Модернизация спутниковых моделей первичной продукции морского фитопланктона: 2019 г. этап 2

Project: Grant fulfilmentGrant stage fulfilment

Project Details

Description

Чистая продукция планктона (сообщества) и первичная продукция фитопланктона – одни из основных параметров, характеризующие углеродный и кислородный циклы в Мировом океане. Их дистанционная оценка необходима для понимания процессов на региональных масштабах. Целью Проекта являлась разработка и усовершенствование новых методов восстановления первичной продукции с помощью спутниковых данных. Для этого: 1) предложены новые методы восстановления первичной продукции фитопланктона с помощью спутниковых моделей (на примере северо-восточной части Атлантического океана); 2) предложен комплексный алгоритм оценки точности спутниковых моделей; 3) выявлены и проанализированы ошибки восстановления первичной продукции фитопланктона с помощью спутниковых моделей (на примере западной части Японского моря); 4) проанализирована связь между чистой продукцией планктона (или сообщества) и чистой первичной продукцией фитопланктона, а также другими факторами среды (концентрация хлорофилла-а, температуры поверхности океана, фотосинтетически-активная радиация) на примере Атлантического океана; 5) разработан новый эмпирический региональный алгоритм восстановления чистой продукции планктона (сообщества) с использованием спутниковых данных для Атлантического океана.

Key findings for the project

В рамках реализации Проекта получены следующие основные результаты:
1. Предложены новые методы восстановления первичной продукции фитопланктона (ПП) с помощью спутниковых моделей: VGPM, PSM и Aph-PP как с учётом фотоингибирования, так и без него.
2. Проведена статистическая оценка точности рассматриваемых моделей в различных биогеографических провинциях северо-восточной части Атлантического океана в различные сезоны (летний и осенний).
3. Проанализирована чувствительность рассматриваемых моделей ПП к изменчивости входящих в них параметров и оценён вклад каждого параметра в общую ошибку восстановления ПП (на примере северо-восточной части Атлантического океана). Основными параметрами рассматриваемых моделей, определяющими ошибки восстановления, в порядке убывания значимости можно назвать:
- параметры, восстановленные из спутниковых данных цвета океана - концентрация хлорофилла-а, коэффициент абсорбции фитопланктона;
- параметры, отражающие фотоадаптивные свойства фитопланктона – удельная максимальная (и/или оптимальная) скорость фотосинтеза, квантовый выход фотосинтеза;
- параметр, отражающий биооптические свойства морской среды и условия распространения света в воде – коэффициент диффузного ослабления солнечного света.
4. Выявлены и проанализированы основные причины ошибок спутниковых моделей, ограничивающих возможности восстановлении ПП (на примере западной части Японского моря):
- ошибки в восстановлении биооптического индекса моделей из спутниковых данных цвета океана;
- неспособность интегральных спутниковых моделей учитывать вертикальное распределение хлорофилла «а» и корректно оценивать его общее содержание в эвфотической зоне в стратифицированных водах;
- ошибки в определении ассимиляционного числа - одного из главных фотосинтетических параметров световой функции моделей, характеризующего фотоадаптивные свойства фитопланктонных сообществ, участвующих в синтезе органических соединений.
5. Проанализирована связь между чистой продукцией планктона (или сообщества) (ЧПС) и ПП (модельные и судовые оценки), а также спутниковыми оценками концентрации хлорофилла-а, коэффициента затухания света на длине волы 490 нм, температуры поверхности океана, фотосинтетически-активной радиации в терминах их парной корреляции для имеющейся выборки станций в 8 биогеографических провинциях Атлантического океана за период 1998-2019 гг. Наиболее репрезентативная связь выявлена между ЧПС и ПП. Именно этот параметр и был выбран для разработки регионального алгоритма восстановления ЧПС. Связь между ЧПС и температурой поверхности океана умеренная, зависимость обратная. Для остальных параметров коэффициент корреляции не превышает 0.3. Обратная связь наблюдается так же с фотосинтетически-активной радиацией.
6. Разработан новый эмпирический региональный алгоритм восстановления ЧПС как функции ПП с использованием спутниковых данных для Атлантического океана. Алгоритм является частью программы ЭВМ «Программа для расчёта пространственного распределения первичной продукции планктона для Атлантического океана с использованием нового регионального алгоритма» (ASDncp), которая предназначена для восстановления ЧПС и визуализации её пространственной изменчивости (более подробно в разделе Методы и подходы). Программа зарегистрирована в РОСПАТЕНТе.

Academic ownership of participants (text description)

Лобанова П.В. - 70%
Колдунов А.В. - 30%

Transfer of the full copy of the report to third parties for non-commercial use: permitted/not permitted

не разрешается

Check of the report for improper borrowing in external sources (plagiarism): permitted/not permitted

разрешается
AcronymRFBR_mol_a_2018 - 2
StatusFinished
Effective start/end date2/07/1910/03/20