Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 | 3 |

Раздел 2.1 посвящён представлению судовых данных. Даётся таблица рейсов, в которых были получены эти данные, с указанием времени их проведения и координат, ограничивающих район исследования. В подразделе 2.1.1 приводится методика определения концентрации хлорофилла-а в пробах морской воды. Для определения концентрации хлорофилла-a во взвеси фитопланктона, осевшей на фильтры, был применён стандартный спектрофотометрический метод, основанный на анализе спектров поглощения экстракта хлорофилла-а в 90% ацетоне. (КобленцМишке, 1983; SCOR-UnescoЕ, 1966). В подразделах 2.1.2 и 2.1.3 изложены методики определения прозрачности воды по глубине погружения диска Секки и оценки всей взвеси, присутствующей в морской воде, которая включает как частицы биологического, так и терригенного происхождения.

В разделе 2.2 дана характеристика спутниковых данных, применяемых в работе. Для верификации и коррекции спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а и изучения океанологических процессов, происходящих в приповерхностном слое океана, из центра хранения и обработки спутниковой информации центра космических полётов им. Годдарда (GSFC DAAC - Goddard Space Flight Center Distributed Active Archive Center) Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) заказывались спутниковые данные уровня 1. Они содержали файлы LAC (Local Area Coverage) с пространственным разрешением данных 1,12км1,12 км и файлы метеорологической информации о полях давления, ветра, относительной влажности с Национального центра по прогнозу окружающей среды (National Center for Environmental Prediction - NCEP) и общему содержанию озона со спектрометра EP-TOMS (Earth Probe-Total Ozone Mapping Spectrometer). Это позволяло автоматически производить атмосферную коррекцию радиационных потоков в спектральных каналах сканера цвета SeaWiFS (Sea-viewing Wide Field-of view Sensor) при расчёте концентрации хлорофилла-а по алгоритмам ОС2 и ОС4 с использованием программного обеспечения SeaDAS 4.6. Информация по приповерхностному ветру с файлов метеорологической информации использовалась при изучении ветрового апвеллинга в зал. Петра Великого. Для изучения сезонной и межгодовой динамики концентрации хлорофилла-а использовались спутниковые данные уровня 3, имеющие временное разрешение дней и 1 месяц. Эти данные переписывались с сайта

Для изучения продуктивности воды при ветровом апвеллинге были проанализированы ИК-изображения, полученные со спутников NOAA и Aqua (EOS-PM1). Данные о направлении и скорости приповерхностного ветра, использованные в работе, были получены микроволновым скаттерометром спутника QuikScat и переписывались с сайта

В разделе 2.3 изложен метод оценки интенсивности ветрового апвеллинга по его индексу. Индекс апвеллинга рассчитывался по данным скорости и направления приповерхностного ветра, полученным с NCEP-центра в файлах метеорологической информации.

Раздел 2.4 посвящён разработке подхода для верификации и коррекции спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а. В литературных источниках, как правило, приводится сравнение спутниковых и судовых оценок концентрации хлорофилла-а без рассмотрения вопросов и проблем, которые возникают при этом.

Существуют работы, где обсуждаются отдельные темы, связанные с неоднозначностью спутниковых и судовых оценок концентрации хлорофилла-а по масштабу измерения (по глубине и площади морской поверхности)(Gordon et al., 1983; Букин и др., 2000). Результаты отмеченных работ используются в данной работе. Так, например, предварительно при подготовке данных к исследованию при внесении поправок в спутниковые оценки на то, что они сформированы в приповерхностном слое воды, а не на поверхности как судовые применяется метод Гордона-Кларка (Gordon et al., 1983).

Проведённое в диссертационной работе исследование о правомерности привлечения к исследованию судовых и спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а, сдвинутых друг относительно друга по времени измерения, позволяет увеличивать объёмы выборок. Это представляется важным, так как при получении пар спутниковых и судовых оценок концентрации хлорофилла-а возникают определённые трудности, связанные с отсутствием спутниковых данных из-за облачности. Помимо этого в исследовании возникает необходимость деления акваторий, где получены оценки биопродукционного параметра, на зоны с относительно одинаковыми оптическими свойствами воды. Деление выборок с данными на подвыборки, по которым строятся уравнения коррекции, уменьшает их объёмы. Поэтому дело приходится иметь с выборками малого объёма.

Для оценки правомерности применения в исследовании спутниковых оценок сдвинутых по времени измерения от судовых наблюдений анализировались значения выборочного коэффициента корреляции (r) между теми и другими значениями, сдвинутыми друг относительно друга на 0, 1, 2, 3 дня. Выявлено, что для спутниковых и судовых оценок, сдвинутых по времени измерения на 1-2 дня он оставался значимым. Тогда как при сдвиге в 3 дня коэффициент корреляции являлся статистически незначимым.

Для региональной коррекции оценок алгоритмов ОС2 и ОС4 по спутниковым и судовым данным концентрации хлорофилла-а в программном обеспечении Excel методом наименьших квадратов были построены линейные уравнения. При построении уравнений к ним применялась методика исключения выбросов.

Критические значения регрессионного коэффициента корреляции (R) определялись для 5%-ного уровня значимости из таблицы критических значений этого параметра.

Разделение акваторий на зоны с относительно одинаковыми биооптическими свойствами осуществлялось по следующим характеристикам: 1) коэффициент пропорциональности между спутниковыми и судовыми оценками концентрации хлорофилла-a; 2) величина концентрации хлорофилла-a на станции; 3) географическое положение станции (удалённость от побережья). Подобное разделение поверхности вод определяло выбор определённых групп значений концентрации хлорофилла-a при калибровке. При анализе выборок малого объёма использовалась соответствующая статистика. Статистическая значимость уравнений, полученных по этим выборкам, оценивалась по критерию Стьюдента, использующего преобразование Фишера.

В третьей главе рассматривается распределение хлорофилла-а в Японском и Охотском морях. Анализируется пространственное распределение хлорофитлла-а по среднемесячным спутниковым картам, построенным за 1999-2003 гг.

Приводится годовой ход средних значений концентрации хлорофилла-а в выделенных районах исследования за 1999-2001 гг. Наряду со спутниковыми данными анализируются также судовые. Рассматриваются некоторые механизмы, приводящие к изменчивости концентрации хлорофилла-а в исследуемых районах.

Раздел 3.1 посвящён изучению распределения хлорофилла-а по спутниковым и судовым данным в Японском море. Согласно спутниковым данным распределения хлорофилла-а за 1999-2003 гг., в целом для холодного сектора Японского моря отмечено два основных максимума развития фитопланктона. Они приходятся на апрель - май и ноябрь. По оценке Кима и его коллег (Kim et al., 2000), в Японском море (включая тёплый сектор) наблюдаются весенний (март-май) и осенний (октябрь-декабрь) пики цветения фитопланктона. Анализируя спутниковые карты хлорофилла-а за 1999-2003 гг. в Японском море можно выделить несколько секторов с определённым ходом развития фитопланктона. Отмечено, что в ноябре возрастание концентрации хлорофилла-а распространяется на весь район Японского моря. Оно менее интенсивно, чем весеннее цветение фитопланктона, не имеет ярко выраженных максимумов. По данным годового хода среднемесячных спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а, усреднённых по зал. Петра Великого, установлено, что пик весеннего увеличения этой биопродукционной характеристики приходится на апрель-май, а осеннего - на ноябрь. В вертикальных профилях концентрации хлорофилла-а для начала марта на всех горизонтах, где были проведены измерения, отмечены низкие значения этого параметра. Лишь на некоторых горизонтах были видны признаки начала весеннего цветения фитопланктона. Для середины апреля в прибрежной зоне максимум концентрации хлорофилла-а (около 1-1,5 мг/м3) располагался на глубинах 5-25 м, а в мористой акватории он располагался на поверхности. Для осеннего периода середины ноября-начала декабря для вертикальных профилей концентрации хлорофилла-а был характерен глубинный максимум, располагающийся, как правило, на глубине 10-25 м со значением около 1-5 мг/м3.

В разделе 3.2 на основе спутниковых данных по концентрации хлорофилла-а, поверхностной температуре воды, скорости и направлению приповерхностного ветра за 2003-2004 гг. рассматривается влияние ветрового апвеллинга и термической конвекции воды на биопродуктивность зал. Петра Великого в осенний период. Показано, что осенью к максимуму концентрации хлорофилла-а в зал.

Петра Великого приводят ветровой апвеллинг и термическая конвекция. При сопоставлении спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а и индексов апвеллинга отмечено, что в сентябре и октябре между этими параметрами существовала взаимосвязь, а в ноябре нет. Это заключение также подтверждается при сравнении среднемесячных распределений поля ветра, полученных микроволноволновым скаттерометром спутника QuikScat, с временным ходом концентрации хлорофилла-а в зал. Петра Великого в осенний период. По выходам на поверхность вдоль побережья зал. Петра Великого холодных глубинных вод на спутниковых распределениях поверхностной температуры в сентябре и октябре отмечено существование в этот период в этом районе апвеллинга. Показано, что увеличение концентрации хлорофилла-а в зал. Петра Великого при ветровом апвеллинге происходит под воздействием ветров северо-западного и юго-западного направления, дующим со скоростью 4-9 м/сек. В ноябре распределение температуры поверхности воды имело однородную структуру. Это указывает на преобладающую роль термической конвекции воды в этот период в исследуемом районе. Показано, что в ноябре к увеличению концентрации хлорофилла-а в зал.

Петра Великого приводит конвективное перемешивание воды.

В разделе 3.3 рассматриваются распределения хлорофилла-а по спутниковым и судовым данным в Охотском море. Отмечено, что первый максимум развития фитопланктона приходится на май-июнь, хотя иногда в южной части моря он сдвигается на апрель. Второй максимум содержания хлорофилла-а уступает по мощности первому и наблюдается в сентябре - октябре. Распределение хлорофилла-а осенью имеет более равномерный характер, чем весной. По вертикальным профилям концентрации хлорофилла-а, полученным в рейсах в конце мая - начале июня 1999 г. и июне 2000 г. в районах у восточной части о.

Сахалин, отмечено, что в первом случае максимум биопродукционной характеристики располагался на поверхности, а во втором - на глубине 10-25 м.

Концентрация хлорофилла-а в максимуме составляла около 10 мг/м3.

В разделе 3.4 обсуждаются некоторые механизмы, приводящие к изменчивости концентрации хлорофилла-а в Охотском море. Показано, что в водах у восточного побережья о. Сахалин максимальные концентрации хлорофилла-а наблюдаются над свалом глубин. Способствуют этому приливные течения. В 1999 г. и 2000 г. на свале глубин (соответственно ст. 3 и 19, рис. 1(а. б)) зарегистрировано размывание галоклина. Верхняя его часть вышла на поверхность. В придонном же слое соленость по сравнению с окружающими станциями уменьшилась.

Рис.1. Концентрация хлорофилла-а на станциях в верхнем слое вод у восточной части о. Сахалин: a) в мае-июне 1999 г.; б) в июне 2000 г. Кружками обозначены станции НИС "Утес" и НИС "Профессор Гагаринский". На врезках показано распределение солености и температуры на разрезе, выполненном в зал. Терпения (самый нижний разрез) Такой процесс характерен для приливно-отливного перемешивания. Вследствие перемешивания и подъема вод в поверхностном слое на ст. 19 отмечалось увеличение концентрации хлорофилла-а до 1,3 мг/м3 по сравнению с окружающими её ст. 18 и 20, соответственно с 0,8 и 0,9 мг/м3. В 1999 г. повышенная по сравнению с окружающими станциями концентрация хлорофилла-а наблюдалась на ст. 3, где согласно гидрологических данных было зафиксировано поднятие изохалин.

По спутниковым и судовым данным отмечены существенные межгодовые изменения в содержании хлорофилла-а в районе у м. Терпения. Показано, что на межгодовую изменчивость концентрации хлорофилла-а оказывают влияние гидрологические условия. Гидрологические профили по температуре и солёности показали, что в 1999 г. конвективное перемешивание воды было более глубоким, чем в 2000 г. В данном разделе обсуждаются возможные механизмы, приведшие к таким гидрологическим условиям (Захарков и др, 2007).

В разделе 3.5 делается обобщение результатов исследований, полученных в третьей главе. Отмечено, что более высокие концентрации хлорофилла-а по сравнению с Японским морем наблюдаются в Охотском море. Концентрация хлорофилла-а в весеннем максимуме развития фитопланктона по среднемесячным спутниковым оценкам для Охотского моря была около 4-5 мг/м3, а для Японского - 1-3 мг/м3. В осеннем максимуме концентрация хлорофилла-а для Охотского моря отмечена в пределах 1,5-3 мг/м3, а для Японского - 0,5-2 мг/м3.

Четвёртая глава посвящена верификации спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а на основе сравнения их с судовыми данными, и также получению региональных уравнений коррекции для районов Японского и Охотского морей.

В разделе 4.1 проводится верификация спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а и построение сезонных уравнений для Японского моря. Судовые данные, взятые для верификации спутниковых оценок, были получены в восьми рейсах, проведённых в 1999-2004 гг. В этом исследовании было задействовано станций. Отмечено, что в районе исследования преобладали воды с концентрацией хлорофилла-а около 0,6 мг/м3 (рис. 2).

Pages:     | 1 | 2 | 3 |    Книги по разным темам