Исследование биооптических характеристик поверхностного слоя Баренцева моря летом 2020 г.

Гидрологические и гидрооптические работы, выполненные в 80-м рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» (август 2020 г.), продолжают многолетние исследования вод Северной Атлантики, ежегодно выполняемые Институтом океанологии РАН. Основная задача этих исследований – долговременный мониторинг состояния гидрологической и динамической структуры вод Северной Атлантики, а также пространственно-временной изменчивости распределений биооптических характеристик морской воды для выявления климатических и межгодовых изменений. Для решения этой задачи на станциях выполнялись зондирования (температура, соленость, световые поля) и отбор проб воды. На ходу судна выполнялась непрерывная регистрация характеристик поверхностного слоя морской воды с помощью проточного измерительного комплекса (температура, соленость, интенсивности флуоресценции хлорофилла а и желтого вещества, показатель ослабления). Непрерывно регистрировались значения поверхностной облученности. Измерения количественных и объемных распределений взвешенных в морской воде частиц по размерам в диапазоне размеров от 2 до 60 мкм проводились с помощью счетчика Коултера Multisizer-3 (https://www.beckman.com/cell-counters-and-analyzers/multisizer-3) и измерителя малоуглового рассеяния LISST-Deep (Sequoia Scientific, США). Эти данные использовались для оценки размеров и концентраций кокколитофоридных частиц (Лохов и др., 2020). Спутниковые данные MODIS и VIIRS получены через сайт NASA (http://oceancolor.gsfc.nasa.gov), и обрабатывались в программе SMCS (Шеберстов, 2015).
Главное отличие результатов 2020 г. от полученных ранее состоит в том, что в этот раз ледовая обстановка позволила подняться существенно севернее – выше 83° с.ш. Там, у ледовой кромки, было выполнено несколько подспутниковых станций.
В южной части Баренцева моря исследованы массовые кокколитофоридные цветения. Эти цветения относятся к числу климатически значимых факторов – влияют на тепловой баланс поверхностного слоя моря из-за увеличения альбедо водной толщи, приводящему к уменьшению поступления солнечной энергии. Кроме того, кокколитофоридные цветения влияют на баланс углекислого газа в системе атмосфера-океан. Межгодовые изменения цветений, которые наблюдаются в последние годы, могут рассматриваться как один из индикаторов происходящих климатических изменений (Копелевич и др., 2017).
По результатам гранулометрических измерений были выделены скопления кокколитов (диаметр 3-8 мкм) и коккосфер (8-15 мкм). Наибольшие количественные и объемные концентрации частиц, соответствующих размерами кокколитам, наблюдались на станции 6871 на горизонтах 2-16 метров и составляли 21-29 тыс. ч./мл и 1.4-1.8 мкл/л, соответственно. Максимум их концентраций наблюдался на глубине 11 м. Наибольшие значения для коккосфер были зафиксированы на станции 6873 и составили 918-1223 ч./мл и 0.5-0.6 мкл/л на глубинах 2-17 м с максимальным значением на горизонте 7 метров. Максимальные концентрации кокколитофорид были вдвое ниже, чем наблюдавшиеся в том же регионе в 2016 г. (Копелевич и др., 2017). Этот результат соответствует пространственным распределениям, полученным по спутниковым данным.
Под станции 6871, 6872, 6873 были подобраны спутниковые данные сканеров цвета MODIS-Terra, VIIRS NOAA-20 и VIIRS Suomi NPP. Усреднение по этим данным показало, что площадь цветения за 22-23 августа 2020 г. составила 149 тыс. кв. км по уровню 0.5 млн кл./л. Содержание клеток в верхнем метровом слое – 1,6 *10^20 кл. /м. По спутниковым данным, наилучшим образом совпадающим по временному и пространственному положению со станциями экспедиций, найдены значения концентраций кокколитофорид: 6871 – 1,71 млн кл./л (NOAA-20), 6872 – 2,12 млн кл./л (NOAA-20) и 1,98 млн кл./л (Suomi NPP), 6873 – 1,26 млн кл./л (Suomi NPP).

Экспедиционные исследования научной группы поддержаны Российским научным фондом (проект № 20-17-00157). Анализ судовых данных, построение спутниковых карт и их сопоставление выполнены за счет средств РФФИ (проект № 19-55-45024), обработка данных взвеси выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 19-05-50090). Гранты предоставлены через Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН.