О физических механизмах перераспределения фитопланктона в акватории Горьковского водохранилища

Известно, что в период с июля по сентябрь в водохранилищах Волжского каскада наблюдается активное «цветение» вод [1], при этом из-за действия различных геофизических факторов распределение фитопланктона по акватории неоднородно. Для мониторинга и исследования «цветения» водоемов, в настоящее время применяются различные спутниковые методы [2].
В данной работе представлены результаты серии натурных подспутниковых экспериментов, проведенных в период с 1 по 10 августа 2018 года в южной части Горьковского водохранилища. Согласно оптическим изображениям со спутников Sentinel-2, Sentinel-3, Landsat 8, за этот промежуток произошел резкий переход от незначительного «цветения» вблизи притоков Волги до распределения фитопланктона по всей акватории водохранилища. Для оценки влияния различных геофизических факторов на неоднородное распределения фитопланктона анализировалось влияние режима работы Нижегородской ГЭС, с борта плавучей лаборатории ИПФ РАН «Геофизик» проводились измерения скорости ветра (WindSonic) и течений (ADCP), с помощью зонда Moldaenke FluoroProbe III оценивалась концентрация и групповой состав фитопланктона.
Предварительный анализ данных показал, что «катализатором» интенсивного «цветения» вод водохранилища являются речные выносы, сток которых зависит от режима работы ГЭС. Фитопланктон, более активно развивающийся в реках, инжектируется в водохранилище в период ежедневного увеличения сброса через ГЭС и распределялся вдоль старого русла Волги. На дальнейшее распространение водорослей по акватории водохранилища и локальное перераспределение водорослей влияние оказывает совокупность таких факторов как изменчивость поля ветра и неоднородные течения, а именно русловой поток, круговороты, речные выносы. Характер таких течений существенно зависит от режима работы ГЭС. Так при ночном уменьшении расхода на фоне сравнительно небольших скоростей в пойме образуются возвратные течения, формирующие водовороты, при дневном увеличении расхода происходит уменьшение подпора рек. Это в совокупности с вариациями направления и скорости ветра приводит к возникновению локальных областей конвергенции и дивергенции, и, соответственно, к образованию областей повышенной и пониженной концентрации фитопланктона.
Работа выполнена в рамках реализации Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» ННГУ (№ темы Н-468-99_2021-2023), обработка архивных данных по течениям выполнена в рамках госзадания ИПФ РАН (№ 0030-2021-0006).