Региональные алгоритмы количественной оценки цветений цианобактерий в восточной части Финского залива по данным спутниковых сканеров цвета

В восточной части Финского залива из года в год происходят цветения сине-зеленых водорослей (цианобактерий), которые в безоблачную погоду хорошо видны со спутников. Однако проблема количественной оценки наблюдаемых цветений еще требует своего решения. В нашей работе делается попытка разработки регионального алгоритма для оценки биомассы цианобактерий в восточной части Финского залива по данным экспедиционных измерений, проведенных в июле-августе 2012-2014 гг. Набор включает данные прямых определений общей биомассы фитопланктона (Bphyto) и цианобактерий (Bcyan) в поверхностном слое, концентрации хлорофилла (Chl) и взвешенного вещества (TSM), биооптические параметры, рассчитанные по данным измерений плавающим спектрорадиометром (Vazyulya et al., 2014).
По этим данным выполнена проверка алгоритма, предложенного Kahru et al. (2007) для оценки площадей цветения в Балтийском море; этот алгоритм основан на использовании спутниковых значений Rrs для каналов 670 и 555 нм – если в рассматриваемом пикселе указанные величины превышают пороговые значения, пиксел считается «цветущим». Выполненная проверка для Финского залива показала, что даже при явном цветении (Bcyan > 200 мг/м3) по значению Rrs(555) цветение не индицируется. Возможная причина – сильное поглощение окрашенным органическим веществом («желтым веществом»), и для проверки этого предположения был разработан алгоритм введения поправки значения Rrs(555) на поглощение желтым веществом. Применение этого алгоритма показало справедливость сделанного предположения и эффективность рассчитанной поправки.
По нашему мнению, для оценки Bcyan предпочтительно использовать показатель рассеяния назад bbp, уже «освобожденный» от влияния поглощения. Другая возможность – использование значения концентрации хлорофилла – согласно данным Maximov et al. (2014), коэффициент корреляции R между средними значениями Bcyan и Chl, рассчитанными по данным определений в экспедициях 2004-2011 гг., равен 0.81. Мы выполнили проверку вышеуказанных вариантов, а также использования уравнения множественной регрессии Bcyan через bbp и Chl по данным для 28 станций экспедиций 2012-2014 гг., для которых величина Bcyan превышала 20 мг/м3. Лучшие результаты дает использование уравнения множественной регрессии: для нее значения коэффициента детерминации и стандартного отклонения рассчитанных значений Bcyan от измеренных равны, соответственно, 0.61 и 0.27 мг/л, при расчете через bbp – 0.55 и 0.28, через Chl – 0.50 и 0.54.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №14-17-00800), предоставленного через Институт океанологии имени П.П.Ширшова РАН.