Влияние апвеллинга на распределение хлорофилла a в прибрежной зоне Юго-Восточной Балтики в летний период 2000–2019 годов

М. В. Капустина1, ✉, А. В. Зимин1, 2

1 Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Москва, Россия

2 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

✉ e-mail: kapustina.mariya@ya.ru

Аннотация

Цель. Получение количественных оценок влияния апвеллинга на распределение хлорофилла а летом в прибрежной зоне Юго-Восточной Балтики в 2000–2019 гг. – цель настоящей работы.

Методы и результаты. По данным о повторяемости и продолжительности апвеллингов за июнь – август 2000–2019 гг. и мультисенсорных спутниковых наблюдений концентрации хлорофилла а в прибрежной зоне Юго-Восточной Балтики получены среднемноголетние и среднемесячные значения исследуемых параметров и оценено влияние событий подъема вод на концентрацию хлорофилла а в поверхностном слое моря. Показано влияние апвеллингов на пространственное распределение хлорофилла а в прибрежной зоне моря. Установлено, что снижение его концентрации более чем на 1 мг/м3 наблюдается после подъема вод любой продолжительности и во все месяцы. Максимальные падения концентрации хлорофилла а отмечены после длительных апвеллингов продолжительностью > 6 дней.

Выводы. В течение недели после апвеллинга летом в прибрежной зоне Юго-Восточной Балтики наблюдаются пониженные концентрации хлорофилла а по сравнению со значениями, предшествующими возникновению апвеллинга.

Ключевые слова

температура поверхности моря, прибрежный апвеллинг, концентрация хлорофилла а, спутниковые данные, Юго-Восточная Балтика

Благодарности

Работа выполнена в рамках госзадания ИО РАН (тема № FMWE-2024-0025).

Для цитирования

Капустина М. В., Зимин А. В. Влияние апвеллинга на распределение хлорофилла a в прибрежной зоне Юго-Восточной Балтики в летний период 2000–2019 годов // Морской гидрофизический журнал. 2024. Т. 40, № 2. С. 255–270. EDN QJIKYN.

Kapustina, M.V. and Zimin, A.V., 2024. Influence of Coastal Upwelling on Chlorophyll a Distribution in the Coastal Zone of the Southeastern Baltic Sea in Summer Periods, 2000–2019. Physical Oceanography, 31(2), pp. 231-245.

Список литературы

  1. Lehmann A., Myrberg K., Höflich K. A statistical approach to coastal upwelling in the Baltic Sea based on the analysis of satellite data for 1990–2009 // Oceanologia. 2012. Vol. 54, iss. 3. P. 369–393. https://doi.org/10.5697/oc.54-3.369
  2. Капустина М. В., Зимин А. В. Пространственно-временные характеристики апвеллингов в Юго-Восточной Балтике в 2010–2019 гг. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021. Т. 14, № 4. С. 52–63. EDN ZNQKIX. https://doi.org/10.7868/S2073667321040055
  3. Bednorz E., Półrolniczak M., Tomczyk A. M. Regional circulation patterns inducing coastal upwelling in the Baltic Sea // Theoretical and Applied Climatology. 2021. Vol. 144, iss. 3–4. P. 905–916. https://doi.org/10.1007/s00704-021-03539-7
  4. Kowalewski M. The influence of the Hel upwelling (Baltic Sea) on nutrient concentrations and primary production – the results of an ecohydrodynamic model // Oceanologia. 2005. Vol. 47, iss. 4. P. 567–590.
  5. Lips I., Lips U., Liblik T. Consequences of coastal upwelling events on physical and chemical patterns in the central Gulf of Finland (Baltic Sea) // Continental Shelf Research. 2009. Vol. 29, iss. 15. P. 1836–1847. https://doi.org/10.1016/j.csr.2009.06.010
  6. Influence of coastal upwelling on chlorophyll a concentration in the surface water along the Polish coast of the Baltic Sea / A. Krezel [et al.] // Oceanologia. 2005. Vol. 47, iss. 4. P. 433–452.
  7. Zalewski M., Ameryk A., Szymelfenig M. Primary production and chlorophyll a concentration during upwelling events along the Hel Peninsula (the Baltic Sea) // Oceanological and Hydrobiological Studies. 2005. Vol. 34, Suppl. 2. P. 97–113.
  8. Effect of upwelling on the pelagic environment and bloom-forming cyanobacteria in the western Gulf of Finland, Baltic Sea / E. Vahtera [et al.] // Journal of Marine Systems. 2005. Vol. 58, iss. 1–2. P. 67–82. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2005.07.001
  9. Phosphorus input by upwelling in the eastern Gotland Basin (Baltic Sea) in summer and its effects on filamentous cyanobacteria / M. Nausch [et al.] // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2009. Vol. 83, iss. 4. P. 434–442. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2009.04.031
  10. Lips I., Lips U. Phytoplankton dynamics affected by the coastal upwelling events in the Gulf of Finland in July–August 2006 // Journal of Plankton Research. 2010. Vol. 32, iss. 9. P. 1269–1282. https://doi.org/10.1093/plankt/fbq049
  11. The influence of a coastal upwelling event on chlorophyll a and nutrient dynamics in the surface layer of the Gulf of Finland, Baltic Sea / N. Kuvaldina [et al.] // Hydrobiologia. 2010. Vol. 639, iss. 1. P. 221–230. https://doi.org/10.1007/s10750-009-0022-4
  12. Long-term trends in phytoplankton composition in the western and central Baltic Sea / N. Wasmund [et al.] // Journal of Marine Systems. 2011. Vol. 87, iss. 2. P. 145–159. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2011.03.010
  13. Кудрявцева Е. А., Александров С. В. Гидролого-гидрохимические основы первичной продуктивности и районирование российского сектора Гданьского бассейна Балтийского моря // Океанология. 2019. Т. 59, № 1. С. 56–71. EDN LWPEQE. https://doi.org/10.31857/S0030-157459156-71
  14. The role of upwellings in the coastal ecosystem of the Southeastern Baltic Sea / A. V. Krek [et al.] // Regional Studies in Marine Science. 2021. Vol. 44, iss. 1. 101707. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2021.101707
  15. Zhurbas V., Laanemets J., Vahtera E. Modeling of the mesoscale structure of coupled upwelling/downwelling events and the related input of nutrients to the upper mixed layer in the Gulf of Finland, Baltic Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2008. Vol. 113, iss. C5. C05004. https://doi.org/10.1029/2007JC004280
  16. Huntsman S. A., Barber R. T. Primary production off northwest Africa: the relationship to wind and nutrient conditions // Deep Sea Research. 1977. Vol. 24. iss. 1. P. 25–33. https://doi.org/10.1016/0146-6291(77)90538-0
  17. Case studies on phytoplankton blooms in coastal and open waters of the Baltic Sea using Coastal Zone Color Scanner data / H. Siegel [et al.] // International Journal of Remote Sensing. 1999. Vol. 20, iss. 7. P. 1249–1264. https://doi.org/10.1080/014311699212713
  18. Janssen F., Neumann T., Schmidt M. Inter-annual variability in cyanobacteria blooms in the Baltic Sea controlled by wintertime hydrographic conditions // Marine Ecology Progress Series. 2004. Vol. 275. P. 59–68. https://doi.org/10.3354/meps275059
  19. Гоголев Д. Г., Буканова Т. В., Кудрявцева Е. А. Концентрация хлорофилла «а» в юго-восточной части Балтийского моря летом 2018 года по спутниковым данным // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Серия: Естественные и медицинские науки. 2020. № 4. С. 83–91. EDN RUSNPF.
  20. Remote sensing of coastal upwelling in the south-eastern Baltic Sea: Statistical properties and implications for the coastal environment / T. Dabuleviciene [et al.] // Remote Sensing. 2018. Vol. 10, iss. 11. 1752. https://doi.org/10.3390/rs10111752
  21. Remote sensing of chlorophyll in the Baltic Sea at basin scale from 1997 to 2012 using merged multi-sensor data / J. Pitarch [et al.] // Ocean Science. 2016. Vol. 12, iss. 2. P. 379–389. https://doi.org/10.5194/os-12-379-2016
  22. Kratzer S., Brockmann C., Moore G. Using MERIS full resolution data to monitor coastal waters – A case study from Himmerfjärden, a fjord-like bay in the northwestern Baltic Sea // Remote Sensing of Environment. 2008. Vol. 112, iss. 5. P. 2284–2300. https://doi.org/10.1016/j.rse.2007.10.006
  23. Monitoring the effect of upwelling on the chlorophyll a distribution in the Gulf of Finland (Baltic Sea) using remote sensing and in situ data / R. Uiboupin [et al.] // Oceanologia. 2012. Vol. 54, iss. 3. P. 395–419. https://doi.org/10.5697/oc.54-3.395
  24. Paszkuta M., Zapadka T., Krężel A. Assessment of cloudiness for use in environmental marine research // International Journal of Remote Sensing. 2019. Vol. 40, iss. 24. P. 9439–9459. https://doi.org/10.1080/01431161.2019.1633697
  25. Dabuleviciene T., Vaiciute D., Kozlov I. E. Chlorophyll-a variability during upwelling events in the south-eastern Baltic Sea and in the Curonian Lagoon from satellite observations // Remote Sensing. 2020. Vol. 12, iss. 21. 3661. https://doi.org/10.3390/rs12213661
  26. Капустина М. В., Зимин А. В. Повторяемость апвеллингов в Юго-Восточной Балтике в 2000-2019 гг. // Морские исследования и образование. Сборник трудов X Международной научно-практической конференции. Т. I (III). Тверь, 2021. С. 152–156. EDN CALXNT.
  27. Nakonieczny J., Renk H., Wiktor J. Chlorophyll a concentration and distribution in the Southern Baltic in the years 1979–1983 // Oceanologia. 1991. No. 30. P. 77–91.
  28. Relationship between seasonal variations of primary production, abiotic factors and phytoplankton composition in the coastal zone of the south-eastern part of the Baltic Sea / E. Kudryavtseva [et al.] // Regional Studies in Marine Science. 2019. Vol. 32. 100862. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2019.100862
  29. Копелевич О. В., Салинг И. В. Межгодовые изменения биооптических характеристик поверхностного слоя морей, окружающих западную часть России, по данным спутниковых сканеров цвета // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13, № 2. С. 16–24. EDN KVOSRN. https://doi.org/10.7868/S2073667320020021
  30. Comparisons of satellite and modeled surface temperature and chlorophyll concentrations in the Baltic Sea with in situ data / M. Stramska [et al.] // Remote Sensing. 2021. Vol. 13, iss. 15. 3049. https://doi.org/10.3390/rs13153049
  31. Александров С. В., Кудрявцева Е. А. Хлорофилл «а» и первичная продукция фитопланктона // Нефть и окружающая среда Калининградской области / отв. ред. В. В. Сивков. Калининград : Терра Балтика, 2012. Т. 2 : Море. С. 358–371. EDN QCKJSO.
  32. Kratzer S., Moore G. Inherent optical properties of the Baltic Sea in comparison to other seas and oceans // Remote Sensing. 2018. Vol. 10, iss. 3. 418. https://doi.org/10.3390/rs10030418
  33. Kahru M., Horstmann U., Rud O. Satellite detection of increased cyanobacteria blooms in the Baltic Sea: Natural fluctuation or ecosystem change? // Ambio. 1994. Vol. 23, iss. 8. P. 469–472.
  34. Hajdu S., Höglander H., Larsson U. Phytoplankton vertical distributions and composition in Baltic Sea cyanobacterial blooms // Harmful Algae. 2007. Vol. 6, iss. 2. P. 189–205. https://doi.org/10.1016/j.hal.2006.07.006
  35. Ennet P., Kuosa H., Tamsalu R. The influence of upwelling and entrainment on the algal bloom in the Baltic Sea // Journal of Marine Systems. 2000. Vol. 25, iss. 3–4. P. 359–367. https://doi.org/10.1016/S0924-7963(00)00027-0
  36. Евтушенко Н. В., Шеберстов С. В. Использование данных спутникового сканера MODIS-Aqua для исследования циклов цветения фитопланктона в Балтийском море // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13, № 3. С. 114–124. EDN WDNTLV. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2016-13-3-114-124
  37. Буканова Т. В., Бубнова Е. С., Александров С. В. Дистанционный мониторинг морской площадки карбонового полигона «Росянка» (Балтийское море): первые результаты // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19, № 6. С. 234–247. EDN KVBQWQ. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-6-234-247
  38. Александров С. В., Горбунова Ю. А. Продукция фитопланктона и содержание хлорофилла в эстуариях различного типа // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Серия: Естественные и медицинские науки. 2012. Вып. 1. С. 90–98. EDN OPMUKX.
  39. Wasmund N., Nausch G., Voss M. Upwelling events may cause cyanobacteria blooms in the Baltic Sea // Journal of Marine Systems. 2012. Vol. 90, iss. 1. P. 67–76. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2011.09.001
  40. Löptien U., Dietze H. Retracing cyanobacteria blooms in the Baltic Sea // Scientific Reports. 2022. Vol. 12. 10873. https://doi.org/10.1038/s41598-022-14880-w

Скачать статью в PDF-формате