Сезонные и межгодовые изменения биооптических характеристик Черного моря по спутниковым данным

Для анализа использовались данные спутникового сканера MODIS-Aqua. Основные параметры, анализируемые по спутниковым данным, - концентрация хлорофилла-а (CHL), показатель рассеяния назад взвесью bbp на длине волны 555 нм и поверхностная температура (SST). Две первые величины определялись по алгоритмам, разработанным в Лаборатории оптики океана ИО РАН.
Расчеты выполнялись для различных регионов Черного моря, выделенных в соответствии c ранее опубликованными работами. Для этих регионов производилось осреднение указанных выше параметров.
Сезонная изменчивость CHL в открытых районах моря характеризуется наличием трех периодов заметного возрастания концентрации хлорофилла. Первый приходится преимущественно на март и связан с весенним цветением фитопланктона. Второй, несколько меньшей амплитуды, наблюдается в осенний период (октябрь-ноябрь). Третий, наиболее слабый, приходится на июнь и связан с цветением кокколитофорид. Для шельфовой зоны западного побережья ситуация существенно иная: максимальные значения CHL наблюдаются в апреле- июне, что связано с периодом половодья.
Совершенно иная сезонная изменчивость, по спутниковым данным, регистрируется для показателя рассеяния назад взвесью bbp. Здесь ярко выраженный максимум bbp приходится на июнь, а в период весеннего и осеннего цветения фитопланктона он практически отсутствует. Наличие указанного максимума может объясняться двумя причинами: цветением кокколитофорид и повышением речного стока, вызывающего одновременно вынос минеральной взвеси и приток биогенных элементов.
Важно отметить существенные межгодовые вариации значений CHL и bbp во всех регионах. Их причины весьма разнообразны: гидрометеоусловия, изменчивость течений, вариации речного стока. В связи с отсутствием в последнее время данных по речному стоку использовались только доступные спутниковые данные по SST. Основной механизм влияния SST на биопродуктивность состоит в том, что в осенне-зимний период охлаждение поверхностных вод приводит к интенсивной вертикальной конвекции, способствующей поступлению биогенных элементов в поверхностной слой. Сочетание этого фактора с увеличением в весенний период уровня солнечной радиации должно приводить к повышению продукции фитопланктона. Таким образом, в принципе должна наблюдаться антикорреляция между минимальными значениями SST в зимний период и концентрацией хлорофилла в период весеннего цветения.
Эти качественные рассуждения подтверждены анализом спутниковых данных. Показано, что для большинства регионов Черного моря наблюдается отчетливая антикорреляция между SST в феврале и CHL в марте. Аналогичная зависимость обнаружена между SST в феврале и bbp в июне. Построенные спутниковые карты среднемесячных распределений CHL в марте и bbp в июне, показывают их существенное различие для «теплых» и «холодных» зим.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 10-05-00936а и Программы фундаментальных исследований №20 Президиума РАН.