Новый алгоритм для количественной оценки кокколитофоридных цветений
в Черном море по данным спутниковых сканеров цвета

Кокколитофоридные цветения (КЦ) наблюдаются в Черном море ежегодно в июне и проявляются на спутниковых изображениях как увеличение яркости поверхности моря на большой части его акватории. Наблюдения за КЦ по данным спутниковых сканеров цвета осуществляются в ИО РАН с 1998 г., сначала по данным сканера SeaWiFS, а c июля 2002г. также по данным MODIS-Aqua (http://optics.ocean.ru). С 2004 г. ИО РАН проводит в восточной части моря в июне регулярные экспедиции, в которых измеряются оптические характеристики воды и выполняются прямые определения концентраций взвеси, кокколитофорид и кокколитов.
Количественный показатель наблюдаемого «помутнения» поверхностного слоя вод – показатель рассеяния назад взвешенными частицами bbp,, который рассчитывается по спутниковым данным. Однако увеличение bbp может происходить не только из-за КЦ, но и за счет других частиц – в Черном море это, в первую очередь, частицы, поставляемые речным стоком. В данной работе предлагается новый алгоритм, позволяющий разделить вклады в показатель bbp КЦ и речного стока.
В основе предлагаемого алгоритма предположение о том, что «речная» составляющая bbp (bb_river) коррелирует с показателем поглощения «желтого вещества» ag (это предположение основано на том, что реки выносят одновременно как взвешенные частицы, определяющие рассеяние, так и окрашенное органическое вещество, обусловливающее поглощение). «Кокколитофоридная» составляющая (bb_cocco) пропорциональна концентрации кокколитофорид (Ncf). Сделанное предположение подтверждается существенным различием коэффициентов корреляции между bbp и величинами ag и Ncf , рассчитанным по данным наших судовых и спутниковых измерений для случаев, когда КЦ наблюдались в прибрежной зоне или в открытом море (в первом случае квадрат коэффициента корреляции R2[bbp, ag] равен 0.819, а R2[bbp, Ncf]=0.143, тогда как во втором, соответственно, 0.048 и 0.578).
Исходя из указанного предположения, выведена двухпараметрическая модель для расчета Ncf через bbp и ag и на основе имеющегося массива данных судовых и спутниковых измерений рассчитаны численные параметры этой модели. Модель реализована в виде алгоритма, позволяющего по спутниковым данным сканера MODIS рассчитывать показатели bbp, ag и концентрацию Ncf. Ошибка оценки Ncf составляет 1.1 млн.кл./л.
Разработанный алгоритм позволяет выделить КЦ (Ncf ≥1 млн.кл./л) из области повышенных значений bbp. Он показал, в частности, необходимость исправления карт распределений концентрации кокколитофорид в июне (http://optics.ocean.ru) в западной и южной частях моря, где повышенные значения bbp не связаны с КЦ.
В заключении обсуждаются перспективы дальнейшего улучшения алгоритма.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 10-05-00936 и Программы «Черное море» РАН.