ИССЛЕДОВАНИЕ БИООПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОД ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ БАРЕНЦЕВА И НОРВЕЖСКОГО МОРЕЙ ЛЕТОМ 2017 ГОДА

  • Д. И. Глуховец Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН; Московский физико-технический институт (государственный университет)
DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2019.47(1).44
Ключевые слова: биооптические характеристики, поверхностный слой, желтое вещество, хлорофилл, флуоресценция, Баренцево море, Норвежское море

Аннотация

Проведено исследование биооптических характеристик вод поверхностного слоя Баренцева и Норвежского морей летом 2017 г. Судовые данные получены в 68-м рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» (июнь–август 2017 г.). С помощью проточного измерительного комплекса непрерывно регистрировались интенсивности флуоресценции хлорофилла «а» и растворенного органического вещества, а также соленость и температура поверхностного слоя воды по маршруту судна. С помощью лазерного и диодного спектральных флуориметров и измерителя поглощения с интегрирующей сферой получены спектры флуоресценции и поглощения проб морской воды. Результаты сопоставлены с данными прямых определений концентрации хлорофилла. Частая сплошная облачность препятствовала использованию спутниковых данных оптического диапазона в Норвежском море. В области кокколитофоридного цветения в Баренцевом море результаты судовых измерений удалось сопоставить с данными спутникового сканера цвета OLCI. В этой области стандартные алгоритмы OLCI переоценивают значения концентрации хлорофилла, при этом регрессионный алгоритм работает лучше, чем основанный на нейронных сетях. Сравнение спектров флуоресценции и поглощения продемонстрировало возможность быстрой оценки концентрации хлорофилла по данным оптических измерений. Показано различие коэффициентов уравнений регрессии интенсивности флуоресценции хлорофилла «а» и его концентрации для разных областей.

Литература


  1. Буренков В.И., Копелевич О.В., Ратькова Т.Н., Шеберстов С.В. Цветение кокколитофорид в Баренцевом море-спутниковые и судовые наблюдения // Океанология. 2011. Т. 51. № 5. С. 818–826.

  2. Воронова Е.Н., Конюхов И.В., Казимирко Ю.В., Погосян С.И., Рубин А.Б. Изменения состояния фотосинтетического аппарата диатомовой водоросли Thallassiosira weisflogii при фотоадаптации и фотоповреждении // Физиология растений. 2009. Т. 56. № 6. С. 836–843.

  3. Глуховец Д.И., Шеберстов С.В., Копелевич О.В., Зайцева А.Ф., Погосян С.И. Измерения показателя поглощения морской воды с помощью интегрирующей сферы // Светотехника. 2017а. № 5. С. 39–43.

  4. Глуховец Д.И., Гольдин Ю.А., Гуреев Б.А., Венцкут Ю.И. Светодиодный флуориметр со спектральной регистрацией // Труды I международной конференции «Современные проблемы термогидромеханики океана». 2017б. С. 42–45.

  5. Глуховец Д.И., Гольдин Ю.А. Исследование флуоресценции хлорофилла «а» культур фитопланктона при различных длинах волн возбуждения // Процессы в геосредах. Т. 17. № 3. 2018. С. 60–61.

  6. Глуховец Д.И., Копелевич О.В., Салинг И.В., Артемьев В.А., Паутова Л.А., Ланге Е.К., Кравчишина М.Д. Биооптические характеристики вод поверхностного слоя Балтийского, Норвежского и Баренцева морей по судовым и спутниковым данным летом 2014–2016 гг. // Океанология. 2017в. Т. 57. № 3. С. 454–463.

  7. Гольдин Ю.А., Шатравин А.В., Левченко В.А., Венцкут Ю.И., Гуреев Б.А., Копелевич О.В. Исследования пространственной изменчивости интенсивности флуоресценции морской воды в западной части Черного моря // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2015. Т. 8. № 1. С. 17–26.

  8. Дроздова А.Н., Пацаева С.В., Хунджуа Д.А. Флуоресценция растворенного органического вещества как маркер распространения пресных вод в Карском море и заливах архипелага Новая Земля // Океанология. 2017. Т. 57. № 1. С. 49–56.

  9. Зимин А.В., Коник А.А., Атаджанова О.А. Количественные оценки изменчивости характеристик температуры поверхности моря в районе фронтальных зон Баренцева моря // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2018. № 51. С. 99–108.

  10. Карабашев Г.С. Флюоресценция в океане // Гидрометеоиздат, 1987. – 200 с.

  11. Копелевич О.В., Вазюля С.В., Григорьев А.В., Храпко А.Н., Шеберстов С.В., Салинг И.В. Проникновение солнечной радиации видимого диапазона в воды Баренцева моря в зависимости от облачности и кокколитофоридных цветений // Океанология. 2017а. Т. 57. № 3. С. 445–453.

  12. Копелевич О.В., Каралли П.Г., Лохов А.С., Салинг И.В., Шеберстов С.В. Перспективы улучшения точности оценки параметров кокколитофоридных цветений в Баренцевом море по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017б. Т. 14. № 7. С. 267–279.

  13. Погосян С.И., Дургарян А.М., Конюхов И.В., Чивкунова О.Б., Мерзляк М.Н. Абсорбционная спектроскопия микроводорослей, цианобактерий и растворенного органического вещества: измерения во внутренней полости интегрирующей сферы // Океанология. 2009. Т. 49. № 6. С. 934–939.

  14. Amon R.M.W The role of dissolved organic matter for the organic carbon cycle in the Arctic Ocean // The Organic Carbon Cycle in the Arctic Ocean. Springer, Berlin. 2003. P. 83–99.

  15. Babin M., Roesler C.S., Cullen J.J. Phytoplankton fluorescence: Theory, current literature and in situ measurement // Real-time coastal observing systems for marine ecosystem dynamics and harmful algal blooms: Theory, instrumentation and modeling. Unesco, 2008. P. 237–280.

  16. Chan F.T., Stanislawczyk K., Sneekes A.C., Dvoretsky A., Gollasch S., Minchin D., David M., Jelmert A., Albretsen J., Bailey S.A. Climate change opens new frontiers for marine species in the Arctic: Current trends and future invasion risks // Global change biology. 2019. Vol. 25. No. 1. P. 25–38.

  17. Falkowski P.G., Raven J.A. Aquatic photosynthesis: Second Edition // Princeton University Press, 2007. 488 p.

  18. Glukhovets D.I., Goldin Yu.A. Surface layer desalination of the bays on the east coast of Novaya Zemlya identified by shipboard and satellite data // Oceanologia. 2019. Vol. 61. No. 1.
    P. 68–77.

  19. Hancke K., Hovland E.K., Volent Z., Pettersen R., Johnsen G., Moline M., Sakshaug E. Optical properties of CDOM across the Polar Front in the Barents Sea: Origin, distribution and significance // Journal of Marine Systems. 2014. Vol. 130. P. 219–227.

  20. Hovland E.K., Dierssen H.M., Ferreira A.S., Johnsen G. Dynamics regulating major trends in Barents Sea temperatures and subsequent effect on remotely sensed particulate inorganic carbon // Marine Ecology Progress Series. 2013. Vol. 484. P. 17–32.

  21. Jeffrey S.T., Humphrey G.F. New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a, b, c1 and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton // Biochemie und physiologie der pflanzen. 1975. Vol. 167. No. 2. P. 191–194.

  22. Kopelevich O.V., Burenkov V.I., Ershova S.V., Sheberstov S.V., Evdoshenko M.A. Application of SeaWiFS data for studying variability of bio-optical characteristics in the Barents, Black and Caspian Seas // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2004. Vol. 51. No. 10–11. P. 1063–1091.

  23. Loeng H., Drinkwater K. An overview of the ecosystems of the Barents and Norwegian Seas and their response to climate variability // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2007. Vol. 54. No. 23–26. P. 2478–2500.

  24. Moholdt G., Wouters B., Gardner A.S. Recent mass changes of glaciers in the Russian High Arctic // Geophysical Research Letters. 2012. Vol. 39. No. 10. P. 1–5.

  25. Morel A., Huot Y., Gentili B., Werdell P.J., Hooker S.B., Franz B.A. Examining the consistency of products derived from various ocean color sensors in open ocean (Case 1) waters in the perspective of a multi-sensor approach // Remote Sensing of Environment. 2007. Vol. 111. No. 1. P. 69–88.

  26. Not F., Massana R., Latasa M., Marie D., Colson C., Eikrem W., Pedrós-Alió C., Vaulot D., Simon N. Late summer community composition and abundance of photosynthetic picoeukaryotes in Norwegian and Barents Seas // Limnology and Oceanography. 2005. Vol. 50. No. 5. P. 1677–1686.

  27. Onarheim I.H., Eldevik T., Smedsrud L.H., Stroeve J.C. Seasonal and regional manifestation of Arctic sea ice loss // Journal of Climate. 2018. Vol. 31. No. 12. P. 4917–4932.

  28. Oziel L., Sirven J., Gascard J.C. The Barents Sea polar front and water masses variability (1980–2011) // Ocean Science Discussions. 2015. Vol. 12. No. 2. P. 449–492.

  29. Parsons A.R., Bourke R.H., Muench R.D., Chiu C.S., Lynch J.F., Miller J.H., Plueddemann A.J., Pawlowicz R. The Barents Sea polar front in summer // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1996. Vol. 101. No. C6. P. 14201–14221.

  30. Pawlowicz R. M Map: A mapping package for Matlab. University of British Columbia Earth and Ocean Sciences // https://www.eoas.ubc.ca/~rich/map.html. (2000).

  31. Rost B., Riebesell B. Coccolithophores and the biological pump: responses to environmental changes // Coccolithophores. Springer, Berlin, Heidelberg, 2004. P. 99–125.

  32. Schlitzer R. Ocean Data View, odv.awi.de. 2017.

  33. Signorini S.R., McClain C.R. Environmental factors controlling the Barents Sea spring–summer phytoplankton blooms // Geophysical Research Letters. 2009. Vol. 36. No. 10.

  34. Smyth T.J., Moore G.F., Groom S.B., Land P.E., Tyrrell T. Optical modeling and measurements of a coccolithophore bloom // Applied Optics. 2002. Vol. 41. No. 36. P. 7679–7688.
Опубликован
2019-05-29
Выпуск
Том 47 № 1 (2019): Океанологические исследования
Раздел
Физика океана и климат

Передача авторских прав происходит на основании лицензионного договора между Автором и Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН)