Определение концентраций взвеси и пигментов фитопланктона в Черном море во время кокколитофоридного цветения оптическими дистанционными и контактными методами

Изучение цветений кокколитофорид в последние годы приобретает особую значимость. В Черном море кокколитофориды представлены в основном массовым видом Emiliania huxleyi, составляющим 90 – 99 % от их общей численности [1]. Ранее цветение E. huxleyi отмечалось редко, однако начиная с 1990 года на фоне общего изменения биооптических свойств морской воды [2] стали наблюдаться участившиеся случаи массового развития кокколитофорид [1, 3]. Благодаря разработке спутниковых средств наблюдения стало известно, что цветение кокколитофорид в Черном море наблюдается в той или иной степени каждый год в период мая-июня [1].
В данной работе предпринимается попытка изучения влияния цветения на восходящую яркость моря и другие оптические свойства морской воды. Основная цель состояла в том, чтобы оценить характеристики рассеяния морской взвесью, содержащей кокколиты и клетки кокколитофорид.
Натурные исследования были проведены в период конца мая – начала июня в прибрежных водах Черного моря на океанографической платформе Черноморского гидрофизического полигона РАН. Регулярно измерялись спектры коэффициента яркости моря в диапазоне 390 – 700 нм на платформе. Кроме того, были проведены измерения показателя ослабления света в 4-х спектральных интервалах на платформе и на морском полигоне, прилегающем к платформе.
Разработанный ранее полуаналитический алгоритм [4], позволяющий восстанавливать концентрацию пигментов фитопланктона, а также поглощение неживой органикой и обратное рассеяние взвесью по данным спектрального коэффициента яркости применялся для обработки контактных и спутниковых данных, полученных во время цветения. По данным показателя ослабления с использованием метода собственных векторов [5] были восстановлены спектры показателя ослабления в диапазоне 416 – 700 нм, по которым далее были рассчитаны поглощение неживым органическим веществом и рассеяние взвесью.
При обработке спутниковых данных получены результаты, очень близкие к значениям, полученным при контактных измерениях. Таким образом, получен набор биооптических характеристик, значительно меняющихся во времени и позволяющих охарактеризовать развивающееся цветение. Сравнение с данными прошлых лет показало значительную интенсивность цветения, однако, не достигающую значений 2012 года.

Грант РФФИ 14-45-01049 «Разработка регионального алгоритма определения биооптических характеристик прибрежных вод Черного моря по данным дистанционного зондирования»
Грант РФФИ 14-45-01610 «Новый подход к определению биооптических свойств вод по измерениям спектральных характеристик флюоресценции и рассеяния света в морской среде»
Грант РФФИ 16-05-00062 «Исследование спектральных характеристик когерентного и некогерентного рассеяния света в морской воде»

1. Микаэлян А. С. и др. Развитие кокколитофорид в Черном море: межгодовые и многолетние изменения // Океанология. 2011. Т. 51, № 1. С. 45—53.
2. Маньковский В. И. и др. Многолетняя изменчивость прозрачности воды в Черном море и факторы, обусловившие ее сильное снижение в конце 80-х — начале 90-х годов. Препринт. Севастополь: Морской гидрофизический институт НАН Украины, 1996. 32 с.
3. Cokacar T., Oguz T., Kubilay N. Satellite-detected early summer coccolithophore blooms and their interannual variability in the Black Sea // Deep Sea Res. 2004.V. 51. № 8. P. 1017–1031.
4. М.Е. Ли, Е.Б. Шибанов, Е.Н. Корчемкина, О.В. Мартынов. Определение концентрации примесей в морской воде по спектру яркости восходящего излучения // Морской гидрофизический журнал, 2015. № 6. C. 17 – 33.
5. Mankovskaya E.V., Korchemkina E.N. А method of remote determination of the suspended matter concentration in seawater on the effective wavelength of upwelling radiation // Proceedings of SPIE, "22nd International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics" 2016. С. 100352Y