WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ШТРАЙХЕРТ ЕЛЕНА АРКАДЬЕВНА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ХЛОРОФИЛЛА-А В ЯПОНСКОМ И ОХОТСКОМ МОРЯХ ПО СПУТНИКОВЫМ И СУДОВЫМ ДАННЫМ Специальность 25.00.28 – океанология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата географических наук

Владивосток – 2007 2

Работа выполнена в Тихоокеанском океанологическом институте им. В.И.Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук.

Научный консультант: кандидат биологических наук, доцент Захарков Сергей Петрович

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор Плотников Владимир Викторович кандидат физико-математических наук Буренков Владимир Иванович

Ведущая организация: Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр

Защита диссертации состоится “ 24 “ мая 2007 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 005.017.02 в Тихоокеанском океанологическом институте им. В.И. Ильичева ДВО РАН по адресу: 690041, г. Владивосток, ул.

Балтийская, 43.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичева ДВО РАН.

Автореферат разослан “ 18 “ апреля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 005.017.02 кандидат географических наук Храпченков Ф.Ф.

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Актуальность темы определяется необходимостью изучения биопродуктивности морей Дальневосточного региона на основе площадных серий наблюдений. Концентрация хлорофилла-а является одной из важнейших биопродукционных характеристик водного бассейна. Хлорофилл-а - это пигмент, который присутствует во всех зелёных растениях, в частности, в фитопланктоне.

Содержание хлорофилла-а в воде может служить показателем гидрологических особенностей водоёма. Фитопланктон является одним из первых звеньев трофической цепи экосистемы и, следовательно, служит показателем биопродуктивности промежуточных звеньев, например, численности промысловой рыбы. Определение биопродуктивности водоёмов при помощи методов, основанных на взятии дискретных проб, затруднительно из-за малой статистической достоверности получаемого экспериментального материала.

Глобальную информацию о распределении хлорофилла-а в приповерхностном слое вод можно получить, используя спутниковые данные о цвете океана. Получение этих данных основано на регистрации изменения спектров излучения моря, прошедшего через толщу воды и испытавшего на себе воздействие различного рода частиц органического и неорганического происхождения. Большое преимущество спутникового зондирования по сравнению со всегда немногочисленными трудоемкими и дорогими натурными океанологическими наблюдениями заключается в оперативности и регулярности получаемой информации. Спутниковые измерения служат основой для построения длительных временных рядов концентрации хлорофилла-а. В изучаемой акватории эти данные позволяют исследовать особенности синоптической и сезонной изменчивости этой характеристики. Содержание хлорофилла-а отражает гидрологическое состояние водного бассейна.

При изучении динамики распределения хлорофилла-а в океане могут быть использованы относительные оценки его содержания. Исследования в этом случае носят качественный характер. Для оценки первичной продукции водоёма необходимо знать абсолютные значения концентрации хлорофилла-а. Из-за региональной специфики вод спутниковые оценки концентрации хлорофилла-а могут сильно отличаться от реальных значений, особенно в прибрежных районах.

Погрешность спутниковых оценок зависит от таких факторов как состояние атмосферы (например, количество и состав аэрозоля, дымка, вариации содержания озона), присутствие в воде оптически активных компонент (взвеси терригенного и органического происхождения, растворённой органики). Поэтому необходима верификация и региональная коррекция полученных по общему алгоритму оценок концентрации хлорофилла-а по сопряженным во времени и в пространстве спутниковым и судовым данным.

Цель и задачи работы Целью работы является выявление особенностей распределения хлорофиллаа, в частности, его временных и пространственных закономерностей в Японском и Охотском морях; верификация и коррекция спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а.

В связи с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Изучение распределения хлорофилла-а в водах Охотского и Японского морей, в частности, в зал. Петра Великого по спутниковым и судовым данным;

2. Верификация спутниковых оценок концентрации хлорофилла-a на основе сравнения c судовыми данными;

3. Получение уравнений коррекции спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а;

4. Коррекция спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а в Японском и Охотском морях с учётом их региональных особенностей.

Обоснованность результатов Достоверность полученных результатов определяется:

- судовыми оценками концентрации хлорофилла-a, полученными в рейсах 19992004 гг., точностью экстрактного спектрофотометрического метода, при помощи которого они были получены, и количеством больших объёмов выполненных наблюдений;

- используемыми в работе методами определения характера взаимосвязи судовых данных со спутниковыми, полученными из центра хранения и обработки спутниковой информации центра космических полётов им. Годдарда Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA);

- хорошим согласием откорректированных спутниковых оценок концентрации хлорофилла-a с судовыми данными.

Научная новизна результатов Впервые для зал. Петра Великого Японского моря по спутниковым среднемесячным данным оценен годовой ход концентрации хлорофилла-а.

Выполнены оценки влияния ветрового апвеллинга на развитие фитопланктона в зал. Петра Великого. На основе экспедиционных данных установлено повышенное содержание хлорофилла-а вдоль свала глубин у восточной части о. Сахалин.

Предложен механизм, объясняющий эти повышенные значения. Произведены квазисинхронные спутниковые и судовые измерения концентрации хлорофилла-a для районов дальневосточных морей России. Оценены ошибки оценки концентрации хлорофилла-а по спутниковым измерениям цвета океана в Японском море и у о. Сахалин в Охотском море. Получены уравнения, связывающие спутниковые и судовые оценки концентрации хлорофилла-а. На основе этих уравнений проведена коррекция спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а.

Научная и практическая ценность Результаты и выводы диссертации могут быть использованы:

- при изучении гидробиологических процессов в дальневосточных морях России;

- при планировании и проведении мониторинга экологического состояния этих морей;

- для оценки их промыслового потенциала в интересах рыбохозяйственных организаций.

Положения, выносимые на защиту 1.а) Показано, что в сентябре-ноябре в зал. Петра Великого наблюдается увеличение концентрации хлорофилла-а, которое в сентябре-октябре вызвано апвеллингом прибрежных вод, а в ноябре – термической конвекцией.

б) Показано, что в водах у восточного побережья о. Сахалин максимальные концентрации хлорофилла-а наблюдаются над свалом глубин. Выход галоклина на поверхность, зарегистрированный при судовых измерениях у м. Терпения в 1999 и 2000 гг., сопровождался максимумом концентрации хлорофилла-а, вызванным приливным перемешиванием.

2) Установлено, что в Охотском море у северо-восточного побережья о. Сахалин, в северо-западной части Японского моря и особенно в зал. Петра Великого спутниковые оценки концентрации хлорофилла-а, как правило, завышены в 1,5 и более раз по сравнению с судовыми. В некоторых случаях они ниже судовых.

3) Показано, что коррекция спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а может быть осуществлена с помощью полученных в работе линейных уравнений, параметры которых были рассчитаны для исследуемых акваторий с учетом наблюдаемой сезонной изменчивости и физико-географических особенностей.

Апробация работы Результаты исследований были представлены на российских и международных конференциях по физике и океанологии. В том числе на:

региональной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных по физике (ДВГУ, Владивосток, 2000 г.); молодёжной конференции ТОИ ДВО РАН по океанологии (Владивосток, 2001 г.); Annual Meetings of North Pacific Marine Science Organization PICES: PICES-99 (Vladivostok, Russia, 1999 г.); PICES-2001 (Victoria, Canada, 2001 г.); PICES-2003 (Vladivostok, Russia, 2003 г.); PICES-(Vladivostok, Russia, 2005 г.); International Symposium on Oceanography of the East Asian Marginal Seas: CREAMS-2000 (Vladivostok, Russia, 2000 г.); International Symposium “Atmospheric and ocean optics. Atmospheric physics” (Irkutsk, Russia, 2001 г.); International Conference “Current problems in optics of natural waters” (St.

Petersburg, Russia, 2001 г.); International Pan Ocean Remote Sensing Conference:

PORSEC (Bali, Indonesia, 2002 г.). Результаты диссертации докладывались также на океанологических семинарах, проводимых в ТОИ ДВО РАН.

Публикации По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 12 статей и 4 тезисов докладов, указанных в конце реферата.

Структура и объём работы Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и приложения. Она содержит 140 страниц печатного текста, в том числе 48 рисунков, 15 таблиц;

библиография включает 160 наименований.

Личный вклад автора Все результаты, включённые в диссертацию, получены автором самостоятельно или на равных правах с соавторами. Автор принимала непосредственное участие на всех этапах проведённого исследования, включая разработку методики обработки спутниковых данных, обработку спутниковых и экспериментальных судовых данных, анализ полученных результатов. Вклад автора был, как правило, определяющим при получении судовых данных, разработке методики обработки спутниковых данных, написании большинства докладов и статей. Автор принимала непосредственное участие в отборе проб воды для определения пигментов фитопланктона в экспедициях в зал. Петра Великого (НИС “Луговое” (23.11-02.12.1999 г., 03.03-11.03.2000 г.)), в северо-западной части Японского моря (НИС “Павел Гордиенко” (14.04-23.04.1999 г.)), в Охотском море (НИС “Профессор Гагаринский” (02.06-16.06.2000 г.)). Кроме того, автор самостоятельно определяла пигменты фитопланктона практически во всех рейсах, упомянутых в диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются цели и задачи исследования. Показана их научная новизна и практическая ценность, формулируются положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится обзор литературы по изучению распределения хлорофилла-а в Японском и Охотском морях, как по судовым, так и спутниковым данным. Изложена суть метода спутниковых измерений концентрации хлорофилла-а Приводятся сложившиеся представления о специфике ошибок спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а.

В разделе 1.1 приводится сложившееся по судовым наблюдениям представление о распределении хлорофилла-а в Японском и Охотском море.

Приводятся сведения о временном и пространственном распределении пигмента в указанных выше районах.

Раздел 1.2 посвящён освещению метода оценки концентрации хлорофилла-а по спутниковым данным. Раздел разделён на три подраздела. В разделе 1.2.изложена суть спутникового метода определения концентрации хлорофилла-а в приповерхностном слое вод. В этом разделе приводится обзор работ по исследованию корреляционной связи между концентрацией хлорофилла-а и формой спектра яркости моря, оптических свойств морской воды. В разделе 1.2.приводятся сведения о существующих биооптических алгоритмах расчёта концентрации хлорофилла-а по спутниковым данным коэффициента яркости моря в определённых спектральных каналах. В этом и предыдущем разделах также обосновывается необходимость коррекции спутниковых оценок концентрации хлоророфилла-а, связанных с региональной спецификой вод. В разделе 1.2.приводится список спутников, предназначенных для регистрации данных по цвету океана. Также приводятся сведения о сканере цвета SeaWiFS и спутнике OrbView2, на котором он находится. Спутниковые оценки концентрации хлорофилла-а указанного сканера были использованы в данной работе.

Раздел 1.3 посвящён рассмотрению работ, направленных на изучение динамических процессов в распределении хлорофилла-а, связанных с некоторыми океанологическими и метеорологическими явлениями (апвеллинги, конвективное перемешивание воды, фронты, вихри, речной сток, тайфуны). Приводятся работы по анализу сезонной изменчивости концентрации хлорофилла-а в исследуемых районах. В статьях рассматриваются механизмы, определяющие пространственное и временное распределение хлорофилла-а. При анализе этой литературы был сделан вывод, что для Японского моря слабоизученной остаётся изменчивость концентрации хлорофилла-а в северном, северо-западном районе. В Охотском море как основной механизм, приводящий к изменчивости концентрации хлорофилппа-а, рассмотрено таяние льда. Однако не встречено работ по исследованию особенностей распределения хлорофилла-а, вызванного влиянием других факторов, по спутниковым данным.

В разделе 1.4 дан обзор работ, посвящённых сравнительному анализу спутниковых и судовых оценок концентрации хлорофилла-а, верификации и коррекции последних, выделению структурных особенностей биооптических характеристик в верхнем слое океана. На основе проанализированных работ сделано заключение, что в северо-западной части Японского моря систематических одновременных спутниковых и судовых измерений концентрации хлорофилла-а не проводилось. Охотское море является более сложным с точки зрения динамики водных масс и для получения корректирующих спутниковые оценки уравнений необходимо деление Охотского моря на большее количество районов, в которых наблюдаются квазиоднородные оптические структуры.

Вторая глава посвящена главным образом разработке подхода обработки спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а для их верификации и коррекции. Приводится описание используемых в данной работе данных и представлены методики их получения.

Pages:     || 2 | 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.