчитывалась в сырую биомассу. Основное внимание уделялось концентрациям диатомовых и кокколитофорид, как доминирующих видов фитопланктона в указанный период. Кроме того, определялась концентрация хлорофилла-а.
Одновременно выполнялись оптические измерения коэффициента яркости с помощью плавающего спектрорадиометра. Кроме того, для анализа использовались данные спутникового сканера MODIS-Aqua.
По результатам выполненных исследований развит метод выделения доминирующих видов фитопланктона для северо-восточной части Черного моря в июне по данным дистанционного зондирования. Он основан на сопоставлении судовых измерений биомассы диатомовых Cdiatom и кокколитофорид Ccoc с судовыми измерениями спектров коэффициента яркости водной толщи Rrs(λ). Статистический анализ взаимосвязи между log(Cdiatom/Ccoc) и Rrs(488)/Rrs(547) для измерений 2007 и 2013 гг. показал наличие значимой корреляционной связи между этими параметрами. Коэффициент детерминации r2 равнялся 0.68 для 2007 г. и 0.54 для 2013 г. Уравнения регрессии для этих лет оказались очень близки, поэтому окончательно использовалось уравнение для объединенной выборки 2007+2013 гг. (коэффициент детерминации r2=0.75). Кроме того, получены уравнения регрессии, связывающие log(Cdiatom), log(Cchl) с Rrs(488)/Rrs(547) для объединенной выборки 2007+2013 (коэффициент детерминации 0.81).
Сопоставление судовых и спутниковых данных сканера MODIS-Aqua в подспутниковых экспериментах показало, что величины отношения Rrs(488)/Rrs(547) различаются очень мало. Поэтому предлагаемый метод был применен к данным MODIS-Aqua для северо-восточной части Черного моря. Построены карты отношения Cdiatom/Ccoc за разные годы. На карте за 2007 г. хорошо видно, что это отношение велико в прибрежной зоне (т.е. доминирующим видом фитопланктона являются диатомеи), в то время как в открытых районах оно мало (т.е. преобладают кокколитофориды). Отмечаются значительные межгодовые вариации распределения Cdiatom/Ccoc.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 13-05-00618.