ВВЕДЕНИЕ 3
1 ОПИСАНИЕ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ 5
1.1 Физико-географическое описание Японского моря 5
1.2 Климатическая характеристика 7
1.3 Гидрологический режим 8
1.3.1 Течения 9
1.3.2 Термохалинная структура 11
1.3.3 Ледовая обстановка 15
1.4 Условия формирования первичной продукции 17
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 20
2.1 База данных морской службы Copernicus 20
2.2 Методика выполнения работы 24
2.2.1 Кросс-корреляционный анализ 27
2.2.2 Кластерный анализ 29
3 АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРВИЧНОЙ ПРОДУКЦИИ 33
3.1 Сезонная изменчивость температуры воды в Японском море .... 33
3.2 Сезонная изменчивость концентрации хлорофилла-а в Японском
море 36
3.3 Внутригодовая изменчивость течений в Японском море 39
3.4 Районирование взаимосвязи распределения хлорофилла-а с
распределением температуры воды и течений 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
В настоящее время по всему миру наблюдается повышенный интерес к изучению океанов и морей, их экосистем и связанных с ними процессов. Более того, как показывают последние исследования, океаны играют ключевую роль в сохранении стабильного климата и обеспечении продовольственной безопасности нашей планеты. Текущая ситуация в различных частях акватории Японского моря привела к необходимости мониторинга и анализа важнейших параметров экологического состояния морской среды.
Одной из основных характеристик акваторий является исследование изменения характеристик первичной продукции в пространстве и времени, что в свою очередь связано с решением основополагающих проблем в области экологии, океанологии и биогеохимии океана.
Первичная продукция - процесс создания органического вещества из неорганических соединений, осуществляемый фитопланктоном в период фотосинтеза при участии такого зелёного пигмента, как хлорофилл. Оценка его величины является основополагающей в анализе биопродуктивности вод, поскольку именно фитопланктон обуславливает функционирование и продукцию высших трофических звеньев экосистемы моря, а также играет важнейшую роль в циклах кислорода и углерода.
Говоря о жизнедеятельности фитопланктона, следует учесть, что для него свойственна высокая степень неоднородности в пространстве, которая зависит от биологических особенностей функционирования и влияния внешних факторов. Например, температуры, скоростей течений, освещённости, состава воды и ряд других параметров.
Задача исследования и оценки объёма биологической продуктивности водоёмов на сегодняшний день весьма актуальна. Её решение позволит выявить общую картину о состоянии экологической ситуации в исследуемом районе.
В связи с этим первостепенной проблемой на сегодняшний день является анализ и оценка экосистемы водного объекта и дальнейшее поддержание его существования в долгосрочной перспективе. Для этого необходимы особые методы получения данных, охватывающие большую площадь поверхности и обрабатывающие колоссальные массивы данных за единицу времени. К таким методам относится дистанционное зондирование Земли. Искусственные спутники, на борту которых установлен ряд датчиков, в том числе и спектрорадиометр, с их помощью способны получать информацию, обрабатывать и хранить её в общей базе данных. Для исследователя подобная информация служит основой в дальнейшем изучении, так как это позволяет определить межгодовую динамику фитопланктона, учитывая при этом сезонный и годовой ход, а также региональные особенности выбранной акватории.
Цель работы заключается в выявлении взаимосвязи хлорофилла-а между динамикой температуры воды и течениями в Японском море.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Сформировать базу данных за 20 летний период по распределению температуры воды, хлорофилла-а, скоростей течений в Японском море, используя базы данных реанализа Copernicus.
2. Проанализировать межгодовую изменчивость характеристик температуры воды, хлорофилла-а, скоростей течений.
Оценить пространственно-временное распределение взаимосвязи температуры воды, хлорофилла-а, скоростей течений.
В ходе проделанной работы была рассмотрена межгодовая динамика биологической продуктивности Японского моря и сделаны основные выводы.
1. По данным реанализа морской службы Copernicus были построены карты распределения температуры воды, хлорофилла-а, скорости течений и их направлений для всей акватории Японского моря в пределах 40 метрового поверхностного слоя. Отмечено, что фитопланктон наиболее активен весной и осенью в периоды максимальной его вегетации, что связано с воздействием комплексного влияния факторов, таких как наличие биогенов, освещённости, а также температуры воды и течений.
2. Для четырёх классов рассчитаны описательные статистики и построены корреляционные матрицы. Выделены значимые коэффициенты каждого класса (1 класс - обратная связь между температурой и течениями; 2 класс - прямая связь между течениями и фитопланктоном; 3 класс - обратная связь между температурой и фитопланктоном; температурой и течениями, а прямая между фитопланктоном и течениями; 4 класс - обратная связь между температурой и фитопланктоном; течениями и фитопланктоном).
3. Кросс-корреляционный анализ показал, что связь между всеми характеристиками склонна запаздывать через разные промежутки времени, в зависимости от влияющего параметра.
4. На основе кластерного анализа проводилось районирование акватории Японского моря по 4-м классам. Определены зоны и особенности их пространственно-временного распространения.
Таким образом, работа даёт некоторое представление о динамике межгодовой изменчивости фитопланктона в поверхностном и нижележащих слоях, а также его взаимосвязях с температурой воды и течениями в различные времена года. В рамках работы все поставленные цели и задачи были выполнены.
