Сравнительная оценка поступления солнечной радиации видимого диапазона на поверхность Баренцева моря летом 2014-2017 гг. по спутниковым данным

Солнечная радиация в видимом диапазоне (400-700 нм), известная как фотосинтетически активная радиация (ФАР), - важнейший фактор, определяющий развитие морских экосистем; в арктических условиях этот фактор большую часть года является лимитирующим. В водах арктических морей натурные измерения ФАР проводятся относительно редко, что не позволяет оценить пространственную и временную изменчивость поступающей ФАР и исследовать влияние на нее различных факторов. Единственная возможность для выполнения таких исследований (Копелевич и др., 2017) – использование данных спутниковых наблюдений, которые проводятся регулярно в течение многих лет и охватывают одновременно большие акватории. В докладе на основе спутниковых и судовых данных сравнивается поступление ФАР на поверхность Баренцева моря летом 2014-2017 гг.
Для исследования пространственной и временной изменчивости приходящей ФАР использовались среднемесячные значения дневных экспозиций ФАР с пространственным разрешением 4 км с мая по сентябрь (стандартные продукт обработки данных спутникового спектрорадиометра MODIS-Aqua, файлы 3-го уровня). Для оценки облачности, как главного фактора, определяющего поступающую ФАР, по данным MODIS-Aqua 2-го уровня были рассчитаны среднемесячные распределения доли облачных пикселей (ДОП). Пиксель считается облачным, если он промаркирован флагом облачности CLDICE, пиксели помеченные флагом наличия льда SEAICE были исключены из расчетов. Сравнение среднемесячных значений ДОП и ФАР, усредненных по площади средней части Баренцева моря (http://optics.ocean.ru) с мая по сентябрь в 2014-2017 гг. показало четкую антикорреляцию между этими величинами. Например, в августе наибольшая величина ФАР наблюдалась в 2016 г, когда доля облачных пикселей составляла 74%, а наименьшая в 2014 г., когда ДОП равна 82%. Оценка влияния изменений приходящей ФАР на температуру поверхности моря показала, что, на фоне главного фактора – поступления теплых атлантических вод с Норвежским течением, влияние радиации видимого диапазона наиболее ярко проявляется в июле–августе в условиях безоблачного неба.
Данные судовых измерений палубного радиометра, которые выполнялись непрерывно в светлое время суток по всему маршруту перегонного рейса НИС «Профессор Штокман» из Калининграда в Архангельск в 2014 г., были ранее использованы для валидации алгоритмов оценки ФАР на поверхности моря по спутниковым данным (Vazyulya et al., 2016). В настоящем докладе представлены результаты проверки точности спутниковых алгоритмов оценки поверхностной ФАР по данным непрерывных судовых измерений палубных радиометров в 65 и 68 рейсах НИС «Академик Мстислав Келдыш» в средней части Баренцева моря в 2016 и 2017 гг. По этим данным для стандартного алгоритма НАСА (Frouin et al., 2012) относительная ошибка величины дневной экспозиции ФАР изменяется в пределах 2-44%, а средняя относительная ошибка равна 21%. Это хорошо согласуется с нашими прошлыми оценками (Vazyulya et al., 2016). Большие расхождения между судовыми и спутниковыми оценками величины дневной экспозиции ФАР для отдельных спутниковых пролетов связаны с нарушением в этом случае предположения об эргодичности изменения ФАР в пространстве и времени (Vazyulya et al., 2016).
Исследование выполнено за счет гранта РНФ № 14-50-00095, предоставленного Институту океанологии им. П.П.Ширшова РАН.