Оптические характеристики вод Черного моря в районе океанографической платформы во время цветения кокколитофорид в 2012 и 2017 гг.

Показаны результаты оптических измерений, проводившихся в период цветения кокколитофорид, а также восстановленные по ним первичные биооптические характеристики. При цветении кокколитофориды производят значительное количество минеральной взвеси, увеличивая рассеяние света и существенно снижая прозрачность воды. Увеличение рассеяния назад приводит к возрастанию значений восходящей яркости моря и коэффициента яркости. Натурные измерения выполнялись на океанографической платформе, расположенной в 600 м от береговой линии, в июле 2012 г. и в мае 2017 г. Измеряемые параметры включали: показатель ослабления направленного света, коэффициент яркости моря и глубину видимости белого диска, дополнительно использовались спутниковые данные сканеров MODIS 2-го и 3-го уровней обработки. Измеренные показатели ослабления света вдвое превышали значения при отсутствии цветения, коэффициент яркости — втрое. Измеренные величины демонстрируют сходную временную изменчивость. Расчеты первичных биооптических характеристик проводились при помощи полуаналитических алгоритмов. Проведены оценки концентрации кокколитов различными способами, результаты и их временной ход хорошо согласуются. Рассчитанное обратное рассеяние завышено на порядок по сравнению с отсутствием цветения, при этом модель GIOP несколько занижает расчетные значения. Совместное использование спутниковых и контактных данных дает возможность восстановить одновременно полное и обратное рассеяние. Рассчитанные по ним коэффициент асимметрии индикатрисы рассеяния и вклад обратного рассеяния показывают повышение доли мелких частиц с высоким показателем преломления.

1. Balch W.M., Kilpatrick K.A., Trees C.C. The 1991 coccolithophore bloom in the central North. I. Optical properties and factors affecting their distribution // Limnology and Oceanography. 1996. V. 41, № 8. P. 1669–1683.

2. 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.

3. Balch W.M., Holligan P.M., Ackleson S.G., Voss K.J. Biological and optical properties of mesoscale coccolithophore blooms in the Gulf of Maine // Limnology and Oceanography. 1991. V. 36, № 4. P. 629–643.

4. Маньковский В.И. и др. Многолетняя изменчивость прозрачности воды в Черном море и факторы, обусловившие ее сильное снижение в конце 80-х — начале 90-х годов. Препр. Севастополь: МГИ НАНУ, 1996. 32 с.

5. Карабашев Г.С., Шеберстов С.В., Якубенко В.Г. Июньский максимум нормализованной яркости и его связь с гидрологическими условиями и «цветением» кокколитофорид в Черном море // Океанология. 2006. Т. 46, № 3. С. 331–343.

6. Иванов В.А., Дулов В.А. Мониторинг прибрежной зоны на Черноморском экспериментальном подспутниковом полигоне. Севастополь: ЭКОСИ–Гидрофизика, 2014. 517 с.

7. Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях. Ленинград, 1974 г.

8. Ли М.Е., Мартынов О.В. Измеритель коэффициента яркости для подспутниковых измерений биооптических параметров вод // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь: ЭКОСИ–Гидрофизика, 2000. С. 163–173.

9. Маньковский В.И. Спектральный лабораторный прозрачномер с переменной базой // Системы контроля окружающей среды. Севастополь: ЭКОСИ–Гидрофизика, 2012. Вып. 17. C. 56–60.

10. Ли M.E. Разработки гидрооптических приборов в МГИ НАН Украины // Системы контроля окружающей среды. Севастополь: ЭКОСИ–Гидрофизика, 2012. Вып. 17. С. 7–20.

11. Werdell P., Franz B., Bailey S. et al. Generalized ocean color inversion model for retrieving marine inherent optical properties // Appl. Opt. 2013. V. 52, N 10. P. 2019–2037.

12. Корчемкина Е.Н., Шибанов Е.Е., Ли М.Е. Усовершенствование методики атмосферной коррекции для дистанционных исследований прибрежных вод Черного моря // Исследование Земли из космоса. 2009, № 6. С. 24–30.

13. Ли М.Е., Латушкин А.А., Мартынов О.В. Долговременная изменчивость прозрачности поверхностных вод Черного моря // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2018. Т. 11, № 3. С. 40–46.

14. Маньковский В.И. Влияние состава взвеси на глубину видимости белого диска // Оптика атмосферы и океана. 2019. № 1. С. 24–28.

15. Маньковский В.И., Соловьев М.В., Маньковская Е.В. Гидрооптические характеристики Черного моря. Справочник. Севастополь: МГИ НАН Украины, 2009. 90 с.

16. Ли М.Е., Шибанов Е.Б., Корчёмкина Е.Н., Мартынов О.В. Определение концентрации примесей в морской воде по спектру яркости восходящего излучения // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 6. C. 17–33.

17. Корчемкина Е.Н., Латушкин А.А. Определение концентраций растворенного органического вещества и взвеси по спектральному показателю ослабления направленного света // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2016. № 3. С. 44–48.

18. Hu C., Lee Z., Franz B. Chlorophyll a algorithms for oligotrophic oceans: A novel approach based on three-band reflectance difference // J. Geophys. Res. 2012. V. 117(C1). doi: 10.1029/2011jc007395

19. Paasche E. A Review of the Coccolithophorid Emiliania huxleyi (Prymnesiophyceae), with Particular Reference to Growth, Coccolith Formation, and Calcification-Photosynthesis Interactions // Phycologia. 2002. V. 40, N 6. P. 503–529.

20. Mikaelyan A.S., Pautova L.A., Pogosyan S.I., Sukhanova I.N. Summer Bloom of Coccolithophorids in the Northeastern Black Sea // Oceanology. 2005. V. 45, N 1. P. S127—S138.

21. Churilova T., Moiseeva N., Efimova T., Suslin V., Krivenko O., Zemlianskaia E. Annual variability in light absorption by particles and colored dissolved organic matter in the Crimean coastal waters (the Black Sea) // Proc. SPIE10466, 23rd International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 104664B (30 November 2017); doi: 10.1117/12.2288339

22. Moiseeva N., Churilova T., Efimova T., Krivenko O., Latushkin A. Light absorption coefficients by phytoplankton pigments, suspended particles, and colored dissolved organic matter in the Crimea coastal water (the Black sea) in June 2016 // Proc. SPIE10466, 23rd International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 104664C (30 November 2017); doi: 10.1117/12.2288351

23. Chami M., Shybanov E.B., Churilova T.Y., Khomenko G.A., Lee M.E.-G., Martynov O.V., Berseneva G.A., Korotaev G.K. Optical properties of the particles in the Crimea coastal waters (Black Sea) // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. C11020.

24. Копелевич О.В., Шеберстов С.В., Салинг И.В., Вазюля С.В., Буренков В.И. Сезонная и межгодовая изменчивость биооптических характеристик вод поверхностного слоя Баренцева, Белого, Черного и Каспийского морей по спутниковым данным // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2015. Т. 8, № 1. С. 7–16.

25. Чурилова Т.Я., Суслин В.В. О причинах доминирования Emiliania Huxleyi в фитопланктоне глубоководной части Черного моря в начале лета // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2012. № 26–2. С. 195–203.