Изучение поверхности океана из космоса, страница 8

Значительное скопление в поверхностном слое мельчайших морских организмов вызывает изменение его окраски, которое называют цветением моря. Часто наблюдается обильное цветение воды за счет развития фитопланктона, когда концентрация популяции достигает 10⁸-10¹⁰ клеток в 1 л. Наблюдается цветение в виде обширных пятен или полос большой протяженности, часто хорошо видимых из космоса, и бывает красного, коричневого, желтого, молочно-белого и др. цветов.

Периодически прибрежные воды Норвегии в Норвежском и Баренцевом морях приобретают меловой или молочно-зеленоватый цвет благодаря вспышке развития кокколитофорид (Coccolithus huxleyi).

При цветении динофлагеллят цвет воды становится ржаво-красным («красный прилив»).

Во время роста, а также при разложении фитопланктон выделяет различные органические вещества, которые всплывают на поверхность и образуют тонкие биогенные пленки, состоящие из высокомолекулярных органических соединений. Эти пленки скапливаются в зонах конвергенции морских течений, вихрей, внутренних волн и визуализируют эти явления для наблюдателя.

Применение дистанционного зондирования для оценки концентрации фитопланктона в верхнем слое океана и его первичной продуктивности основано на оптических свойствах пигмента фитопланктона. Известно, что пигмент фитопланктона поглощает энергию преимущественно в голубой и красной зонах спектра и отражает в зеленой. Таким образом, существует определенное соотношение между спектральным отражением поверхностного слоя океана и содержанием в нем пигментов фитопланктона. Соотношение яркости в голубой и зеленой спектральных зонах и определяет цвет воды ("цветовой индекс").

На основании полученных insitu количественных зависимостей цветового индекса от концентрации фитопланктона  и определяют содержание фотосинтезирующего пигмента (хлорофилла – зеленого пигмента растительных клеток, играющего основную роль в фотосинтезе).

История. Впервые данные о цвете океана были получены при помощи сканера цвета моря CZCS (Coastal Zone Color Scanner), который был установлен на спутнике Nimbus-7. Съемка проводилась с 1978 по 1986 гг., сканер CZCS поставлял регулярные данные о цвете океана в 6 каналах видимой и ближней инфракрасной частях спектра с разрешением около 1 км. Хотя эксперимент по съемке цвета океана при помощи сканера CZCS планировался на один год, успешная работа аппаратуры и разработанные алгоритмы обработки получаемой информации позволили получить большой массив данных (http://disc.gsfc.nasa.gov/data/datapool/CZCS/index.html) о распределении и первичной продукции океана за несколько лет. В Университете Майами и Годдардовском центре космических полетов НАСА были разработаны методы создания по данным такой съемки глобальных и региональных карт концентрации фитопланктона. В результате был создан атлас "Ocean Color from Space" (Цвет океана из космоса), где собраны глобальные и региональные разновременные карты цвета океана, характеризующие распределение концентрации хлорофилла в различных районах Мирового океана. 

На карте цветового индекса хорошо прослеживаются главные черты распределения фитопланктона в Мировом океане - его концентрация в более холодных прибрежных шельфовых водах (желто-оранжево-красные цвета) и в районах подъема холодных глубинных вод (апвеллингов) при относительной бедности вод открытого океана и наличии "океанических пустынь" в тропических и субтропических широтах (сине-фиолетовые цвета). Увеличение концентрации фитопланктона в экваториальных водах  Атлантического и Тихого океанов в октябре-декабре (голубая полоса), как правило, приурочено к зонам апвеллинга.

 С 1986 по 1996 регулярные данные о цвете океана практически не получали в связи с отсутствием подходящих спутников и сенсоров.

 После запуска сенсоров MOS/IRS P3 (Индия), OCTS и POLDER/ADEOS (Япония) в 1996 г. данные о цвете океана вновь стали доступны, а с 1997 г. регулярно поступают снимки  с регистратора SeaWiFS спутника Seastar.