Учет влияния распространения речного стока при модификации алгоритма для оценки концентрации хлорофилла в Карском море

Одной из важных характеристик, в том числе и для мониторинга изменения климата, является концентрация хлорофилла, распределения которой можно оценить с помощью дистанционных методов. Важной особенностью Карского моря является сильное влияние речного стока на поверхностный слой воды, в результате которого значительную часть акватории занимают опресненные воды (Зацепин и др., 2010), характеризуемые высоким содержанием окрашенного растворенного органического вещества ОРОВ (Glukhovets et al., 2020). Эта особенность приводит к существенному завышению результатов оценки концентрации хлорофилла (Хл) по данным спутниковых сканеров цвета, обрабатываемых с использованием стандартных биооптических алгоритмов. Такие алгоритмы разрабатывались для вод открытого океана, где содержание ОРОВ связано с концентрацией Хл (воды первого оптического типа). Для более точной оценки концентрации Хл в Карском море в Лаборатории оптики океана Института океанологии РАН на основе экспедиционных данных созданы и верифицированы региональные алгоритмы. Описание алгоритмов и результаты их применения представлены в Атласе биооптических характеристик Лаборатории оптики океана ИО РАН (optics.ocean.ru). В 2024 г. была выполнена модификация регионального алгоритма для оценки концентрации Хл в Карском море (Vazyulya et al., 2024). Кроме новой более точной формулы К24 в работе предложены сезонные версии алгоритма (июнь-июль, август-сентябрь).
В данной работе выполнен анализ связи между величинами in situ Хл и индекса цвета по спутниковым данным в зависимости от места проведения измерений (в области с поверхностным опресненным слоем (ПОС) или вне её). Для этого проведено разделение массива данных в зависимости от значения показателя поглощения желтым веществом (ag): случаю ag > 0,3 м^-1 соответствуют воды ПОС, при ag < 0,3 м^-1 считается, что влияние речного стока отсутствует. Найдено 44 пары данных in situ – спутник (MODIS-Aqua) вне области поверхностного опресненного слоя и 28 пар данных внутри этого слоя. Выявлено, что внутри ПОС связь между двумя массивами данных in situ – спутник характеризуется более высокими значениями коэффициента детерминации, чем вне ПОС. Это позволило получить формулу для расчета концентрации хлорофилла внутри ПОС. По сравнению с общим алгоритмом К24, разработанным для всей акватории Карского моря, применение нового позволяет снизить относительную ошибку с 60 до 40%. При этом использование полученной формулы вне ПОС не приводит к увеличению точности оценки концентрации Хл.
Поскольку ПОС занимает значительную часть акватории Карского моря, использование специального более точного алгоритма для оценки концентрации Хл позволит точнее оценивать Хл по спутниковым данным в этом море.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИО РАН по теме № FMWE-2024-0015.