Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Содержание хлорофилла-в японском и охотском морях (литературный обзор) 10
1.1. Распределение хлорофилла-а по судовым данным 10
1.2. Оценка концентрации хлорофилла-а по спутниковым данным 12
1.2.1. Метод пассивного дистанционного зондирования океана в оптическом диапазоне спектра 12
1.2.2. Алгоритмы расчёта концентрации хлорофилла-а по спутниковым данным о цвете воды 18
1.2.3. Спутниковые наблюдения за цветом океана 22
1.3. Использование спутниковых данных по цвету вод для изучения пространственно-временного распределения хлорофилла-а 24
1.4. Верификация и коррекция спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а 28
ГЛАВА 2. Данные и методы их обработки 33
2.1. Данные натурных измерений 33
2.1.1. Определение концентрации хлорофилла-а 34
2.1.2. Определение прозрачности по глубине видимости диска Секки 36
2.1.3. Определение взвеси 36
2.2. Спутниковые данные 37
2.3. Оценка интенсивности апвеллинга 38
2.4. Верификация и коррекция спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а 39
ГЛАВА 3. Анализ распределения хлорофилла-Л по спутниковым и судовым данным
3.1. Распределение хлорофилла-а по спутниковым и судовым данным в Японском море 46
3.2. Влияние ветрового апвеллинга и термической конвекции воды на концентрацию хлорофилла-а в заливе Петра Великого 60
3.3. Распределение хлорофилла-а по спутниковым и судовым данным в Охотском море 70
3.4. Влияние приливного перемешивания воды и течения Соя на распределение хлорофилла-а в Охогском море 79
3.5. Обобщение материала, представленногго в главе 3 83
ГЛАВА 4. Верификация и региональная коррекция спутниковых оценок концентрации хлорофилла
4.1. Японское море
4.2. Северо-западная часть Японского моря
4.3. Залив Петра Великого
4.3.1. Ноябрь -декабрь 1999 г.
4.3.2. Март 2000 г.
4.4. Северо-западная часть Охотского моря
4.5. К вопросу об ошибке коррекции спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а
4.6. Обобщение содержания главы 4
Заключение
Литература
- Метод пассивного дистанционного зондирования океана в оптическом диапазоне спектра
- Определение прозрачности по глубине видимости диска Секки
- Влияние ветрового апвеллинга и термической конвекции воды на концентрацию хлорофилла-а в заливе Петра Великого
- Северо-западная часть Японского моря
Введение к работе
Актуальность темы определяется необходимостью изучения биопродуктивности морей дальневосточного региона России. Концентрация хлорофилла-я является одной из важнейших биопродукционных характеристик водного бассейна. Хлорофилл-я - это пигмент, который присутствует во всех зелёных растениях, в частности, в фитопланктоне. Содержание хлорофилла-я в воде может служить показателем гидрологических особенностей водоёма. Фитопланктон является первым звеном трофической цепи и, следовательно, определяет биопродуктивность всей экосистемы Мирового океана. Определение биопродуктивности водоёмов при помощи методов, основанных на взятии дискретных проб, затруднительно. Пространственный и временной охват наблюдений, доступных для дискретных методов, не позволяет получить детальную информацию об океанологических процессах в обширных акваториях. Более полную информацию о распределении хлорофилла-я и других параметров в приповерхностном слое вод можно получить, используя спутниковые наблюдения. Оценка концентрации хлорофилла-а из космоса основана на измерении спектра уходящего излучения Земли на верхней границе атмосферы. Составляющая спектра этого излучения -восходящее излучение моря. Оно зависит от концентрации хлорофилла-а, а также от концентрации, распределения по размерам и состава частиц органического и неорганического происхождения. Взаимодействие восходящего излучения моря с атмосферой существенно усложняет определение концентрации хлорофилла-я. Тем не менее, спутниковые измерения служат основой для построения длительных временных рядов концентрации хлорофилла-а, позволяют исследовать её синоптическую и сезонную изменчивость. В работе для исследования концентрации хлорофилла-а использовались данные, полученные датчиком цвета океана SeaWiFS со спутника OrbView-2 и спектрорадиометром MODIS со спутников Terra и Aqua. Для интерпретации результатов привлекались поля ТПО, восстановленные из измерений радиометра AVHRR со спутников серии NOAA, и поля приводного ветра, найденные по наблюдениям скаттерометра SeaWinds со спутника QuikSCAT.
Для оценки первичной продукции водоёма необходимо знать значения концентрации хлорофилла-я с минимальными погрешностями. Решение этой задачи сопряжено со значительными трудностями, так как точность спутниковых оценок концентрации хлорофилла-я, особенно в прибрежных районах, мала. Погрешность спутниковых оценок зависит от таких факторов как состояние атмосферы (количества и состава аэрозоля, наличия дымки, вариаций содержания озона и др.), присутствие в воде оптически активных компонент (взвесь терригенного и органического происхождения, растворённая органика) и их вертикального распределения в приповерхностном слое. Для снижения погрешности необходима верификация и региональная коррекция спутниковых оценок по судовым подспутниковым измерениям.
Целью работы является выявление временных и пространственных закономерностей распределения хлорофилла-а в отдельных районах Японского и Охотского морей; верификация и коррекция спутниковых оценок концентрации хлорофилла-я.
В связи с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Проведение судовых измерений концентрации хлорофилла-я и формирование на их основе массива сопряженных судовых и спутниковых данных.
2. Изучение изменчивости распределения хлорофилла-я в водах Охотского и Японского морей, в частности, в зал. Петра Великого.
3. Исследование изменчивости концентрации хлорофилла-я, обусловленной океанологическими процессами.
4. Верификация и коррекция спутниковых оценок концентрации хлорофилла-я по судовым данным. Обоснованность и достоверность полученных результатов определяются:
точностью экстрактного спектрофотометрического метода, при помощи которого были получены судовые оценки концентрации хлорофилла-а в рейсах 1999-2004 гг., и большим количеством выполненных наблюдений;
- достоверностью спутниковых данных, полученных из международного центра хранения и обработки спутниковой информации по цвету океана при Центре космических полётов им. Годцарда в НАСА (NASA GSFC), и используемыми в работе методами обработки этих данных;
большим объёмом сопряжённых спутниковых и судовых данных о концентрации хлорофилла-а, полученных в различных физико-географических условиях.
Научная новизна состоит в:
формировании большого массива судовых измерений и спутниковых данных по концентрации хлорофилла-а;
выявлении максимумов концентрации хлорофилла-а в холодном секторе Японского моря и заливе Петра Великого, приходящихся на апрель-май и ноябрь;
обнаружении связи между скоростью, направлением ветра и концентрацией хлорофилла-а в осенний период в заливе Петра Великого;
выявлении максимумов концентрации хлорофилла-а, усреднённых для всего Охотского моря, приходящихся на май-июнь и сентябрь-октябрь, а также для акваторий, прилегающих к северо-восточному и юго-восточному побережью о. Сахалин, отмечаемых в июне и в сентябре-октябре и в мае и в октябре, соответственно; выявлении возможной причины резких межгодовых различий концентрации хлорофилла-а в районе у северо-восточного побережья о. Сахалин;
- обосновании необходимости региональной и сезонной коррекции спутниковых оценок концентрации хлорофилла-я в Японском и Охотском морях и в получении уравнений коррекции на основе судовых измерений.
Научная и практическая значимость: 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 биопродуктивности северо-западной части Японского моря.
Положения, выносимые на защиту:
- в результате анализа сезонного хода концентрации хлорофилла-а в Японском море за 1999-2003 гг. показано, что в холодном секторе моря и, в частности, в зал. Петра Великого наблюдаются максимумы, в апреле-мае и в ноябре;
- изменение концентрации хлорофилла-я в осенний период в зал. Петра Великого обусловлено ветровым апвеллингом и термической конвекцией;
- в усреднённых по акватории Охотского моря значениях средней за месяц концентрации хлорофилла-а, выявлен максимумы в мае-июне и в сентябре-октябре;
- у северо-восточного побережья о. Сахалин максимумы концентрации хлорофилла-я наступают в июне и в сентябре, а в районе у юго-восточного побережья острова - в мае и в октябре;
- у северо-восточного побережья о. Сахалин, в северо-западной части Японского моря и, особенно, в зал. Петра Великого спутниковые оценки концентрации хлорофилла-а в большинстве случаев превышают судовые измерения в 1,5 раза и более;
спутниковые оценки концентрации хлорофилла-а могут быть скорректированы по полученным в работе линейным уравнениям, параметры которых были рассчитаны с учетом сезонной изменчивости и физико-географических особенностей.
Апробация работы. Результаты і сследований были представлены на следующих российских и международных конференциях: региональная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных по физике (ДВГУ, Владивосток, 2000); молодёжная конференция ТОЙ ДВО РАН по океанологии (Владивосток, 2001); Annual Meetings of North Pacific Marine Science Organization PICES: PICES-99 (Vladivostok, Russia, 1999); PICES-2001 (Victoria, Canada, 2001); PICES-2003 (Vladivostok, Russia, 2003); PICES-2005 (Vladivostok, Russia, 2005); International Symposium on Oceanography of the East Asian Marginal Seas: CREAMS-2000 (Vladivostok, Russia, 2000); International Symposium "Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics" (Irkutsk, Russia, 2001); International Conference "Current Problems in Optics of Natural Waters" (St. Petersburg, Russia, 2001); International Pan Ocean Remote Sensing Conference: PORSEC (Bali, Indonesia, 2002). Результаты диссертации докладывались также на океанологических семинарах ТОЙ ДВО РАН.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, из которых 3 - в журналах из списка ВАК. Список научных работ приведён в конце автореферата.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и приложения. Она содержит 160 страниц печатного текста, в том числе 48 иллюстраций, 15 таблиц; библиография включает 161 наименование.
Метод пассивного дистанционного зондирования океана в оптическом диапазоне спектра
Преимущество дистанционной регистрации спектра яркости моря состоит в том, что наблюдения со спутника дают возможность производить многократный обзор обширных районов океана. Однако возможность проведения оптических измерений ограничена из-за: - влияния облачного покрова; - поглощения и рассеяния восходящего излучения моря в атмосфере. Существенным ограничением является и то, что для зондирования доступен только приповерхностный слой океана. В работе Н. Гордона и др. (Gordon et al., 1975) установлено, что восходящее излучение моря может дать информацию лишь о верхнем слое воды, составляющем 20-25% от глубины эвфотической зоны (для глубины эвфотической зоны равной.примерно 50 м этот слой воды составляет около 10 м (рис. 1.1);
Свет может распространяться различными путями до того, как он достигнет спутникового датчика. Поэтому яркость излучения (Е), измеряемая с искусственного спутника Земли (ИСЗ), может быть представлена в виде суммы: U M omP- , (1.1) где ED - яркость излучения, рассеянного и поглощённого в атмосфере; Ем- яркость сигнала, идущего из глубин моря (полезный сигнал); Еотр — яркость сигнала, отражённого от волнующейся морской поверхности.
Проходя через атмосферу, свет рассеивается и поглощается молекулами воздуха и аэрозольными частицами (рис. 1.1). На более низких высотах атмосферы преобладает рассеяние Ми. Рассеянием Ми называется рассеяние света частицами, радиус которых превышает 0,03 длины волн падающего света. Релеевское рассеяние простирается до больших высот. Ре-леевским называется рассеяние молекулами воздуха (Мак-Картни,1979). На поглощение света оказывают влияние атмосферные газы: водяной пар, озон, двуокись углерода, оксид азота, метан, кислород. В диапазоне длин волн 400-800 нм основными поглощающими газами являются водяной пар и озон. Водяной пар имеет слабую полосу поглощения в диапазоне примерно 700-740 нм. Озон поглощает излучение в широком диапазоне в пределах около 450-800 нм (Штурм, 1984). В задачах, связанных с атмосферной коррекцией данных в видимом диапазоне спектра, используют метеорологические данные и данные о поглощении озоновым слоем. Проходя через границу "воздух-вода" свет претерпевает изменения, которые обычно учитываются при помощи коэффициента Френеля. Коэффициент Френеля зависит от взволнованности морской поверхности, скорости ветра.
Определение концентрации хлорофилла и других оптически активных компонент, содержащихся в морской воде, по данным дистанционного зондирования можно разделить на два основных этапа: 1) этап атмосферной коррекции - определение яркости восходящего излучения Е(Лі) моря в нескольких спектральных каналах Лі; 2) определение концентрации хлорофилла и других компонент морской воды по восстановленным значениям Е(Лі).
Акватории океана имеют разные оптические типы вод (см. приложение, п. 3), и невозможно найти общий алгоритм расчёта концентрации хлорофилла по значениям Е(Лі). В связи с этим необходим третий этап. Он заключается в коррекции спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а, полученных по стандартному био-оптическому алгоритму.
Океанская вода является сложной физико-химико-биологической системой. Она содержит растворённые вещества, взвесь, множество разнообразных биологических объектов. Влияние оптически активных компонент на оптические характеристики морской воды неодинаково. Оно меняется в зависимости от концентрации соответствующего компонента для разных длин волн. Оптические свойства морской воды зависят как от состава, так и от физического состояния (температуры, давления и т. д.). Исследованию оптических свойств морской воды посвящено много работ (Копелевич, Буренков, 1977; Пелевин, Рутковская, 1977; Mitchell et al., 1988; Sosik, Mitchell, 1995; Bricaud et al., 1995; Lee et al., 1996; Aiken et al., 2000). На рис. 1.2 приведен график спектров поглощения чистой воды, хлорофилла-а, минеральной взвеси, жёлтого вещества (Tassan, 1994). Спектры поглощения морской воды имеют минимум в сине-зелёной области. Возрастание поглощения с ростол; длины волны обусловлено влияниєм чистой воды. При уменьшении длины волны возрастает вклад растворённого вещества и частиц. В чистых водах открытого океана минимум поглощения находится вблизи 510 нм. У более прозрачных вод минимум смещается к 470-490 нм. С увеличением мутности воды минимум поглощения сдвигается к большим, чем для чистых вод, длинам волн (Ерлов, 1980).
Определение прозрачности по глубине видимости диска Секки
При оценивании первичной продукции воды, что требует абсолютных значений концентрации хлорофилла, необходима их верификация и коррекция на основе судовых измерений для повышения точности. Осо бенно это необходимо для прибрежных районов. Для чистых вод открытых районов морей и океанов, которые относят к водам первого типа (см. приложение, п. 6), расхождения спутниковых оценок концентрации хлоро-филла-а от судовых значительно меньше, чем для вод прибрежных районов. По литературным данным, известно, что для вод типа 1 при использовании эмпирического алгоритма ошибка определения концентрации хлорофилла-я, значения которой находятся в диапазоне 0,5 - 50 мг/м3, составляет более 30 % (McClain et al., 1993; Hooker, McClain, 2000). В прибрежных районах, воды которых часто относят ко второму типу (см. приложение, п. 7) и где корреляция между концентрацией фитопланктона, содержанием взвеси и жёлтого вещества (см. приложение, п. 5) подвержена значительной пространственной и временной изменчивости, отличия спутниковых оценок от судовых могут достигать больших величин; Так, например, ошибка в определении концентрации хлорофилла-я сканером SeaWiFS, по данным в статье В.И. Буренкова с соавторами (Буренков и др., 2001), в водах 2-го типа юго-западной части Баренцева моря достигает 2170 %, т. е. значения спутниковых оценок превышают судовые в 22 раза. Обычно в прибрежных районах спутниковые оценки концентрации хлоро-филла-а превышают судовые. Это связано с преобладанием в воде этих акваторий взвеси органического происхождения и жёлтого вещества, выносимых речным стоком с побережья. В различных районах Мирового океана содержание оптически активных компонент неодинаково. Поэтому для отдельных районов необходима верификация и коррекция спутниковых оценок концентрации хлорофилла-я, рассчитанных по общему алгоритму, или разработка местного алгоритма. Среди таких работ известны исследования, проведённые в Чёрном и Эгейском морях (Артемьев и др., 2000; Буренков и др., 2000), в водах Баренцева моря (Буренков и др., 2001), в водах Тихого океана (Букин и др., 2000; Bukin et al., 2001; Sasaoka et al., 2002; Saitoh et al., 2004) В Японском море разработка био-оптических алгоритмов расчёта концентрации хлорофилла-я ранее проводилась для японского спутника ADEOS (Advanced Earth Observing Satellite, 1996-97 гг.) со сканером OCTS (Ocean Color and Temperature Scanner) на борту. Исследованию по разработке био-оптических алгоритмов для ADEOS посвящены работы японских исследователей (Shimada et al., 1998; Ishizaka et al., 1997; Kishino et al., 1997). Районы исследований, изучаемые в этих работах, расположены вблизи Японии. Сравнение спутниковых оценок концентрации хлорофил-ла-й сканера SeaWiFS, рассчитанных по алгоритмам ОС2 и ОС4, с судовыми измерениями в Японском море в районе Цусимского течения (Sa-saoka et al., 2002; Saitoh et al., 2004) показало незначительное их расхождение (Цусимское течение проходит вдоль западного побережья о. Хонсю в северо-восточном направлении). Авторы отмечают, что ошибка спутниковой оценки концентрации хлорофилла-я не превышала 35%. По результатам био-оптических измерений вблизи берегов Кореи воды этого района были отнесены к типу 2, т. е. ошибка спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а здесь превышала 35% (Bukin et al., 2001). В северной и северо-западной части Японского моря, насколько нам известно, систематических одновременных спутниковых и судовых измерений концентрации хлорофилла-а не проводилось. Между тем этот район значительно отличается по био-оптическим свойствам от южной части моря, района Цусимского течения. Известно, что Японское море располагается в двух климатических зонах: тёплой (со стороны Японии) и холодной (со стороны Кореи и Приморского края).
Влияние ветрового апвеллинга и термической конвекции воды на концентрацию хлорофилла-а в заливе Петра Великого
Осенний максимум концентрации хлорофилла-а вызван разрушением летней стратификации вод. Это способствует подтоку биогенных элементов, необходимых для жизнедеятельности фитопланктона, в поверхностные слои. В связи с этим осеннее развитие фитопланктона начинается с нижележащих слоев, а не с поверхности, как весной. Осенью к разрушению стратифицированного слоя воды в северозападной части Японского моря приводят ветровой апвеллинг и термическая конвекция. Ветровой апвеллинг вблизи северо-восточного побережья зал. Петра Великого возможен при ветрах северных и северозападных направлений, тогда как вблизи западного - южных и юго-западных направлений. Осенью благодаря ветрам этих направлений, у берегов Приморья создаются благоприятные условия для апвеллинга (Жабин и др., 1993). На рис. 3.12 представлены карты распределения температуры воды в зал. Петра Великого в осенние месяцы 2003 г., полученные спутниковым спектрорадиометром MODIS. На рисунке видно, что более холодные воды по сравнению с окружающими стали появляться у берегов северо-восточного побережья зал. Петра Великого в сентябре. В октябре эта зона значительно увеличилась. Более холодная вода появилась также у западного побережья зал. Петра Великого. В ноябре распределение температуры на поверхности воды в зал. Петра Великого стало однородным вследствие термической конвекции воды, вызываемой сезонным её охлаждением (Schtraikhert, Zakharkov, 2005).
Наблюдения за изменением концентрации хлорофилла-я в зависимости от ветровых условий в эти месяцы были выполнены на основе спутниковых данных. Наблюдения были лроведены в 10 точках (рис. 3.13). Для характеристики интенсивности апвеллинга по скорости и направлению ветра были рассчитаны индексы апвеллинга (М). На рис. 3.14
В сентябре происходило незначительное увеличение концентрации хлорофилла-а. Значительное увеличение концентрации хлорофилла-а зафиксировано с 16 на 17 октября 2003 г. В период с 17 по 26 октября у северо-восточного побережья зал. Петра Великого наблюдалось стабильное содержание хлорофилла-я с постепенным его увеличением. Способствовал этому подъём вод. Об интенсивности подъёма вод в этот период можно судить по индексу ветрового апвеллинга, значения которого были относительно стабильны и высоки. Ветер при этом был северозападный, юго-западный (направление ветра от -20 до -140) со скоростью 6-10 м/сек. (за шкалу направления ветра принималась шкала от -180 до 180. Считалось, что ветер дует с юга при направлении -180; с запада -при -90; с севера - при 0; с востока - при 90; с юга - при 180). У западного побережья зал. Петра Великого в период с 17 по 26 октября также наблюдался рост концентрации хлорофилла-а, но он сопровождался большими колебаниями. В индексе апвеллинга здесь в этот период также наблюдался большой разброс (17.10 он снизился до 20 кг/(м-с), а 24.10 достигал 600 кг/(м-с)). В ноябре взаимосвязь между развитием фитопланктона и ветром в заливе Петра Великого не наблюдалась, что, по всей видимости, обусловлено термической конвекцией воды. Так, например, 5 ноября происходило увеличение концентрации хлорофилла-а Однако 4 ноября индекс апвеллинга был равен 10-20 кг/(м-с). 7 ноября было отмечено увеличение концентрации хлорофилла-а, но индекс апвеллинга был отрицателен (ветер южный, юго-восточный со скоростью 6 м/с). 8 ноября индекс апвеллинга отрицателен (направление ветра (-160)-(-180о), скорость 5-6 м/с), но 9 ноября отмечено увеличение концентрации хлорофилла-я. Таким образом, с начала ноября наблюдается увеличение концентрации хлорофилла-я, но не связанное с апвеллингом. Развитие фитопланктона в период с 22 по 26 ноября характеризуется большими колебаниями в значениях концентрации хлорофилла- (рис. 3.14). Это указывает на переходной процесс от цветения к угнетению фитопланктона в результате сильного конвективного перемешивания воды. На рис. 3.15 показан временной ряд распределения хлорофилла-а в зал. Петра Великого осенью 2003 г. по усреднённым за 8 дней спутниковым данным. Видно, что в сентябре концентрация хлорофилла-а в зал. Петра Великого была небольшой. Значительное увеличение концентрации хлорофилла-а в исследуемом районе отмечено на распределении за 16-23 октября, когда произошло увеличение индекса ветрового апвеллинга.
Явление увеличения концентрации хлорофилла-я при ветровом апвеллинге в северо-западной части Японского моря было исследовано в работе В.И. Звалинского с соавторами (Звалинский и др., 2006). Исследования были проведены на основе данных, полученных в 30-м рейсе НИС "Профессор Гагаринский", который выполнялся в два этапа: с 10 по 17 октября и с 29 октября по 3 ноября 2000 г. По мере охлаждения воды от первого этапа рейса ко второму наблюдалось увеличение концентрации хлорофилла-а (рис. 3.16). На рис. 3.16 показаны обобщённые профили концентрации хлорофилла-д (полученные усреднением по нескольким станциям) для первой и второй съёмок рейса по зонам Приморского течения и прибрежной (Zakharkov et al., 2001).
Воды мелководных станций на первом этапе имели концентрацию хлорофилла примерно на 60 % меньше, чем на втором (соответственно, 0,47 и 0,77 мг/м3), глубоководные станции незначительно (около 10 %) отличались по концентрации хлорофилла-а на этих двух этапах (соответственно, 0,37 и 0,41 мг/м). Сравнение формы вертикальных профилей рС02 (парциальное давление углекислого газа), N03 (нитраты), и 8Юз(силикаты) мелководных станций двух этапов указывает на существенные их различия (рис. 3.17).
Северо-западная часть Японского моря
Спутниковые оценки концентрации хлорофилла-а, сопряжённые с данными, полученными в рейсе НИС "Павел Гордиенко" с 14.04.99 по 23.04.99, были взяты с наиболее информативных спутниковых карт распределения этого биопродукционного параметра. Это карты за 17.04.99 и 20.04.99. (рис. 4.8). Всего для 45 судовых значений концентрации хлорофилла-я с безоблачных изображений было получено 33 соответствующих спутниковых оценки. Полученные первоначально спутниковые оценки концентрации хлорофилла-д, отличающиеся от судовых по времени измерения на 3 дня, не коррелировали с судовыми данными. Коэффициент корреляции при этом был равен 0,1. Поэтому для коррекции была взята 21 пара спутниковых и судовых значений. Для спутниковых и судовых оценок концентрации хлорофилла-а, различающихся по времени измерения относительно друг друга на 1, 2 дня, достигались статистически значимые коэффициенты корреляции, равные соответственно 0,97 и 0,81. Критические значения коэффициентов корреляции (г), рассчитанные по формуле 2.9, были соответственно равны 0,74 для 7 измерений и 0,68 для 8 измерений.
В результате исследований воды района наблюдений были разделены на 2 типа. Они были обозначены как "прибрежная зона" и "мористая зона". В прибрежной зоне коэффициент различия между спутниковыми и судовыми оценками концентрации хлорофилла-а варьирует в широких пределах, что может быть связано с наличием здесь взвеси как органического, так и неорганического происхождения (минеральная взвесь). Большие значения концентрации хлорофилла-а (2,6 мг/м на станции 31, табл. 4.2, рис. 3.4) в мористой зоне связаны с наличием в данной области вихря (Zakharkov et al., 1999). Результаты верификации по всем трём выделенным зонам (мористая, прибрежная, промежуточная) показали завышение спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а относительно судовых значений (табл. 4.2, рис. 4.10). Это обусловило необходимость привязки спутниковых оценок к судовым измерениям. С этой целью для каждой выделенной зоны было получено уравнение, связывающее спутниковые оценки концентрации хлорофилла-а с судовыми : у=0,5 х + 0,11; R2=0,9; N=9 - для мористого района; у=0,25 х + 0,29; R2=0,94; N=6 - для прибрежного района; у=0,72 х - 0,63; R2=0,97; N=6 - для промежуточного района. Здесь у — скорректированная оценка концентрации хлорофилла-я; х спутниковая нескорректированная оценка концентрации хлорофилла-я; R - коэффициент детерминации (п. 2.3); N - объём выборки.
Уравнения, построенные для мористой и промежуточной зоны, оказались не устойчивы при исключении отдельных значений, по которым они строились. Значения концентраций хлорофилла-а и коэффициентов различия для этих зон относительно схожи между собой. Поэтому было построено совместное уравнение для указанных зон: у=0,49 х + 0,04; R2=0,88; N=14 - для мористого и промежуточного района. При построении уравнения для прибрежной зоны выброс значения, не попадающего в определённую окрестность вблизи аппроксимационного уравнения, определяемую дисперсией, был отмечен на ст. 75. При построении уравнения для мористой и промежуточной зон выброс был отмечен на ст. 69. Методика определения выбросов приведена в разделе "Данные и методы их обработки" (п. 2.3). Значимость полученных взаимосвязей проверялась по t - критерию Стьюдента при использовании Z параметра (п. 2.3). В таблице 4.3 для каждого из полученных уравнений приводятся статистические параметры, используемые для определения их статистической значимости. Это следующие параметры: R - коэффициент детерминации; R - коэффициент корреляции; N - объём выборки; Z параметр, отражающий преобразование Фишера (п. 2.3); Gz среднеквадратичное отклонение величины Z; t - значение критерия Стьюдента, полученное из расчёта; t — критическое значение критерия Стьюдента, определённое по таблице в работе И.И. Елисееевой, М.М. Юзбашева (Елисеева, Юзбашев, 2002). Из таблицы 4.3 видно, что во всех случаях tKp t. Следовательно, все коэффициенты корреляции полученных взаимосвязей статистически значимы.
Сравнение судовых оценок концентрации хлорофилла-а со спутниковыми значениями, скорректированными при помощи полученных здесь для отдельных зон уравнений, показало уменьшение расхождения между теми и другими данными. Из табл. 4.2 видно, что ошибка спутниковых оценок после их коррекции полученными уравнениями уменьшается. Однако в соединённой вместе мористой и промежуточной зоне на станциях 21, 33 отмечено незначительное возрастание ошибки определения. концентрации хлорофилла-я. Возрастание ошибки на этих станциях достигает -50 %, в то время как на других рассмотренных станциях она от значений 25 - 180 % уменьшается до 0 - 50 %. Ошибка определения концентрации хлорофилла-а по среднему значению, свойственному данной зоне, составляет 110 %, а после коррекции - (7 %). Поэтому в целом при помощи уравнения для данной зоны ошибки спутниковых оценок концентрации хлорофилла-а были снижены.
