Пространственно-временная изменчивость статистических характеристик первичной продукции в Балтийском море на основе спутниковой информации

Дмитрий Константинович Старицын; Виктор Робертович Фукс

doi:10.21638/11701/spbu07.2017.107

Authors

Дмитрий Константинович Старицын St Petersburg State University, 7–9, Universitetskaya nab., St. Petersburg, 199034, Russian Federation
Виктор Робертович Фукс St Petersburg State University, 7–9, Universitetskaya nab., St. Petersburg, 199034, Russian Federation

DOI:

https://doi.org/10.21638/11701/spbu07.2017.107

Abstract

Based on a statistical analysis of temporal variability of monthly primary production values calculated from satellite measurements of chlorophyll, the linear trends of the primary production in different parts of the Baltic Sea for different scales of variability are defined. Root-mean-square deviations of the production are assessed for the characteristic range of inter-annual and seasonal time scales. Correlation has been estimated between the variable production value and the main hydrometeorological processes that determine its variability in the Baltic Sea. Using the spectral analysis, we have estimated and mapped amplitudes of the inter-annual and seasonal fluctuations of production. The spatial and temporal structure of the seasonal primary production fluctuations in the Baltic Sea is dealt with. The annual fluctuations and the semi-annual fluctuations are shown to reach their peaks in the region over the sea at about the same time. Estimates of the coherence and phase difference between the primary production change and the full flow divergence of currents are obtained in terms of the cross wavelet analysis. The most stable estimates (with coherence 0.8–0.9) are found at the periods of seasonal fluctuations. The phase lag of the primary production change relative to the full flow divergence are then about 3–6 months. Refs 14. Figs 8. Tables 3.

Keywords:

primary production, trends, spectral analysis, cross-correlation, cross-wavelet analysis, coherence, phase difference

Downloads

Download data is not yet available.

References

Литература

Александров С. В. Первичная продукция планктона в Вислинском и Куршском заливах Балтийского моря и ее связь с рыбопродуктивностью: дис. … канд. биол. наук. СПб., 2003. 195 c.

Елизарова В. А. Хлорофилл как показатель биомассы фитопланктона // Методические вопросы изучения первичной продукции планктона внутренних водоемов. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. С. 126–131.

Карасева Е. М., Иванович В. М. Вертикальное распределение икры и личинок балтийского шпрота Sprattus sprattus balticus (Clupeidae) в связи с сезонной и суточной изменчивостью // Вопросы ихтиологии. 2010. Т. 50, № 2. С. 240–250.

Киселев И. А. Планктон морей и континентальных водоемов. Общие вопросы планктологии. Т. 1. Л.: Наука Ленингр. отд., 1969. 658 с.

Крылова О. И., Науменко Е. Н. Фитопланктон и первичная продукция Вислинского залива // Экологические рыбохозяйственные исследования в Вислинском заливе Балтийского моря: сб. науч. тр. Атлант. НИРО. Калининград, 1992. С. 14–33.

Кудрявцева Е. А., Пименов Н. В., Александров С. В., Кудрявцев В. Н. Первичная продукция и хлорофилл в юго-восточной части Балтийского моря в 2003–2007 гг. // Океанология. 2011. T. 51, № 1. C. 33–41.

Петренко Д. А., Поздняков Д. В., Петтерсон Л. Х., Кармен Л. Н. Оценки адекватности дистанционного определения первичной продукции в Арктическом океане, по данным SeaWIFS и MODISAQUA // Ученые записки РГГМУ. 2012. № 24. С. 137–161.

Проект «Моря СССР» Т. III. Балтийское море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 450 с.

Старицын Д. К., Фукс В. Р. Анализ особенностей океанологических условий северо-западной части Тихого океана в 2002–2004 гг. на основе спутниковых вдольтрековых альтиметрических измерений // Вестн. С.-Петерб. гос. ун-та. Сер. 7. 2005. № 2. С. 32–39.

Старицын Д. К., Фукс В. Р., Филатов В. Н. Опыт использования спутниковой альтиметрической информации для оценки океанологических условий промысла сайры // Изв. ТИНРО. 2004. Т. 3. С. 398–408.

Фещенко О. Б., Бочаров Л. Н. Семантическая модель формирования концентрации промысловых гидробионтов, основанная на концепции оптимального пищевого поведения // Вопросы рыболовства. 2002. Т. 3, № 5(9). С. 149–161.

Behrenfeld M., Falkowski P. A consumer’s guide to phytoplankton primary productivity models // Limnology and Oceanography. 1997. Vol. 42. P. 1479–1491.

Behrenfeld M., Falkowski P. Photosynthetic rates derived from satellite-based chlorophyll concentration // Limnology and Oceanography. 1997. Vol. 42. P. 1–20.

Stramska M., Zuzewicz A. Comparison of primary productivity estimates in the Baltic Sea based on the DESAMBEM algorithm with estimates based on other similar algorithms // OCEANOLOGIA. 2013. Vol. 55 (1). P. 77–100.

References

Aleksandrov S. V. Pervichnaia produktsiia planktona v Vislinskom i Kurshskom zalivakh Baltiiskogo moria i ee sviaz’ s ryboproduktivnost’iu. Dis. kand. biol. nauk [Primary production of plankton in the Vistula and Curonian gulf ’s of the Baltic sea and its relation to fish productivity. Diss. PhD]. St. Petersburg, 2003. 195 p. (In Russian)

Behrenfeld M., Falkowski P. A consumer’s guide to phytoplankton primary productivity models.Limnology and Oceanography, 1997, vol. 42, pp. 1479–1491.

Behrenfeld M., Falkowski P. Photosynthetic rates derived from satellite-based chlorophyll concentration. Limnology and Oceanography, 1997, vol. 42, pp. 1–20.

Elizarova V. A. [Chlorophyll as an indicator of phytoplankton biomass]. Metodicheskie voprosy izucheniia pervichnoi produktsii planktona vnutrennikh vodoemov [перевод]. St. Petersburg, Gidrometeoizdat Publ., 1993, pp. 126–131. (In Russian)

Feshenko O. B., Bocharov L. N. Semanticheskaia model’ formirovaniia kontsentratsii promyslovykh gidrobiontov, osnovannaia na kontseptsii optimal’nogo pishchevogo povedeniia [The semantic model of the formation of concentrations of commercial species based on the concept of optimal feeding behavior]. Voprosy rybolovstva, 2002, vol. 3, no. 5 (9), pp. 149–161. (In Russian)

Karaseva E. M., Ivanovich V. M. Vertikal’noe raspredelenie ikry i lichinok baltiiskogo shprota Sprattus sprattus balticus (Clupeidae) v sviazi s sezonnoi i sutochnoi izmenchivost’iu [Vertical distribution of eggs and larvae of Baltic sprat Sprattus sprattus balticus (Clupeidae) in relation to seasonal and daily variation]. Voprosy ixtiologii, 2010, no. 50(2), pp. 240–250. (In Russian)

Kiselev I. A. Plankton morei i kontinental’nykh vodoemov. Obshchie voprosy planktologii [The plankton of seas and continental water bodies. General issues of planktologie]. Leningrad, Nauka Publ., 1969, vol. 1. 658 p. (In Russian)

Krylova O. I., Naymenko E. N. [Phytoplankton and primary production of the Vistula gulf ’s]. Ekologicheskie rybokhoziaistvennye issledovaniia v Vislinskom zalive Baltiiskogo moria: sb. nauch. tr. Atlant NIRO [перевод]. Kaliningrad, 1992, pp. 14–33. (In Russian)

Kydryavtseva E. A., Pimenov N. V., Alexandrov S. V., Kudryavtsev V. N. Pervichnaia produktsiia i khlorofill v iugo-vostochnoi chasti Baltiiskogo moria v 2003-2007 gg. [Primary production and chlorophyll in the south-eastern part of the Baltic Sea in 2003–2007]. Okeanologiia, 2011, vol. 51, no. 1, pp. 33–41. (In Russian)

Petrenko D. A., Pozdnyakov D. V., Pettersson L. H., Karlin L. N. Otsenki adekvatnosti distantsionnogo opredeleniia pervichnoi produktsii v Arkticheskom okeane, po dannym SeaWIFS i MODIS-AQUA [Assessment of the adequacy of algorithms of the retrieval of primary production in the Arctic from satellite ocean colour data]. Proceedings of the Russian State Hydrometeorological University. A theoretical research journal. Issue 24. St. Petersburg, RSHU Publishers, 2012, pp. 137–161. (In Russian)

Proekt “Moria SSSR”. T. III. Baltiiskoe more. Vyp. 1. Gidrometeorologicheskie usloviia [Seas of the USSR. Hydrometeorology and hydrochemistry of seas of the USSR. Volume III. Of the Baltic sea. Issue I.]. St. Petersburg, Gidrometeoizdat Publ., 1997. 450 p. (In Russian)

Staritsyn D. K., Fuks V. R. Analiz osobennostei okeanologicheskikh uslovii severo-zapadnoi chasti Tikhogo okeana v 2002–2004 gg. na osnove sputnikovykh vdol’trekovykh al’timetricheskikh izmerenii [Analysis of the characteristics of the Oceanographic conditions of the North-Western Pacific ocean in 2002–2004 on the basis of satellite altimetry measurements]. Vestnik of Saint Petersburg University. Series 7. Geology and Geography, 2005, issue 2, pp. 32–39. (In Russian)

Staritsyn D. K., Fuks V. R., Filatov V. N. Opyt ispol’zovaniia sputnikovoi al’timetricheskoi informatsii dlia otsenki okeanologicheskikh uslovii promysla sairy [Experience of using satellite altimetry data to assess the Oceanographic conditions of fishing saury]. Izvestiia TINRO, 2004, vol. 3, pp. 398–408. (In Russian)

Stramska M., Zuzewicz A. Comparison of primary productivity estimates in the Baltic Sea based on the DESAMBEM algorithm with estimates based on other similar algorithms. OCEANOLOGIA, 2013, vol.55 (1), pp. 77–100.