Исследование условий развития и оценка рисков интенсивных вредоносных цветений водорослей по длительным временным рядам спутниковых данных

Вредоносные цветения водорослей (ВЦВ) оказывают существенное негативное влияние на состояние гидробионтов, здоровье населения и морехозяйственный потенциал прибрежных зон [1-2]. Необходимость понимания причин и механизмов возникновения и развития ВЦВ обуславливает актуальность проведения исследований этих явлений, в частности, с использованием средств и методов дистанционного зондирования Земли [3].
В работе приводятся результаты комплексного исследования условий развития и предвестников нескольких интенсивных ВЦВ, произошедших, в том числе, у острова Чилое в 2016 г. (Чили), у полуострова Камчатка в 2020 г. (Россия), у острова Хоккайдо в 2021 г. (Япония). Исследование основано на статистическом анализе многолетних рядов спутниковых и модельных данных о значимых параметрах морской среды и приповерхностного слоя атмосферы, а также на эмпирическом моделировании рисков ВЦВ. Использовались информационные продукты о температуре морской поверхности (ТМП, NOAA OISST, с 1981 г.), об уровне фотосинтетически активной радиации (ФАР) и концентрации хлорофилла-а (MODIS Ocean Color SMI, с 2000 г.), о солёности и высоте морской поверхности (HYCOM, с 1993 г.), а также о скоростях и направлениях приповерхностного ветра (NCEP CFSv2, с 1979 г.) [4].
При обработке и анализе временных рядов спутниковых и модельных данных о значимых параметрах окружающей среды для каждой обрабатываемой ячейки времени вычислялись количественные информативные критерии, в том числе: абсолютное отклонение (A) исследуемого параметра от ожидаемого уровня, относительное отклонение (R) исследуемого параметра от ожидаемого уровня, отношение (S) абсолютного отклонения A к среднеквадратичному разбросу значений исследуемого параметра. Анализ динамики вышеперечисленных информативных критериев позволил установить, что сильным цветениям часто предшествовали значимые превышения ТМП (до S ~1,9) и ФАР (до S ~2,3), а также сниженная (до S ~ -1,8) скорость приповерхностного ветра, что свидетельствует о существенном вкладе этих параметров окружающей среды в процессы формирования и интенсификации ВЦВ.
На основании комплексного анализа и сопоставления особенностей многолетней динамики исследованных параметров окружающей среды с динамикой ВЦВ на трёх тестовых участках были предложены подход и эмпирическая функция, позволяющие оценивать уровень риска возникновения таких явлений и выявлять их предвестники. С использованием предложенных подхода и эмпирической функции были выявлены предвестники 10-и ВЦВ, 9 из которых подтвердились по данным натурных измерений.
Результаты могут использоваться для прогнозирования и исследования условий возникновения ВЦВ [5,6], представляя собой одно из перспективных направлений мониторинга этих опасных явлений, в том числе в прибрежных водах Камчатки.
Работа выполнена при поддержке государственного задания по теме FNEE-2023-0001.