Сезонная изменчивость основных оптически активных компонентов морской среды по данным дистанционного зондирования и моделирования
Authors: ШУЛЬГА Т.Я. , СУСЛИН В.В. 
Published: August 2024

Представлены результаты апробации метода восстановления недостающих данных по спутниковым изображениям на основе результатов трехмерного гидродинамического моделирования. Метод протестирован на четырех основных биооптических параметрах: концентрация хлорофилла-аи феопигментов (TChl), показатель поглощения света пигментами фитопланктона (aph(678)) и неживым органическим веществом (aCDM(438)), показатель обратного рассеяния света (bbp(438)). Результаты, полученные на основе объединенного продукта, сравнивались с наблюдениями in situ, выполненными в апреле-мае 2019 г. на НИС «Профессор Водяницкий». Отклонение TChl по данным MODIS и моделирования относительно наблюдений in situсоставило 1,8 и 2,2 мг × м-3соответственно. Анализ среднесуточных значений биооптических параметров, полученных при регулярном усвоении данных MODIS в гидродинамическую модель, позволил отследить их сезонные изменения в центральной части бассейна Азовского моря. Среди исследуемых биооптических параметров выделяется четкая сезонная изменчивость TChl при среднегодовом значении 2,98 ± 1,22 мг × м-3. Изменения aCDM(438) и bbp(438) характеризуются двумя периодами наибольших значений: весенним (с марта по май) и осенним (с августа по октябрь), с соответствующими среднегодовыми 0,42 ± 0,15 и 0,10 ± 0,03 м-1. Максимумы изменений aph(678) отмечаются с июля по октябрь при среднегодовом 0,04 ± 0,03 м-1. Предложенный метод использует преимущества данных дистанционного зондирования, расширяющих возможности оперативного океанологического мониторинга, и моделирования, позволяющих заполнить информационные пропуски. Полученные результаты обеспечивают полные непрерывные наборы данных о распределении основных биооптических показателей, имеющие решающее значение при прогнозировании экологического состоянияморских бассейнов.

The purposeof the study is to describe the seasonal variability of optically active components in the Sea of Azov based on continuous information obtained from the combined MODIS-Aqua/Terra satellite observation product and a three-dimensional hydrodynamic model. The paper discusses the results of testing a method for restoring missing data in remote sensing images using the results of three-dimensional hydrodynamic simulation. The method has been tested for four main bio-optical parameters: the concentration of chlorophyll-aand pheopigments (TChl), indicators of light absorption by phytoplankton pigments (aph(678)) and non-living organic matter (aCDM(438)), and indicator of backscattering of light (bbp(438)). The results obtained from the combined product were compared with in situ observations carried out in April–May 2019 on the SRV Professor Vodyanitsky. The deviation of the average TChl values according to MODIS and simulation data relative to in situ observations was 1.8 and 2.2 mg × m-3, respectively. Analysis of the calculated series of main bio-optical parameters obtained through regular assimilation of MODIS data into a hydrodynamic model made it possible to establish their seasonal variability for the central part of the Azov Sea in 2019. Among the studied bio-optical parameters, a clear seasonal variability of TChl stands out with an average annual value of 2.98 ± 1.22 mg × m-3. Changes in aCDM(438) and bbp(438) are characterized by two periods of greatest values: spring (March–May) and autumn (August–October), with corresponding annual averages of 0.42 ± 0.15 and 0.10 ± 0.03 m-1. Maximal changes in aph(678) are observed from July to October with an annual average of 0.04 ± 0.03 m-1. The proposed method takes advantage of remote sensing data, which expand the capabilities of operational oceanological monitoring, and simulation data, which allow filling information gaps in these data. The results provide complete continuous data sets on the distribution of basic bio-optical indicators, which are crucial in predicting the ecological state of sea basins.