Анализ пространственно-временного распределения хлорофилла «а» в заливе Петра Великого и прилегающей открытой части Японского моря на основе спутниковых данных

Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, ул. Радио 5, г. Владивосток, 690041, e-mail: , e-mail: ,

Продолжительный период времени залив Петра Великого, являющийся одним из крупнейших заливов холодного сектора Японского моря, был подвержен значительному загрязнению неочищенными бытовыми стоками, нефтью и токсичными веществами. Уже в конце прошлого века многочисленные исследования обнаруживали снижение численности и биомассы донной ихтиофауны; кроме того, отмечались негативные изменения в её видовой структуре [1].

Одним из параметров, позволяющих оценить состояние экосистем океана, является концентрация хлорофилла «а» – основного пигмента клеток фитопланктона, обеспечивающего процесс фотосинтеза. От его количества и интенсивности функционирования зависит величина фотосинтетической первичной продукции – скорости продуцирования органического вещества в процессе фотосинтеза, которая определяет общую биопродуктивность океана. Изучению распределения хлорофилла «а» в заливе Петра Великого посвящен ряд работ, однако представленные в

них оценки, полученные на основе экспедиционных данных, носят локальный характер [3–6]. Для крупных акваторий статистическая достоверность таких оценок низка, а получение сопоставимых данных по разным частям Японского моря на основе синхронных проб практически невозможно.

Возможности изучения хлорофилла «а» в Мировом океане существенно расширились с появлением доступных данных спутникового мониторинга, обеспечивающего дистанционное зондирование поверхностных вод. Регулярность глобального сбора данных позволяет отслеживать динамику хлорофилла «а» на разных акваториях, проводить их сравнение и выявлять многолетние тенденции. Спутниковые данные не содержат прямой информации о фитопланктоне, но дают возможность судить о его состоянии по содержанию хлорофилла в верхнем слое океана, в предположении, что концентрации фитопланктона и хлорофилла связаны монотонно возрастающей зависимостью.

Тем не менее, использование спутниковой информации имеет ряд существенных ограничений. В частности, это невозможность наблюдений из-за облачного покрова и получение данных только для поверхностного слоя (20–25% глубины эвфотической зоны); значительные ошибки возможны также из-за возмущающего воздействия атмосферы, при этом надежной модели атмосферной коррекции пока не существует. Кроме того, в рассматриваемом нами районе большое число облачных дней в сочетании с отсутствием надежного алгоритма коррекции приводит к потере значительного объема информации, поэтому корректные оценки возможны только на основе многолетних данных наблюдений. Глобальные алгоритмы расчета концентрации хлорофилла «а» разработаны для открытых вод океана и во многих случаях требуют региональной коррекции. При их применении к акваториям с другими биооптическими параметрами (например, загрязненные мутные воды прибрежных зон) возможны значительные ошибки. Применение алгоритма региональной коррекции может потребовать корректировки отдельных среднемесячных оценок непосредственно для акватории залива.

Целью данной работы является развитие и дополнение результатов более ранних исследований [2], посвященных выявлению долговременных тенденций содержания хлорофилла «а» в заливе Петра Великого и прилегающей открытой части Японского моря. Для этого был выбран участок акватории в координатах 42,93–41,4° с.ш. и 130,7–132,95° в.д. В качестве исходных данных использовались спутниковые оценки концентрации хлорофилла, температуры и освещенности поверхности за 2014 и 2018 гг. Пространственное разрешение составило 4 × 4 км, временной шаг – 1 сутки. В процессе работы выполнено усреднение спутниковых характеристик по пространству (поверхности моря) и времени, а для оценки тенденций используются методы многомерного статистического анализа. Отметим, что предыдущее исследование [2], проведенное на спутниковых данных за 1998–2007 гг., выявило устойчивую тенденцию снижения хлорофилла «а» на рассматриваемой акватории. При этом в открытой части Японского моря падение было наиболее выраженным, тогда как в заливе Петра Великого оно проявлялось в меньшей степени. В данной работе используется более длинный ряд данных, для того чтобы уточнить и дополнить эти выводы с учетом современных спутниковых измерений.

Работа выполнена в рамках государственного задания Института автоматики и процессов управления ДВО РАН (тема № FWFW-2026-0008).