Пространственная и временная изменчивость цветения синезеленых водорослей в Азовском море по измерениям Landsat

В ранних работах (Вершинин, Орлова, 2008), (Матишов, Фуштей, 2003) было показано, что в опресненной зоне Таганрогского залива развивается интенсивные “цветения” синезеленых водорослей, такие как Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon flosaquae, Anabaena spp. При отмирании этих организмов в воде появляется анатоксины, которые губительно действуют на биоту и могут вызывать замор рыб. Изучение пространственного и временного распределения синезеленых водорослей, важно для определения мест их частого скопления, выявления источников их распространения и определения факторов, вызывающих их цветения.
В настоящей работе исследуется пространственная и временная изменчивость цветения синезеленых водорослей в акватории Азовского моря. Работа выполнена на основе использования 17-летнего массива данных спутников Landsat 4, 5, 7, 8 с 1999 по 2016 г., которые позволяют определять оптические и температурные характеристики моря с высоким разрешением (15-100 метров). За данный период времени было отобрано 346 безоблачных сцен, на которых наблюдаются синезеленые водоросли. По спутниковым снимкам Landsat их можно различить на поверхности воды как нитчатые структуры, которые хорошо просматриваются на композитных изображениях (RGB) при использовании комбинаций каналов для получения «естественного цвета». Также при анализе спутниковых снимков для выделения синезеленых водорослей использовались ближние инфракрасные каналы, в которых сине-зеленые имеют значительно повышенные значения яркости по сравнению с чистой водой.
Нами были выявлены и исследованы экстремальные цветения. Показано, что они могут занимать всю центральную часть моря. Например, такие цветения встречались в августе-сентябре 1999, 2006 и 2009 годов. На основе статистического анализа получено пространственное распределение синезеленых водорослей. Показано, что наиболее часто данные водоросли наблюдаются у стоков рек Дон (Таганрогский залив), Кубань, Притока и у Ахтарского лимана. Так же были исследованы особенности сезонной изменчивости цветения синезеленых водорослей. Показано, что цветения в Таганрогском заливе наблюдаются чаще всего с марта по ноябрь, а в остальной части Азовского моря – с апреля по октябрь.
Отмечена значительная межгодовая изменчивость площади, покрытой цветением, в Азовском море. Как говорилось ранее, в данном районе наблюдаются экстремальные цветения, а в некоторые года, например, в 2004 и 2014 году наблюдается минимум распространения синезеленых водорослей в данном районе. В данные года их можно было наблюдать в большом количестве в Таганрогском заливе и у восточного берега Азовского моря. Заметно, что с течением времени сильные цветения наблюдаются все реже.
Обсуждены причины, влияющие на интенсивность и пространственное распределение “цветения” сине-зеленых в Азовском море. Основными из них являются: топография, сток рек, температурный режим, течение, распределение солености.
Исследование выполнено при частичной поддержке гранта РФФИ 16-35-60036 мол_а_дк. Работа Станичного С.В. поддержана грантом РФФИ 17-05-41102 РГО_а. Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки "Морской гидрофизический институт РАН" по контракту ФАНО № №0827-2014-0011.