Районирование акваторий арктических морей для анализа межгодовой изменчивости биооптических характеристик

Для анализа межгодовой изменчивости характеристик исследуемых морей требуется выделение квазиоднородных районов, каждый из которых обладает сходными гидрологическими, гидрохимическими и биологическими режимами (Степанова и др., 2024; Демидов и др., 2018, 2020). В работе с помощью кластерного анализа по многолетним спутниковым продуктам были выделены пространственно однородные области Карского моря и моря Лаптевых. Для выделенных районов проанализирована межгодовая изменчивость температуры поверхностности моря SST, показателя поглощения окрашенным растворенным органическим веществом ag(443), концентрации хлорофилла-а Chl и взвешенного вещества TSM.
Среднемесячные пространственные распределения биооптических характеристик рассчитывались с помощью региональных алгоритмов (Вазюля и др., 2014; Vazyulya et al., 2022, 2024; Вазюля и др., 2025, 2026а, 2026б) по данным спутникового сканера цвета MODIS Aqua уровня L3 с разрешением 4 км за 2002–2025 гг. Для кластеризации использовали данные за июль–август. Для каждого пикселя исследуемой акватории по временной выборке за рассматриваемый период рассчитывали статистические признаки: среднее, дисперсию и тренд. Кластеризацию проводили независимо для каждого моря методом k-means (MacQueen, 1967) в пространстве нормированных признаков. Оптимальное число кластеров выбирали по максимуму критерия Калински — Харабаса (Calinski, Harabasz, 1974), варьируя их число от 2 до 12.
В результате в Карском море было выделено три региона: южный Приустьевой субрегион охватывает Обскую и Тазовскую губы, Енисейский залив и прилегающие воды, Центральный занимает преимущественно центральную и юго-западную акваторию, а Северный — северную часть моря. Море Лаптевых разделено на два субрегиона: Прибрежный субрегион охватывает полосу вдоль материкового побережья, включая приустьевую акваторию Лены, Хатангский залив и прилегающие воды; Северо-восточный — остальную исследуемую акваторию.
Поскольку покрытие выделенных регионов спутниковыми оценками биооптических характеристик в июне и сентябре в среднем не превышало 60%, для анализа их межгодовой изменчивости использовали данные только за июль и август (для SST — за июнь–август). Анализ средних значений и стандартных отклонений показал, что максимальная межгодовая изменчивость в обоих регионах моря Лаптевых характерна для концентрации взвеси: коэффициент вариации составляет 20–38%. В Карском море наибольшая изменчивость отмечена для ag(443) при коэффициенте вариации 20–34%. Статистически значимые отрицательные тренды концентрации взвешенного вещества выявлены в Прибрежном субрегионе моря Лаптевых и Северном субрегионе Карского моря. Статистически значимые (p < 0,01) положительные тренды температуры поверхности моря выявлены во всех регионах. В удалённых от устьев рек районах абсолютная величина тренда примерно вдвое ниже, чем в остальных, а максимальный тренд (0,12 °C/год) наблюдается в Приустьевом районе Карского моря.
Обработка спутниковых данных сделана в рамках государственного задания Минобрнауки России для ИО РАН (тема № FMWE-2024-0015), районирование и анализ межгодовой изменчивости выполнены в рамках проекта РНФ № 25-27-00346.