Диагностика цветения Nodularia Spumigena в Каспийском море по дефициту обратно рассеянной солнечной радиации на примере данных спутниковых сканеров цвета океана

На примере цветения цианобактерий Nodularia Spumigena в 2005 г. в южном Каспии (Soloviev, 2005) уточняются возможности диагностики подобных событий по дефициту восходящей яркости водной поверхности. Он обусловлен коротковолновыми максимумами поглощения света хлорофиллом и дополнительными пигментами. Мерой дефицита служат индексы хлорофилла D1 = Rrs(443) – Rrs(412) и дополнительных пигментов D2 = Rrs(488) – Rrs(469), где Rrs - оценки коэффициентов яркости сканером MODIS на длинах волн 412, 443, 469 и 488 нм. В условиях цветения D1и D2 принимают отрицательные значения (Karabashev, Evdoshenko, 2016). Цветение на юге Каспия развивалось на фоне эволюции мезомасштабного вихря. Картирование оценок Rrs(555), D1 и D2 показало, что на начальной стадии цветения (18.08.2005) индекс D1 отставал от роста Rrs(555) и D2. Подобная последовательность наблюдалась и в период цветения цианобактерий в 2005 г. в Балтийском море (Karabashev, Evdoshenko, 2016). Мезомасштабный вихрь порождал сильную перемежаемость оценок Rrs по амплитуде, благоприятную для сравнительного анализа формы спектров Rrs при разной интенсивности цветения и для оценки концентрационной зависимости D1. Выяснилось, что вне минимума Rrs в центре вихря D1 вырос вместе с Rrs(555) с 18.08.2005 по 01.09.2005, тогда как в центре D1 вырос на фоне падения Rrs(555). Последнее явно связано с подъемом вод в центре вихря и указывает на неоднозначность связи между оценками Rrs(555) и индекса D1.
Стандартные оценки содержания хлорофилла "a" в воде (chl_a) по MODIS'у оказались завышенными, и потому концентрационную зависимость D1 искали по определениям хлорофилла chlLOO, найденным по локальному алгоритму для открытого Каспия (Копелевич и др., 2013) с использованием MODIS-оценок Rrs от 01.09.2005 на зональном профиле через центр вихря. Оказалось, что индекс D1 связан здесь сильной обратной линейной связью с chlLOO (R2 ~ 0.9) в диапазоне от 0.5 до 5-6 мг м-3. Аналогичная связь установлена и при применении chlLOO, найденных тем же способом по MERIS-данным. Обращение такой связи для MODIS-данных позволило построить карту chlD1 (хлорофилл по индексу D1) и сравнить ее с картами Rrs(555), chl_a и chlLOO. Первая из них отличалась от остальных тем, что 1) показала пониженное содержание хлорофилла на переходе от зоны цветения к прибрежью и 2) отсутствие хлорофилл во вдольбереговой полосе в концентрациях выше 0.5 мг м-3. Наши результаты подтверждают целесообразность разработки спектрально-разностного алгоритма определения хлорофилла по данным сканеров цвета океана в зонах цветения водорослей, поскольку разностный сигнал в меньшей степени зависит от факторов, несвязанных с пигментами растительного происхождения.