Особенности сезонной изменчивости концентрации хлорофилла а в различных регионах Южной Атлантики по спутниковым данным

Я. И. Бакуева✉, Е. А. Кубрякова, А. А. Кубряков

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: newisland@list.ru

Аннотация

Цель. На основе долговременных спутниковых оптических измерений исследована сезонная изменчивость концентрации хлорофилла а на морской поверхности в различных регионах Южной Атлантики, определены ее пространственные особенности, выделены районы максимальных значений концентрации хлорофилла а и проанализированы причины ее увеличения в этих регионах.

Методы и результаты. Используются данные о концентрации хлорофилла а, полученные по измерениям MODIS-Aqua за 2002–2019 гг. в районе 30°–80° ю. ш., 70° з. д. – 25° в. д. Исследована пространственная изменчивость поверхностной концентрации хлорофилла а, ее сезонная динамика и время наступления сезонного пика. Выделено четыре зоны локальных максимумов концентрации хлорофилла а (аргентинский шельф, острова Южная Георгия, район выноса вод от Антарктического полуострова и антарктический шельф к востоку от моря Уэдделла), в которых проведен детальный анализ особенностей сезонной изменчивости.

Выводы. Пик концентрации хлорофилла а и начало цветения в исследуемых регионах наблюдаются позже, чем в высоких широтах: в северной части в ноябре – декабре, а в южной – в январе – феврале. Исключение – достаточно обширные районы, расположенные к востоку от мощных источников биогенных элементов (островов, шельфовых вод), где время достижения пиковых значений концентрации хлорофилла а связано с влиянием адвекции и наступает с задержкой, необходимой для переноса примеси под влиянием течений. Главным фактором появления районов с повышенными концентрациями является влияние особенностей топографии на фронты Антарктического циркумполярного течения, а также таяние льдов в прикромочной зоне.

Ключевые слова

Южная Атлантика, концентрация хлорофилла а, MODIS-Aqua, фитопланктон, сезонная изменчивость, антарктический шельф, спутниковые данные, море Уэдделла, острова Южная Георгия, Антарктический полуостров, шельф

Благодарности

Анализ сезонной изменчивости концентрации хлорофилла а и обработка данных выполнены при поддержке гранта РНФ 21-77-10059, обработка данных выполнена в рамках государственного задания FNNN-2021-0003, исследование особенностей пространственной изменчивости концентрации хлорофилла а выполнено в рамках государственного задания FNNN-2021-0010.

Для цитирования

Бакуева Я. И., Кубрякова Е. А., Кубряков А. А. Особенности сезонной изменчивости концентрации хлорофилла а в различных регионах Южной Атлантики по спутниковым данным // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 1. С. 31–51. EDN HSEQUN. doi:10.29039/0233-7584-2023-1-31-51

Bakueva, Ya.I., Kubryakova, E.A. and Kubryakov, A.A., 2023. Features of Seasonal Variability of Chlorophyll a Concentration in Different Regions of the Southern Atlantic Based on Satellite Data. Physical Oceanography, 30(1), pp. 27-46. doi:10.29039/1573-160X-2023-1-27-46

DOI

10.29039/0233-7584-2023-1-31-51

Список литературы

  1. Banse K. Low seasonality of low concentrations of surface chlorophyll in the Subantarctic water ring: underwater irradiance, iron, or grazing? // Progress in Oceanography. 1996. Vol. 37, iss. 3–4. P. 241–291. doi:10.1016/S0079-6611(96)00006-7
  2. Iron budgets for three distinct biogeochemical sites around the Kerguelen Archipelago (Southern Ocean) during the natural fertilisation study, KEOPS-2 / A. R. Bowie [et al.] // Biogeosciences. 2015. Vol. 12, iss. 14. P. 4421–4445. doi:10.5194/bg-12-4421-2015
  3. Iron and light limitation of phytoplankton growth off East Antarctica / C. R.Vives [et al.] // Journal of Marine Systems. 2022. Vol. 234. 103774. doi:10.1016/j.jmarsys.2022.103774
  4. Regional scale characteristics of the seasonal cycle of chlorophyll in the Southern Ocean / S. J. Thomalla [et al.] // Biogeosciences. 2011. Vol. 8, iss. 10. P. 2849-2866. doi:10.5194/bg-8-2849-2011
  5. Deppeler S. L., Davidson A. T. Southern Ocean phytoplankton in a changing climate // Frontiers in Marine Science. 2017. Vol. 4. 40. doi:10.3389/fmars.2017.00040
  6. Phytoplankton standing crops within an Antarctic ice edge assessed by satellite remote sensing / C. W. Sullivan [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1988. Vol. 93, iss. C10. P. 12487–12498. doi:10.1029/JC093iC10p12487
  7. Moore J. K., Abbott M. R. Surface chlorophyll concentrations in relation to the Antarctic Polar Front: seasonal and spatial patterns from satellite observations // Journal of Marine Systems. 2002. Vol. 37, iss. 1–3. P. 69–86. doi:10.1016/S0924-7963(02)00196-3
  8. Sokolov S., Rintoul S. R. On the relationship between fronts of the Antarctic Circumpolar Current and surface chlorophyll concentrations in the Southern Ocean // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2007. Vol. 112, iss. C7. C07030. doi:10.1029/2006JC004072
  9. Демидов А. Б., Ведерников В. И., Шеберстов С. В. Пространственно-временная изменчивость хлорофилла “а” в Атлантическом и Индийском секторах Южного океана в феврале–апреле 2000 г. по спутниковым и экспедиционным данным // Океанология. 2007. Т. 47, № 4. С. 546–558. EDN HFUGHE.
  10. Characterization of distinct bloom phenology regimes in the Southern Ocean / J.-B. Sallée [et al.] // ICES Journal of Marine Science. 2015. Vol. 72, iss. 6. P. 1985–1998. doi:10.1093/icesjms/fsv069
  11. Демидов А. Б., Гагарин В. И., Григорьев А. В. Сезонная изменчивость хлорофилла «а» на поверхности в проливе Дрейка // Океанология. 2010. Т. 50, № 3. С. 355–370. EDN MSQKWV.
  12. Arrigo K. R., van Dijken G. L. Phytoplankton dynamics within 37 Antarctic coastal polynya systems // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2003. Vol. 108, iss. C8. 3271. doi:10.1029/2002JC001739
  13. Arrigo K. R., van Dijken G. L., Bushinsky S. Primary production in the Southern Ocean, 1997–2006 // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2008. Vol. 113, iss. C8. C08004. doi:10.1029/2007JC004551
  14. Physical drivers of phytoplankton bloom initiation in the Southern Ocean's Scotia Sea / C. J. Prend [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2019. Vol. 124, iss. 8. P. 5811–5826. doi:10.1029/2019JC015162
  15. Демидов А. Б., Мошаров С. А., Гагарин В. И. Меридиональная асимметричность первичного продуцирования в атлантическом секторе Южного океана весной и летом // Океанология. 2012. Т. 52, № 5. С. 675–687.
  16. Артамонов Ю. В., Скрипалева Е. А. Океанографические исследования Морского гидрофизического института в Южном океане // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 6 (192). С. 63–73. doi:10.22449/0233-7584-2016-6-63-73
  17. Термохалинная структура вод у берегов Антарктиды в марте – апреле 2019 г. по данным измерений в 64-й Российской антарктической экспедиции / Ю. В. Артамонов [и др.] // Метеорология и гидрология. 2020. № 2. С. 53–64. EDN XSUYDZ.
  18. Исследования экосистемы Атлантического сектора Антарктики (79-й рейс научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш») / Е. Г. Морозов [и др.] // Океанология. 2020. Т. 60, № 5. С. 823–825. EDN PNJEZI. doi:10.31857/S0030157420050172
  19. Vereshchaka A. L., Lunina A. A., Mikaelyan A. S. Surface chlorophyll concentration as a mesoplankton biomass assessment tool in the Southern Ocean region // Global Ecology and Biogeography. 2022. Vol. 31, iss. 3. P. 405–424. doi:10.1111/geb.13435
  20. O'Reilly J. E., Werdell P. J. Chlorophyll algorithms for ocean color sensors – OC4, OC5 & OC6 // Remote Sensing of Environment. 2019. Vol. 229. P. 32–47. doi:10.1016/j.rse.2019.04.021
  21. Garcia C. A. E., Tavano Garcia V. M., McClain C. R. Evaluation of SeaWiFS chlorophyll algorithms in the Southwestern Atlantic and Southern Oceans // Remote Sensing of Environment. 2005. Vol. 95, iss. 1. P. 125–137. doi:10.1016/J.RSE.2004.12.006
  22. Regional ocean-colour chlorophyll algorithms for the Red Sea / R. J. Brewin [et al.] // Remote Sensing of Environment. 2015. Vol. 165. P. 64–85. doi:10.1016/j.rse.2015.04.024
  23. Topographic modulation of the wind stress impact on eddy activity in the Southern Ocean / Y. Cai [et al.] // Geophysical Research Letters. 2022. Vol. 49, iss. 13. e2022GL097859. doi:10.1029/2022GL097859

Скачать статью в PDF-формате