Список сокращений и условных обозначений 3
Аннотация 4
Введение 5
1. Район исследования 6
1.1. Климат 7
1.2. Поверхностная циркуляция и водные массы 7
1.3. Биопродуктивность 8
2. Исходные данные 12
Концентрация хлорофилла а 12
Мезомасштабные вихри 12
3. Предварительная обработка спутниковых данных цвета океана 15
4. Результаты 17
Выводы 23
Список использованных источников 25
Приложение 1. Валидация спутниковых данных 27
Abstract 33
Концентрация хлорофилла а является важнейшим показателем состояния морской экосистемы, а также служит показателем динамических и биохимических процессов в океане. Такая широкая область применения связана как с возможностями фиксировать динамические структуры в океане по визуальным изменениям цвета вод океана (концентрации фитопланктона), так и с наличием методик перехода от концентрации хлорофилла к суммарной биомассе фитопланктона, а также первичной биопродуктивности экосистемы, которые являются одними из главных показателей экологического состояния сообщества.
Этим объясняется необходимость подробнейшего изучения механизмов отклика концентрации хлорофилла на различные факторы морской среды. Одним из таких факторов является наличие вихрей (циклонов и антициклонов), которые через изменение температуры, солености, глубины перемешанного слоя и глубины залегания повышенных концентраций биогенных веществ влияют на биомассу и продуктивность сообщества фитопланктона.
Целью ВКР является выявление и описание вклада мезомасштабных вихрей в пространственно-временную изменчивость концентрации хлорофилла а, измеряемую по спутниковым данным.
Задачи ВКР:
• Описание пространственно-временной изменчивости концентрации хлорофилла а в исследуемом регионе.
• Анализ пространственной изменчивости концентрации хлорофилла а внутри вихрей, а также формируемых вихрями аномалий концентрации хлорофилла.
• Выявление закономерностей влияния циклонических и антициклонических вихревых образований на распределение концентрации хлорофилла а в окрестности этих вихрей.
В рамках выпускной квалификационной работы выполнены обработка и анализ больших массивов спутниковых данных концентрации хлорофилла а, и проанализировано влияние вихрей на распределение концентрации хлорофилла а в Норвежском море.
Сравнивались концентрации хлорофилла в ядре вихря, на его периферии и в окружающем океане (фон). По характеру сезонной изменчивости хлорофилла были выделены теплый и холодный сезоны, каждый из которых анализировался отдельно.
Средние аномалии концентрации хлорофилла в ядре вихрей были довольно слабые для обоих сезонов. Отчасти это могло быть следствием использования 8-дневных данных, ошибок определения центров вихрей в спутниковой альтиметрии, а также отличием концентраций хлорофилла, зафиксированных спутником, от его реальных концентраций, средних по перемешанному слою.
Несмотря на вышеперечисленное, представляется возможным выявить следующие характерные тенденции в пространственно-временной изменчивости концентрации хлорофилла а под влиянием вихрей в Норвежском море:
• Выявлено, что концентрация хлорофилла в Норвежском море, в среднем, в ядрах вихрей ниже, чем на периферии вихрей или в фоновом поле. Данная особенность систематически наблюдалась ранее в также в разных морях Северо-Европейского бассейна (Lobanova, Bashmachnikov, 2019), а также северной части Тихого океана (Xu et al., 2019). Аналогично результатам этой дипломной работы, авторы свидетельствуют о том, что при типичном увеличении концентрации хлорофилла от центров к периферии вихрей, такая структура наблюдается не всегда. Проанализировав большое число вихрей, Xu et al. (2019) пришли к выводу, что основной причиной формирования «колец» повышенной концентрации хлорофилла вокруг вихрей (как циклонов, так и антициклонов), является захват вихревыми структурами окружающих вод, которые содержат повышенные концентрации хлорофилла.
• Выявлено, что наибольшая разница между концентрацией внутри и вне вихрей Норвежского моря наблюдается циклонах в теплый период. Причины этого пока не ясны, требуется дальнейший анализ с привлечением натурных данных.
• Выявлено, что полученные выше аномалии концентрации в вихрях в теплый и холодный сезоны года имеет обратную зависимость. Предположительно это связано с межгодовой изменчивостью глубины перемешанного слоя зимой: при больших глубинах перемешанного слоя зимой наблюдается меньшие концентрации хлорофилла за счет размывания концентрации по большему слою, а летом - большие концентрации за счет более активного подъема биогенов зимой. Увеличение количества биогенов ведет к большей пятнистости фоновой концентрации хлорофилла, что приводит к более частому захвату аномалий хлорофилла периферией вихревых образований.
• Полученные в работе гипотезы нуждаются в дальнейшей их верификации путем привлечения натурных данных.
