Purpose. The purpose of the study is to present an algorithm for calculating the integral phytoplankton biomass in the Black Sea euphotic layer using expeditionary data, and to perform a comparative analysis of the variability of studied characteristics obtained by means of calculations in two ways: using direct measurements of chlorophyll concentration along the horizons, and based on the parameterization results.
Methods and Results. The algorithm for calculating the integral biomass of phytoplankton is presented. The data on the Crimea coast waters at the 20–1500 m depths for different seasons used in the study were obtained during the cruises of R/V "Professor Vodyanitsky" in 2018–2022. The estimates resulted from parameterization and those obtained from calculations based on direct measurements of the individual input parameters at different depths are compared. The results of parameterization statistical analysis show that the determination coefficients varied in the range 0.7–0.74. In the photosynthesis zone, the monthly averages of integral phytoplankton biomass (calculated from the expeditionary data) in June and October constitute 768 ± 283 and 2277 ± 726 mg С/m^2^, respectively. In the upper mixed layer, in June they are 556 ± 270 mg С/m^2^, and in October – 2023 ± 725 mg С/m^2^. The parameterization-derived monthly averages for the whole water area under study differ from the ones calculated using the direct measurements of input parameters at different depths by 0.9–4%. The chlorophyll a concentration profiles for individual months in 2018–2022 are considered and mathematically described using the function obtained in earlier studies. In autumn, the maximum values of chlorophyll a are observed mainly in the upper mixed layer, in summer – at the lower boundary of euphotic zone where up to ∼ 0.1% of light falling on the sea surface, penetrates.
Conclusions. The above parameterization of integral phytoplankton biomass is applicable to all the seasons, is easy to use and agrees well with the results of calculations based on direct measurements of chlorophyll concentration at different depths. In future, the calculation algorithm is expected to become convenient for computations using satellite data.
Цель. Представить алгоритм расчета интегральной биомассы фитопланктона в эвфотическом слое Черного моря с применением экспедиционных данных и провести сравнительный анализ изменчивости исследуемых характеристик, полученных по расчетам двумя способами: с помощью прямых измерений концентрации хлорофилла по горизонтам и по модели – цель настоящей работы.
Методы и результаты. Представлен алгоритм для расчета интегральной биомассы фитопланктона. Использовались данные экспедиционных исследований, полученные в рейсах НИС «Профессор Водяницкий» в 2018–2022 гг. в разные сезоны для акватории Крымского побережья на глубинах 20–1500 м. Проведено сравнение оценок по результатам параметризации и данных, рассчитанных на основе прямых измерений отдельных входных параметров на разных глубинах. Согласно результатам статистического анализа модели, коэффициенты детерминации изменялись в диапазоне 0,7–0,74. В зоне фотосинтеза среднемесячные значения интегральной биомассы фитопланктона, рассчитанные по экспедиционным данным, в июне и октябре были равны 768 ± 283 и 2277 ± 726 мг С/м^2^ соответственно, в верхнем квазиоднородном слое в июне 556 ± 270 мг С/м^2^, в октябре 2023 ± 725 мг С/м^2^. Среднемесячные значения для всей исследуемой акватории по модельным расчетам отличались на 0,9–4% от данных вычислений, полученных с помощью прямых измерений входных параметров на разных глубинах. Рассмотрены профили концентрации хлорофилла в отдельные месяцы 2018–2022 гг. и выполнено их математическое описание с помощью функции, полученной в ранних исследованиях. В осенний период максимум хлорофилла наблюдался преимущественно в верхнем квазиоднородном слое, в летний – на нижней границе эвфотической зоны, куда проникает до ∼ 0,1% света, падающего на поверхность моря.
Выводы. Приведенная параметризация интегральной биомассы фитопланктона применима для всех сезонов, проста в использовании и имеет хорошую согласованность с результатами расчетов с использованием прямых измерений концентрации хлорофилла на разных глубинах. Алгоритм расчета в перспективе будет удобен для вычислений с применением спутниковых данных.