Связь сезонного распределения хлорофилла-а и взвешенного вещества у восточного побережья Среднего Каспия с локальной мезомасштабной динамикой вод

Натурные измерения содержания хлорофилла-а (Хл-а) в фотическом слое Каспийского моря свидетельствуют о высокой продуктивности его вод [1]. С использованием спутниковой информации были получены как «мгновенные» распределения Хл-а по всей акватории Каспия в летний сезон [2, 3], так и карты его среднемесячных и среднеклиматических распределений для каждого месяца года [4, 5]. Менее изучены внутригодовые изменения структуры полей хлорофилла-а и взвеси у восточного побережья Среднего Каспия и их связь с сезонной мезомасштабной динамикой вод (ветроуправляемым прибрежным апвеллингом и струйными потоками из Северного Каспия в теплый сезон, потоком южнокаспийских вод, распространяющихся по периферии Дербентского циклонического круговорота, – в холодный [3]). В данном исследовании выполнен совместный анализ синхронных карт температуры поверхности моря (ТПМ), концентрации Хл-а и взвешенного вещества в секторе моря в границах 42°–45° с.ш., 49.5° в.д. – линия берега в разные месяцы года (июль – декабрь 2023 г. и январь – март 2022 г.) с использование спутниковых данных с хорошим пространственным разрешением (250–1000 м). (При построении карт распределения Хл-а использовался не региональный алгоритм, разработанный для Каспийского моря [5], а стандартный алгоритм NASA, поэтому полученные значения концентраций данного параметра, скорее всего, завышены.)
Выполненный анализ показал, что летом, при ярко выраженной плотностной (термической) стратификации вод, в районе исследования, лишенном речного стока, наблюдаются два источника поступления поверхностных вод с повышенной концентрацией Хл-а. Первый из них – прибрежный апвеллинг: воды с концентрацией хлорофилла 1–1.5 мг/м3 сосредоточены в основном в пределах 20-метровой изобаты. Малая продуктивность поверхностных вод апвеллинга связана с положением максимума хлорофилла в области сезонного термоклина [6, 7]), однако в сентябре 2023 г., при ослабленной стратификации вод, в результате интенсификации апвеллинга вследствие кратковременного усиления ветра 10 сентября до 10–15 м/с (в порывах до 18 м/с) [8] концентрация Хл-а во вдольбереговой полосе увеличилась до 2.5 мг/м3.
Вторым источником поступления в поверхностный слой района исследования вод, богатых хлорофиллом и взвесью, являются периодически прорывающиеся из Северного Каспия струеобразные потоки вод шириной примерно от 10 до 40 км, распространяющиеся в квазимеридиональном направлении от южного побережья п-ова Тюб-Караган на расстояние до примерно 250 км. Концентрация Хл-а в районе этого полуострова – примерно 5 мг/м3, убывает по мере распространения струи на юг. Выявлены особенности динамики таких струй: в случае близкого расположения к фронту апвеллинга они распространяются в основном вдоль фронта с присущими ему элементами неустойчивости до широты мыса Песчаный, далее – на юг; оцененная по последовательным спутниковым изображениям скорость их распространения на юг может достигать 36 см/с; в районе примерно 43°30’ с.ш.–44° с.ш. иногда наблюдается разделение струи на два потока, один из которых продолжает движение на юг, другой направлен на северо-запад вдоль примерно 100-метровой изобаты; месяц наиболее частого наблюдения таких струй – июль.
В холодный период года (октябрь – март), при интенсивном вертикальном перемешивании вод, повышенные значения концентрации Хл-а (до 3 мг/м3) и взвеси соответствуют прибрежным областям пониженной ТПМ вследствие сезонного выхолаживания, в основном в пределах 50-метровой изобаты. Дополнительным источником повышенной концентрации Хл-а мористее 20–50 м являются воды из Южного Каспия, вовлеченные в движение по периферии циклонического круговорота над Дербентской впадиной.

А.И. Гинзбург и Н.А. Шеремет выполнили данное исследование (анализ пространственного распределения ТПМ и оптических параметров) в рамках темы Госбюджета № FMWE-2024-0016 «Разномасштабные гидрофизические процессы в Мировом океане и его пограничных слоях: их исследование методами оперативной океанографии, судовых наблюдений, дистанционного зондирования, теоретического, численного и лабораторного моделирования». Работа Соловьева Д.М (обработка спутниковых данных для картирования температуры поверхности моря, концентрации хлорофилла-а и восходящей радиации) выполнена в рамках темы госзадания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2024-0012 «Анализ, диагноз и оперативный прогноз состояния гидрофизических и гидрохимических полей морских акваторий на основе математического моделирования с использованием данных дистанционных и контактных методов измерений» (шифр «Оперативная океанология»). А.Г. Костяной исследовал мезомасштабную динамику вод в прибрежной зоне Среднего Каспия при поддержке гранта РНФ N 23-77-00027 «Исследование климатической изменчивости термогидродинамического режима Каспийского моря по данным дистанционного зондирования» (2023-2026), https://rscf.ru/project/23-77-00027/.