Использование спутниковых сканеров цвета для исследования арктических морей России

В докладе рассматриваются достигнутые результаты и перспективы использования спутниковых сканеров цвета для исследования и мониторинга арктических морей России. Наряду с такими важными качествами, как экономическая эффективность, оперативность получения и обработки данных, их доступность, широкая полоса обзора большинства оперативных сканеров, эти приборы имеют уникальное преимущество перед всеми другими видами спутниковых измерений, поскольку только излучение видимой области спектра, в которой они работают, способно с малыми потерями проходить (и выходить обратно) через поверхность раздела атмосфера-океан. Излучение, вышедшее из водной толщи, содержит информацию о характеристиках подповерхностного слоя океана и процессах, происходящих в этом слое. Данные, получаемые спутниковыми сканерами цвета, позволяют оценить количество солнечной радиации, падающей на поверхность моря, даже при наличии облачности, также альбедо морской поверхности и водной толщи, световой режим на различных горизонтах в поверхностном слое, определить концентрацию хлорофилла, ключевой характеристики для расчета первичной биопродукции, и многие другие биооптические параметры.
Начиная с 1998 г., в Баренцевом море по данным спутниковых сканеров цвета исследуются кокколитофоридные цветения – это явление оказывает непосредственное влияние на климатические факторы, в частности, на тепловой баланс из-за изменения альбедо водной среды и объемного поглощения солнечной радиации, а также на баланс углекислого газа в системе атмосфера-океан. Кокколитофоридные цветения обеспечивают функционирование так называемого «карбонатного биологического насоса», действие которого связано с образованием неорганических углеродных форм (кальцита). Наблюдаемые межгодовые изменения кокколитофоридных цветений в Баренцевом море могут являться индикатором климатических изменений; в частности, в этом году наблюдалось необычно раннее (в первой декаде июля), очень обширное и интенсивное цветение, явно связанное с рекордно высокой температурой поверхности моря (ТПМ). В мае-июле 2016 г., по данным сканера MODIS-Aqua, средние значения ТПМ в Среднем Баренце (основная область, где наблюдаются кокколитофоридные цветения) были самыми высокими за все годы наблюдений и значительно превышали «средне-климатические» значения за период 2003-2011 гг. (в скобках): май - 3.94 град.С (2.16), июнь – 6.06 (4.18), июль – 10.09 (6.40).
Данные спутниковых сканеров дают возможность исследовать пространственно-временную изменчивость биооптических характеристик вод поверхностного слоя, и такие исследования дали интересные результаты по закономерностям и особенностям распространения речного стока Оби и Енисея в Карском море, Лены в море Лаптевых.
Алгоритмы для расчета биооптических параметров в арктических морях были разработаны на основе данных судовых измерений, выполненных в экспедициях Института океанологии в арктических морях, без которых полноценное использование спутниковых данных в арктических морях было бы невозможно.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №14-17-00800), предоставленного через Институт океанологии имени П.П.Ширшова РАН.