Оценка глубины перемешанного слоя (MLD) по спутниковым и судовым данным и его влияние на кокколитофоридное цветение в Баренцевом море в летний сезон

Взвешенный неорганический углерод продуцируется в Мировом океане повсеместно в процессе жизненных циклов рифовых биосистем, макрофитов или планктонных сообществ: кокколитов, фораминифер и птеропод. Основным продуцентом взвешенного неорганического углерода в морских биосистемах являются кокколитофориды (Milliman et al, 1993). В этой планктонной группе выделяется Emiliania huxleyi – микроводоросль, влияющая на важные физические и биогеохимические процессы, в частности, «окисление» (acidification) поверхностного слоя вод. Она также является сильным продуцентом CaCO3, и оказывает существенное влияние на обмен углекислым газом между океаном и атмосферой, что обусловливает действие «карбонатного биологического насоса» (Thierstein and Young, 2004). Вследствие сильного светорассеяния, а также продуцирования диметилсульфида, которое приводит к усилению облачности, Emiliania huxleyi может существенно увеличивать альбедо океана и тем самым влиять на баланс солнечного излучения и тепловой баланс океана. Кокколитофоридные цветения (КЦ) могут продуцировать диметилсульфид, что способствует усилению облачности, сами микроводросли активно реагируют на происходящие климатические изменения (Коросов и др., 2009).
Баренцево море (БМ) является самым западным окраинным морем, относящимся к арктическому российскому бассейну Северного Ледовитого океана. За последние 20 лет, при помощи дистанционного зондирования Земли была выявлена возрастающая концентрация кокколитофоридов в летнее время, что приписывается большому вкладу атлантических вод (Giraudeau et al, 2016). Один из основных факторов, влияющих на возникновение и интенсивность кокколитофоридного цветения (КЦ) в Баренцевом море — глубина верхнего перемешанного слоя (MLD) (Signorini et al., 2009).
Первая задача работы заключалась в нахождение наиболее точного способа расчёта глубины перемешанного слоя по спутниковым данным для получения большего объёма информации о влиянии MLD на КЦ. Для решения этой задачи была выполнена оценка точности выбранного алгоритма, используя значения, полученные по данным натурных измерений в качестве эталонных. Среднее значение глубины перемешанного слоя по натурным данным составляет 13,9 м, по спутниковым 14,2 м, а среднее значение абсолютной ошибки = 0,4 м. Корреляция между MLD по спутниковым и натурным данным получилась высокая: коэффициент детерминации R2 равен 0,73 для осредненных данных за весь период рейса, при среднеквадратичной ошибке 2,79. Это позволяет сделать вывод, что с помощью алгоритма расчёта глубины перемешанного слоя по спутниковым данным можно получить значения близкие к действительным, рассчитанным по натурным данным.
Сопоставив между собой данные по концентрации Ncoc и глубины перемешанного слоя, было замечено, что КЦ соответствуют значения MLD в диапазоне от 4 до 17 м, тогда как по судовым данным максимальное значение MLD составило 34 м. Глубина максимальной концентрации Ncoc в большинстве случаев соответствует глубине перемешанного слоя. Расхождения в значениях наблюдаются только на станциях, где отбор проб воды производился с одного горизонта. На станции 5579 максимальное расхождение глубины максимальной концентрации Ncoc и перемешанного слоя составляет 13 метров, в то время как минимальное расхождение наблюдается сразу на 3 станциях и не превышает 2 метров.
Автор выражает свою благодарность сотрудникам ИО РАН А.А. Агаркову и Л.А. Паутовой за предоставление гидрологических данных с CTD-зонда и по концентрации кокколитофоридных цветений.
Экспедиционные исследования и первичная обработка спутниковых и судовых данных выполнены за счет гранта РНФ №14-50-00095. Анализ судовых данных, построение спутниковых карт и их сопоставление выполнены при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №18-35-00525. Гранты предоставлены через Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН.