Анализ гидробиологических и гидрооптических характеристик в субмезомасштабных вихрях в заливе Петра Великого с помощью одновременных in-situ и дистанционных измерений

Проводится анализ субмезомасштабных вихрей, обнаруженных в южной части залива Петра Великого в сентябре 2009 г., как процесса, оказывающего влияние на стратификацию оптически активных компонентов в верхнем слое моря, и значения коэффициентов яркости моря. Для анализа перемещения вихрей использовались спутниковые данные 2 уровня среднего пространственного разрешения спектрорадиомтеров MODIS-Terra/Aqua, Merris-ENVISAT-1 (размер пикселя 250—1000 м) в полях температуры поверхности моря, концентрации хлорофилла-а и синтезированные RGB изображения, а также судовые данные, полученные в серии прибрежных экспедиций ТОИ ДВО РАН за сентябрь 2009 г. Дополнительно использовались дистанционные измерения спектров коэффициентов яркости моря c борта судна с помощью ручного гиперспектрального радиометра ASD FieldSpec Hand Held.
В результате было определено, что вихри характеризуются пониженной соленостью и повышенным содержанием окрашенного растворенного органического вещества (ОРОВ), что может быть обусловлено влиянием стока р. Туманной. В дистанционных данных наибольший контраст вихря относительно прилегающих вод достигается на длине волны – 412 нм. Также, контраст проявления вихря заметен в дистанционных определениях концентрации хлорофилла-а. Глубина основной части вихря составила 5—7 м и полностью находится в зоне, наблюдаемой со спутника в видимом спектральном диапазоне.

1. Garcia, Carlos & Y.V.B, Sarma & Mata, Mauricio & Garcia, Virginia. Chlorophyll variability and eddies in the Brazil-Malvinas Confluence region // Deep Sea Res II: Topical Studies in Oceanography. 2004. V. 51. P. 159—172. doi: 10.1016/j.dsr2.2003.07.016

2. Ginzburg A.I., Kostianoy A.G., Nezlin N.P., Soloviev D., Stanichny S. Anticyclonic eddies in the northwestern Black Sea // J. Mar. Syst. 2002. V. 32. P. 91—106. doi: 10.1016/S0924-7963(02)00035-0

3. Самолюбов Б.И., Иванова И.Н. Динамика вод и диффузия примесей в Онежском озере при разной устойчивости плотностной стратификации // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физ. Астрон. 2019. № 1. С. 80—85.

4. Алексанин А.И., Загуменнов А.А. Автоматическое выделение вихрей океана и расчет их формы // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Т. 5, № 2. С. 17—21.

5. Каримова С.С. Статистический анализ субмезомасштабных вихрей Балтийского, Черного и Каспийского морей по данным спутниковой радиолокации // Исследование Земли из космоса. 2012. № 3. С. 31—47.

6. Гурвич И.А., Пичугин М.К. Исследование характеристик интенсивных мезомасштабных циклонов над дальневосточными морями на основе спутникового мультисенсорного зондирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10, № 1. С. 051—059.

7. Митник Л.М., Булатов Н.В., Лобанов В.Б. Синоптические вихри в океане на спутниковых радиолокационных изображениях // Доклады Академии наук СССР. 1989. Т. 307, № 2. С. 454—456.

8. Алексанин А.И., Ким В. Автоматическое обнаружение внутренних волн на спутниковых изображениях и оценка плотности перемешанного слоя // Исследование Земли из космоса. 2015. № 1. С. 44—52.

9. Алексанин А.И., Алексанина М.Г. Автоматическое выделение вихрей по спутниковым инфракрасным (ИК) изображениям // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2004. Т. 1, № 1. С. 382—386.

10. Алексанин А.И., Загуменнов А.А. Автоматическое выделение вихрей океана и расчет их формы // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Т. 5, № 2. С. 17—21.

11. Кубряков А.А., Белоненко Т.В., Станичный С.В. Влияние синоптических вихрей на температуру морской поверхности в северной части Тихого океана // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13, № 2. С. 34—43. doi: 10.21046/2070-7401-2016-13-2-34-43

12. Каримова С.С., Лаврова О.Ю., Соловьев Д.М. Наблюдение вихревых структур балтийского моря с помощью радиолокационных и радиометрических спутниковых данных // Исследование Земли из космоса. 2011. № 5. С. 15—23.

13. Жабин И.А., Лукьянова Н.Б. Субмезомасштабные вихревые дорожки в районе Шантарских островов (Охотское море) по данным спутникового дистанционного зондирования // Исследование Земли из космоса. 2020. № 3. С. 38—44. doi: 10.31857/S0205961420020074

14. Музылёва М.А., Полонский А.Б., Станичный С.В. Апвеллинг и пространственно-временная изменчивость концентрации хлорофилла-а в северо-западной части Черного моря и у побережья Крым // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2010. № 23. С. 109—116.

15. Алескерова А.А., Кубряков А.А., Горячкин Ю.Н., Станичный С.В., Гармашов А.В. Распределение взвешенного вещества у западного побережья Крыма при воздействии сильных ветров различных направлений // Исследование Земли из космоса. 2019. № 2. С. 74—88. doi: 10.31857/S0205-96142019274-88

16. Алексанин А.И., Загуменнов А.А. Автоматическое выделение вихрей океана и расчет их формы // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Т. 5, № 2. С. 17—21.

17. Липинская Н.А., Салюк П.А. Исследование воздействия внутренних волн на оптические характеристики поверхности моря в шельфовой зоне залива Петра Великого // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13, № 2. С. 51—59. doi: 10.7868/S2073667320020069

18. Журбас В.М., Зацепин А.Г., Григорьева Ю.В. и др. Циркуляция вод и характеристики разномасштабных течений в верхнем слое Черного моря по дрифтерным данным // Океанология. 2004. Т. 44, № 1. C. 34—48.

19. Kim, Dongseon & Yang, Eun-Jin & Kim, Kyoungkon & Shin, Chang-Woong & Park, Jisoo & Yoo, Sinjae & Hyun, Jung-Ho & Kim, Dolee & Kim, E. Impact of an anticyclonic eddy on the summer nutrient and chlorophyll-a distributions in the Ulleung Basin, East Sea (Japan Sea) // ICES Journal of Marine Science. 2011. V. 69. P. 23—29.

20. Суторихин И.А., Букатый В.И., Котовщиков А.В., Акулова О.Б. Исследование спектральной прозрачности и концентрации хлорофилла в пойменном озере (бассейн Верхней Оби, Алтайский край) // Известия АлтГУ. 2012. № 1. С. 226—228.

21. Kouketsu S., Kaneko H., Okunishi T., Sasaoka K., Itoh S., Inoue R., Ueno H. Mesoscale eddy effects on temporal variability of surface chlorophyll a in the Kuroshio Extension // Journal of Oceanography. 2015. V. 72. P. 439—451.

22. Thomas L.N., Tandon A., Mahadevan A. Submesoscale processes and dynamics // Eddy Resolving Ocean Modeling, Geophysical Monograph. Ser. 2008. V. 177, edited by M. W. Hecht and H. Hasumi. P. 17—38.

23. Монин А.С. О типах океанских мезоструктур // Океанология. 1995. Т. 344, № 6. С. 819—822.

24. Niewiadomska Katarzyna, Claustre HervÉ, Prieur Louis, d’Ortenzio Fabrizio. Submesoscale physical-biogeochemical coupling across the Ligurian current (northwestern Mediterranean) using a bio-optical glider // Limnology and Oceanography. 2008. V. 53. P. 2210—2225.

25. Лаврова О.Ю., Митягина М.И., Сабинин К.Д., Серебряный А.Н. Изучение гидродинамических процессов в шельфовой зоне на основе спутниковой информации и данных подспутниковых измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12, № 5. С. 98—129.

26. Карабашев Г.С., Евдошенко М.А., Шеберстов С.В. Анализ проявлений мезомасштабного водообмена на спутниковых снимках морской поверхности // Океанология. 2005. Т. 45, № 2. С. 182—192.

27. Алексанин А.И., Загумённов A.A. Проблемы автоматического обнаружения вихрей океана по спутниковым ИК-изображениям // Исследование Земли из космоса. 2011. № 3. С. 65—74.

28. O’Reilly J.E., Werdell P.J. Chlorophyll algorithms for ocean color sensors – OC4, OC5 and OC6 // Remote Sensing of Environment. 2019. V. 229. P. 32—47. doi: 10.1016/j.rse.2019.04.021

29. Корчёмкина Е.Н., Мольков А.А. Региональный биооптический алгоритм для Горьковского водохранилища: первые результаты // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15, № 3. С. 184—192. doi: 10.21046/2070-7401-2018-15-3-184-192

30. Салюк П.А., Стёпочкин И.Е., Голик И.А., Букин О.А., Павлов А.Н., Алексанин А.И. Разработка эмпирических алгоритмов восстановления концентрации хлорофилла-а и окрашенных растворенных органических веществ для дальневосточных морей из дистанционных данных по цвету водной поверхности // Исследование Земли из космоса. 2013. № 3. С. 45

31. Лаврова О.Ю., Костяной А.Г. Использование современных спутниковых данных для мониторинга сгонно-нагонных явлений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17, № 2. С. 227—242. doi: 10.21046/2070-7401-2020-17-2-227-242

32. Костяной А.Г. Спутниковый мониторинг климатических параметров океана. Часть 2 // Фундаментальная и прикладная климатология. 2017. Т. 3. С. 57—64. doi: 10.21513/2410-8758-2017-3-57-64

33. Копелевич О.В., Вазюля С.В., Шеберстов С.В., Буканова Т.В. Региональные алгоритмы оценки концентрации хлорофилла и взвеси в юго-восточной Балтике по данным спутниковых сканеров цвета // Океанология. 2016. Т. 56, № 1. С. 51—59.

34. Добровольский А.Д., Залогин Б.С. Японское море // Моря СССР. Изд-во Моск. ун-та, 1982.

35. Дубина В.А., Файман П.А., Пономарев В.И. Вихревая структура течений в заливе Петра Великого // Изв. ТИНРО. 2013. Т. 173. С. 247—258.

36. Никитин А.А., Дьяков Б.С. Структура фронтов и вихрей в западной части Японского моря // Изв. ТИНРО. 1998. Т. 124. С. 714—733

37. Isoda Y., Saitoh S. The northward intruding eddy along the east coast of Korea // Journal of Oceanography. 1993. V. 49. P. 443—458.

38. Вышкварцев Д.И. Трансграничный поток загрязнений с водами реки Туманной // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 1997. № 2. С. 88.

39. Лоция северо-западного берега Японского моря от реки Туманная до мыса Белкина (№ 1401). СПб. : ГУНИО, 1996. С. 354

40. Tkalin A.V., Shapovalov E.N. Influence of Typhoon Judy on chemistry and pollution of the Japan Sea coastal water near the Tumangan river mouth // Ocean Research. 1991. V.13, № 12. P. 95—101.

41. Майор А.Ю., Букин И.О., Салюк П.А. Лазерный флуориметр для исследования подводной среды / Патент на полезную модель RU157814 U1, 10.12.2015. Заявка № 2015100479/28 от 12.01.2015

42. Темердашев З.А., Павленко Л.Ф., Ермакова Я.С., Корпакова И.Г., Елецкий Б.Д. Экстракционно-флуориметрическое определение хлорофилла «а» в природных водах // Аналитика и контроль. 2019. Т. 23, № 3. С. 323—333. doi: 10.15826/analitika.2019.23.3.001

43. Mueller J., More, A., Frouin R. et al. Ocean optics protocols for satellite ocean color sensor validation // Radiometric Measurements and Data Analysis Protocols. 2003. Revision 4, V. 3. P. 78.

44. Захарков С.П., Штрайхерт Е.А., Шамбарова Ю.В., Гордейчук Т.Н., Ши С. Определение концентрации хлорофилла «a» в Японском море с использованием зондирующего и проточного флуориметров // Океанология. 2016. Т. 56, № 3. С. 482—490. doi: 10.7868/S0030157416020210

45. Копелевич О.В., Буренков В.И., Шеберстов С.В. Разработка и использование региональных алгоритмов для расчета биооптических характеристик морей России по данным спутниковых сканеров цвета // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2006. В. 3. Т. 2. С. 99—105.