A Regional Algorithm for Calculating the Photic Zone Thickness from the Vertical Profile of the Beam Attenuation Coefficient on the Example of the Northwestern Part of the Weddell Sea

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A method is proposed for constructing a regional algorithm for calculating the thickness of the euphotic zone from in situ measurements of the vertical profiles of the beam attenuation coefficient under the condition of one-parameter optical properties of water (Case-1 water). Using the proposed methodology, a regional algorithm for determining the thickness of the photic zone was developed based on the results of synchronous measurements of the beam attenuation coefficient and photosynthetically active radiation, performed in January 2022 as part of the 87th cruise of the R/V Akademik Mstislav Keldysh for the northwestern part of the Weddell Sea. For this region, an equation was obtained that makes it possible to estimate the photic zone depth with a relative reconstruction error of 18%.

About the authors

A. A. Latushkin

Marine Hydrophysical Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: sevsalat@gmail.com
Russia, Sevastopol

P. A. Salyuk

Ilichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch of Russian Academy of Science; Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: sevsalat@gmail.com
Russia, Vladivostok; Russia, Moscow

V. V. Suslin

Marine Hydrophysical Institute, Russian Academy of Sciences

Email: sevsalat@gmail.com
Russia, Sevastopol

O. V. Martynov

Marine Hydrophysical Institute, Russian Academy of Sciences

Email: sevsalat@gmail.com
Russia, Sevastopol

References

  1. Ведерников В.И. Особенности распределения первичной продукции и хлорофилла в летний период // В кн.: Изменчивости экосистемы пелагиали Черного моря и антропогенные факторы. М.: Наука, 1991. С. 128–147.
  2. Звалинский В.И., Тищенко П.Я. Моделирование фотосинтеза и роста морского фитопланктона // Океанология. 2016. Т. 56. № 4. С. 1–15.
  3. Кондратьев К.Я., Федченко П.П. Влияние спектра солнечной радиации на эволюцию биосферы // Вестник Российской академии наук. 2005. Т. 75. № 6. С. 522–532.
  4. Маньковский В.И., Шерстянкин П.П. Использование гидрооптических характеристик для контроля состояния экосистемы водоемов // География и природные ресурсы. 2019. № 3. С. 86–94. https://doi.org/10.21782/GIPR0206-1619-2019-3(86-94)
  5. Моисеева Н.А., Чурилова Т.Я., Ефимова Т.В., Маторин Д.Н. Коррекция тушения флуоресценции хлорофилла а в верхнем перемешанном слое моря: разработка алгоритма // Морской гидрофизический журнал 2020. Т. 36. № 1(211). С. 66–74.
  6. Морозов Е.Г., Флинт М.В., Орлов А.М. и др. Гидрофизические и экосистемные исследования в Атлантическом секторе Антарктики (87-й рейс научно-исследовательского судна “Академик Мстислав Келдыш”) // Океанология. 2022. Т. 62. № 5. С. 825–827.
  7. Празукин А.В., Латушкин А.А., Фирсов Ю.К., Чепыженко А.А. Вертикальное распределение фотосинтетически активной радиации в пологе Zostera noltii Hornemann при разной высоте Солнца над горизонтом // Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы : тез. докл. XXVII Междунар. симпоз., 5–9 июля 2021 г., г. Москва, РФ. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2021. С. C330–С333. https://symp.iao.ru/files/symp/aoo/27/C.pdf
  8. Суслин В.В., Чурилова Т.Я., Латушкин А.А. и др. Фотосинтетически активная радиация на дне северо-западного шельфа Черного моря на основе региональных моделей и спутниковых данных и ее межгодовая изменчивость // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13. № 3. С. 68–77. https://doi.org/10.7868/S2073667320030053
  9. Тооминг Х.Г., Гуляев Б.И. Методика измерения фотосинтетически активной радиации // М.: Наука, 1967. 144 с.
  10. Чепыженко А.И., Чепыженко А.А. Инструментальные средства биофизического мониторинга Мирового океана // Материалы 15 Всероссийской научно-технической конференции “Современные средства океанологических исследований” МСОИ-2017. Москва. 2017. Т. 2. С. 45–49. https://doi.org/10.33075/2220-5861-2020-1-95-101
  11. Чепыженко А.И., Чепыженко А.А. Методы и средства экологического мониторинга in situ параметров состояния водной среды и антропогенной нагрузки // Сборник статей научно-практической конференции с международным участием “Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность – 2017”, 11–15.09.2017 г. ФГАОУ ВО “Севастопольский государственный университет”, Институт ядерной энергии и промышленности. Севастополь. 2017. С. 1491–1495.
  12. Dierssen H.M., Smith R.C. Case 2 Antarctic coastal waters: The bio-optical properties of surface meltwater // Proceedings Ocean Optics XV, edited by S Ackleson and J Marra, Off of Nav Res, Kailua-Kona, Hawaii. 2000.
  13. Dierssen H.M. Smith R.C., 2000a. Bio-optical properties and remote sensing ocean color algorithms for Antarctic Peninsula waters // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2000. V. 105. № C11. P. 26301–26312.
  14. Ferreira A., Brito A.C., Mendes C.R. et al. OC4-SO: A New Chlorophyll-a Algorithm for the Western Antarctic Peninsula Using Multi-Sensor Satellite Data // Remote Sensing. 2022. V. 14. № 5. P. 1052. https://doi.org/10.3390/rs14051052
  15. Ferreira A., Ciotti Á.M., Garcia C.A. Bio-optical characterization of the northern Antarctic Peninsula waters: Absorption budget and insights on particulate backscattering // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography 2018. V. 149. P. 138–149.
  16. Gordon H.R., McCluney W.R. Estimation of the depth of sunlight penetration in the sea for remote sensing // Appl. Optics. 1975. V. 14. P 413–416. https://doi.org/10.1364/AO.14.000413
  17. Huot Y., Franz B.A., Fradette M. Estimating variability in the quantum yield of Sun-induced chlorophyll fluorescence: A global analysis of oceanic waters // Remote sensing of environment. 2013. V. 132. P. 238–253. https://doi.org/10.1016/j.rse.2013.01.003
  18. Kirk J.T.O. Light and photosynthesis in aquatic ecosystems. 3rd Edition // Cambridge: University Press UK. 2011. 649 p.
  19. Kovač Ž., Platt T., Sathyendranath S., Morović M. Analytical solution for the vertical profile of daily production in the ocean // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2016. V. 121. № 5. P. 3532–3548. https://doi.org/10.1002/2015JC011293
  20. Latushkin A.A., Artemiev V.A., Garmashov A.V. et al. Variability of Seawater Optical Properties in the Adjacent Water Basins of the Antarctic Peninsula in January and February 2020 // Antarctic Peninsula Region of the Southern Ocean. Springer, Cham, 2021. P. 229–240.
  21. LI-COR LI-192 Underwater PAR Sensor. URL: https://www.fondriest.com/li-cor-li-192-underwater-par-sensor.htm (дата обращения 22.08.2022).
  22. Miller C.B., Wheeler P.A. Biological oceanography // John Wiley & Sons. 2012. 504 p.
  23. Morel A., Prieur L. Analysis of variations in ocean color 1 // Limnology and oceanography. 1977. V. 22. № 4. P. 709–722.
  24. Ocean Productivity home page. (2017). URL: http://www.science.oregonstate.edu/ocean.productivity/index.php (дата обращения 22.08.2022).
  25. Salyuk P.A., Artemiev V.A., Glukhovets D.I. et al. Bio-Optical Models for Estimating Euphotic Zone Depth in the Western Atlantic Sector of the Southern Ocean in the Antarctic Summer // Antarctic Peninsula Region of the Southern Ocean. – Springer, Cham, 2021. P. 241–250.
  26. Salyuk P.A., Glukhovets D.I., Mayor A.Y. et al. Phycoerythrin Pigment Distribution in the Upper Water Layer Across the Weddell-Scotia Confluence Zone and Drake Passage Summer // Antarctic Peninsula Region of the Southern Ocean. Springer, Cham, 2021. P. 251–259.
  27. Six C., Thomas J.C., Garczarek L. et al. Diversity and evolution of phycobilisomes in marine /Synechococcus spp.: a comparative genomics study // Genome Biology. 2007. V. 8. № 2. R259. https://doi.org/10.1186/gb-2007-8-12-r259
  28. Szeto M., Werdell P.J., Moore T.S., Campbell J.W. Are the world’s oceans optically different? // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2011. V. 116. № C7. https://doi.org/10.1029/2011JC007230

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (730KB)
Indexing metadata
3.

Download (79KB)
Indexing metadata
4.

Download (70KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.А. Латушкин, П.А. Салюк, В.В. Суслин, О.В. Мартынов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».