Хлорофилл-а и био-оптические характеристики в заливе Петра Великого (Японское море) во время зимне-весеннего цветения

В прибрежных водах спутниковые оценки концентрации хлорофилла-а (Кхл) часто завышены. Основная причина этого – высокие концентрации растворённого органического вещества (РОВ) по сравнению с Кхл. РОВ выносится с побережья материковым стоком и образуется при деструкции фитопланктона. Поэтому вследствие изменчивости био-оптического состояния вод относительная оценка Кхл при анализе её временного хода может быть ошибочной. Это искажает информацию о времени появления максимума Кхл. Спутниковая оценка Кхл определяется из анализа восходящего излучения моря в сине-зелёной области спектра. Значительное влияние на излучение моря в этой области оказывает РОВ. Хлорофилл-а (хл) флуоресцирует в красной области спектра. Поэтому влияние РОВ на флуоресценцию хл мало. Для того чтобы лучше понять влияние производных от идущих при цветении фитопланктона процессов на спутниковую оценку Кхл была проанализирована динамика Кхл, поглощения РОВ и флуоресценции хл в двух выделенных нами зонах залива Петра Великого (ЗПВ) и прилегающей его части. (Отмеченные выше зоны были выбраны согласно анализа среднемесячных и однодневных распределений Кхл со сканера SeaWiFS и спектрорадиометра MODIS-Aqua с сайтов http://oceancolor.gsfc.nasa.gov и http://cearac.nowpap.org. В шельфовой зоне (зона 1) цветение наблюдалось в конце января - середине марта, в зоне Приморского течения (зона 2) – в начале апреля - середине мая. Температура поверхности моря (ТПМ) с MODIS-Aqua в зоне 1 при цветении в рассмотренные годы составляла -1-1°С, а в зоне 2 – 3-6°С. Разница во времени цветения вызвана различиями условий стратификации воды). В работе использовались 8-дневные данные по цвету океана за январь-май 2003-2007 гг.с сайта http:ocean.color.gsfc.nasa.gov : Кхл с SeaWiFS, высота линии флуоресценции (FLH), нормализованная на приходящее к поверхности моря излучение, коэффициенты поглощения РОВ и детритом на длине волны 443 нм, полученные по алгоритму Гарвера-Зиегеля-Мариторены (adg_443_GSM) и квазианалитическому алгоритму (adg_443_QAA). Обрабатывались эти данные c использованием программного обеспечения SeaDAS 6.3. 8-дн. оценки указанных характеристик были получены по отдельным точкам, выбранным для каждой зоны (6 и 8 точек для зоны 1 и 2, соответственно). Полученные для временного ряда оценки приводились к 1. Для сравнения со спутниковыми оценками Кхл использовались судовые данные, полученные в рейсе “Академик М.А. Лаврентьев”, время проведения (26 февраля по 9 марта 2003 г.) которого практически совпало с цветением в зоне 1.
В зоне 1 наблюдалось, как правило, 2 пика во временном ходе спутниковых оценок Кхл. Максимум Кхл в одни годы приходился на первый пик, в другие – на второй. По времени появления эти пики отличались на один 8-дн. период. В период между ними Кхл уменьшалась. Максимум поглощения РОВ приходился на второй пик Кхл. Пик FLH либо совпадал с первым пиком Кхл, либо наблюдался после него при уменьшении Кхл. Вероятно, увеличение FLH при уменьшении Кхл обусловлено изменением квантового выхода флуоресценции либо в момент исчерпания биогенных элементов, либо при опускании клеток фитопланктона в нижележащие слои воды с другой освещённостью. Расположенные в зоне 1 судовые станции рейса “Академик М.А. Лаврентьев” 2003 г. были выполнены в пределах двух 8-дн. периодов, согласованных с 8-дн. спутниковыми оценками. Они приходились на следующее за первым пиком спутниковой оценки Кхл её уменьшение и на второй пик. Судовые оценки, приходящиеся на второй пик, были меньше, чем оценки перед ним. Сравнение спутниковых и судовых оценок Кхл показало завышение спутниковой оценки примерно в 4 раза для одного периода и в 9 раз для следующего за ним спутникового пика Кхл. Полученные результаты дают основание полагать, что второй пик Кхл обусловлен ошибкой спутниковой оценки из-за увеличения в воде содержания РОВ. Отдельно от зимне-весеннего цветения, вызванного появлением плотностной стратификации воды, отмечены случаи резкого увеличения Кхл и поглощения РОВ, вызванные вероятно материковым стоком. В зоне 2 пики Кхл, FLH, поглощения РОВ, как правило, совпадали. По-видимому, появление в зоне 1 второго пика, в отличие от зоны 2, связано с различными скоростями протекающих процессов деструкции фитопланктона при разных температурах окружающей среды.
Работа выполнялась в рамках ФЦП “Мировой океан“ и гранта ДВО РАН (12-III-А-07-045)