Валидация дистанционных оценок параметров кокколитофоридных цветений в Баренцевом море по данным натурных измерений

Представлены результаты валидации параметров кокколитофоридных цветений, рассчитанных по данным спутниковых наблюдений и натурных измерений спектрального коэффициента яркости моря R_rs в экспедициях ИО РАН в Баренцевом море в 2016 и 2017 гг. Основные рассматриваемые параметры — концентрация клеток кокколитофорид N_coc, рассчитанная по региональному алгоритму ИО РАН, и концентрация взвешенного неорганического углерода PIC, стандартный продукт НАСА. Оба параметра рассчитываются через показатель рассеяния назад взвешенными частицами b_bp. Выполненная валидация включала, во-первых, оценку ошибок атмосферной коррекции путем сопоставления значений R_rs, рассчитанных по спутниковым данным и данным судового спектрорадиометра. Во-вторых, — валидацию «дистанционных» значений показателя b_bp и концентрации N_coc, используя данные прямых определений концентраций клеток кокколитофорид и отделившихся кокколитов на отобранных пробах морской воды. В-третьих, сопоставление рассчитанных значений N_coc и PIC. Результаты работы показывают, что при благоприятных погодных условиях по спутниковым данным можно получать приемлемые оценки концентрации N_coc; для улучшения точности необходимо учитывать особенности изменчивости характеристик фитопланктона. Получено уравнение регрессии для связи между среднемесячными значениями N_coc и PIC для июля-августа с коэффициентом детерминации 0.82 и относительной ошибкой 18 % для расчета PIC через N_coc.

1. Neukermans G., Oziel L., Babin M. Increased intrusion of warming Atlantic water leads to rapid expansion of temperate phytoplankton in the Arctic // Glob Change Biol. 2018. С. 1—9. https://doi.org/10.1111/gcb.14075 (дата обращения: 24.04.18).

2. Кондрик Д., Поздняков Д., Петтерсон Л. Тенденции в кокколитофоридных цветениях в ряде акваторий Северного полушария по данным спутниковых наблюдений за 1998—2013 гг. // Исследования Земли из Космоса. 2017. № 2. С. 26—37.

3. 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. 2017. Т. 57, № 3. С. 445—453. DOI: 10.7868/S0030157417020095.

4. 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. 2017. № 7. C. 267—279.

5. Giraudeau J., Hulot V., Hanquiez V., Devaux L., Howa H., Garlan Th. A survey of the summer coccolithophore community in the western Barents Sea // J. Marine System. 2016. Vol. 158. P. 93—105.

6. Hovland E. K., Hancke K., Alver M. O., Drinkwater K., Hokendal J., Jonsen G., Moline M., Sakshaug E. Optical impact of an Emiliania huxleyi bloom in the frontal region of the Barents Sea // J. Marine Systems. 2014. Vol. 130. P. 228—240.

7. Копелевич О. В., Буренков В. И., Вазюля С. В., Шеберстов С. В. Проблемы индикации кокколитофоридных цветений по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9, № 5. С. 241—250.

8. Буренков В. И., Ершова С. В., Копелевич О. В., Шеберстов С. В., Шевченко В. П. Оценка пространственного распределения взвеси в водах Баренцева моря по данным спутникового сканера цвета SeaWiFS // Океанология. 2001. Т. 41, № 5. С. 653—659.

9. Копелевич О. В., Артемьев В. А. Сравнение биооптических характеристик Балтийского, Норвежского и Баренцева морей — лето 2016 г. (65-й рейс научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» // Океанология. 2017. Т. 57, № 2. С. 374—376.

10. Копелевич О. В., Артемьев В. А., Глуховец Д. И., Mуравья В. О., Салинг И. В., Вазюля С. В., Шеберстов С. В. Оценка биогеохимических характеристик поверхностного слоя вод Баренцева моря летом 2017 г. по оптическим данным // Геология морей и океанов: Материалы XXII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Москва: ИО РАН. 2017. Т. IV. С. 87—91.

11. Ли М. Е., Шибанов Е. Б., Мартынов О. В., Корчемкина Е. Н. Определение концентрации примесей в морской воде по спектру яркости восходящего излучения // Морской гидрофизический журнал. 2015. Т. 186, № 6. С. 17—33.

12. Артемьев В. А., Буренков В. И., Вортман М. И., Григорьев А. В., Копелевич О. В., Храпко А. Н. Подспутниковые измерения цвета океана: новый плавающий спектрорадиометр и его метрология // Океанология. 2000. Т. 40, № 1. С. 148—155.

13. Lee Z., Carder K. L., Mobley C. D., Steward R. G., Patch J. S. Hyperspectral remote sensing for shallow waters. I. A semianalytical model // Appl. Opt. 1998. V. 37. No. 27. P. 6329-6338.

14. Микаэлян А. С., Силкин В. А., Паутова Л. А. Развитие кокколитофорид в Черном море: межгодовые и многолетние изменения // Океанология. 2011. Т. 51, № 1. С. 45—53.

15. Voss K. J., Balch W. M., Kilpatrick K. A. Scattering and attenuation properties of Emiliania huxleyi cells and their detached coccoliths // Limnology and Oceanography. 1998. V. 43, № 5. P. 870—876.