Влияние динамики вод на биооптические характеристики поверхностного слоя морской воды для Баренцева и Норвежского морей в августе 2020 года

Биооптические характеристики морской воды подвержены воздействию динамики водных масс Так, например, течения образуют вихри различных масштабов [1], а ветры формируют апвеллинги. Данные процессы могут вызывать вертикальный перенос растворенного органического вещества и фитопланктона, а также биогенных элементов, необходимых для развития фитопланктона. Биомасса фитопланктона характеризуется концентрацией пигмента хлорофилла а (Хл). Пространственные распределения Хл и окрашенной части растворенного органического вещества (ОРОВ) могут быть эффективно исследованы оптическими методами, в частности, флуоресцентными. Цель работы – изучение связи пространственного распределения биооптических характеристик поверхностного слоя морской воды (интенсивность флуоресценции хлорофилла а, окрашенного растворенного органического вещества и показателя ослабления света морской водой) со значениями дивергенции поля поверхностных течений Баренцева и Норвежского морей.
В работе использованы данные судовых биооптических измерений, полученных в ходе 80-го рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш» в Баренцевом и Норвежском морях в августе 2020 г. Судовые измерения были зарегистрированы с помощью проточного измерительного комплекса, предназначенного для непрерывных измерений на ходу судна [2]. Пространственное разрешение составляет около 50 м. Для расчета значений дивергенции поля течений в поверхностном слое, облачности, концентрации Хл использованы данные реанализа, полученные на сайте проекта Copernicus с пространственным разрешением 12,5 км, 6,25 км и 0,5̊° соответственно и временным – 1 час. Также для распределений концентрации хлорофилла а и взвешенного вещества – данные сканера цвета OLCI с пространственным разрешением 300м.
Построены карты течений, усредненные за 5-12 августа 2020 г., а также соответствующие значения дивергенции. По данным непрерывных судовых измерений произведены расчеты методом скользящей регрессии [3] с масштабом 120 км для поиска участков маршрута с наибольшими значениями коэффициентов корреляции между значениями биооптических характеристик и результатами расчета дивергенции поля течений. Выявлены участки с наибольшими значениями коэффициентов корреляции между дивергенцией поля течений и показателем ослабления света морской воды, а также интенсивностями флуоресценции Хл и ОРОВ. Эти участки находятся в области одного из фронтов Норвежского течения и в Восточно-шпицбергенском течении. На участке с сильной связью интенсивности флуоресценции Хл со значениями дивергенции полученные зависимости объясняются развитием фитопланктона в зоне устойчивого вертикального перемещения водных масс. На участке, где была зафиксирована сильная связь с интенсивности флуоресценции ОРОВ, по-видимому, произошел сравнительно недавний подъем вод. Данные 2 уровня спутниковых сканеров цвета о концентрации взвешенного вещества и хлорофилла подтверждают полученные закономерности. Данные о концентрации Хл 4 уровня не воспроизводят мезомасштабных особенностей ее распределения.
Полученные результаты позволили предположить влияние механизма фотоадаптации хлорофилла а в областях апвеллинга и даунвеллинга.

Исследования выполнены в рамках государственного задания по теме № 0128-2021-0001, проекта РНФ № 21-77-10059 и гранта Президента Российской Федерации МК-4561.2021.1.5. Гранты предоставлены через Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Авторы выражают благодарность С.В. Вазюля, Ю.А. Гольдину, Д.И. Фрею и К.П. Сильвестровой за полезное обсуждение.