На основании спутниковой оценки ежегодная чистая первичная продуктивность в Баренцевом море показывает тенденцию к увеличению с удвоением за последние двадцать лет вследствие повышения температуры, которое приводит к уменьшению ледовитости и продлению периода открытой воды.
Развитие фитопланктона в Баренцевом море типично для высокоширотного региона с отчетливо выраженным максимумом биомассы и продуктивности в весенний период. Зимой и в начале весны (январь — март) как биомасса, так и продуктивность фитопланктона относительно низки. Весеннее цветение начинается в середине апреля — середине мая, и его интенсивность может значительно отличаться от года к году. Обычно цветение продолжается примерно 3–4 недели, и за ним следует уменьшение биомассы фитопланктона преимущественно из-за исчерпания питательных веществ и выедания зоопланктоном. Позднее, осенью, когда усиливающиеся ветра начинают перемешивать верхний слой и поднимать питательные вещества к поверхности, может наблюдаться короткое осеннее цветение. Тем не менее сроки развития фитопланктона могут отличаться от этой картины в разных районах. Весеннее цветение в акватории с атлантическими водами (не имеющими ледового покрова) вызывается перепадом температур, тогда как в арктических водах (имеющих сезонный ледовый покров) цветение определяется стабильностью таяния льда (Skjoldal and Rey 1989, Hunt et al. 2012). Таким образом, весеннее цветение у кромки льда иногда может происходить раньше, чем в южных регионах Баренцева моря, благодаря более ранней стратификации, вызываемой таянием льда.
Спутниковые данные
Данные дистанционного зондирования, имеющие высокое пространственное и временное разрешение, использовались при получении концентрации Chl a (мг м-3) и средней дневной чистой первичной продуктивности (ЧПП) (г C м-2 день-1). Дневная чистая первичная продуктивность (ЧПП) и площадь открытой воды (OWA) рассчитывали на основании спутниковых данных, как подробно описано в работе Arrigo and Van Dijken (2015). Рассчитанные по спутниковым данным показатели Chl a (Sat Chl a, уровень 3, группированные за 8 дней) основаны на показаниях датчиков SeaWiFS и MODIS/Aqua. SeaWiFS использовался в 1998–2002 гг., а MODIS/Aqua — в 2003–2017 гг. Данные были обновлены в соответствии с последними расчетами NASA версии R2018.0. По годам, для которых имелись данные от обоих датчиков (2003–2007 гг.), показатель Chl от SeaWiFS был последовательно выше, чем от MODIS/Aqua. Поэтому мы использовали для показателя Chl от SeaWiFS поправочный коэффициент, чтобы создать сопоставимый временной ряд данных за 20-летний период. Значения для Юго-восточного и Печорского полигонов были пересчитаны после исключения регионов, на которые больше всего оказывает влияние речной сток (18 % и 41 % от общей площади соответственно). Эта работа была проведена в сотрудничестве с профессором Кевином Арриго (Kevin Arrigo) и Гертом ван Дейкеном (Gert van Dijken) из Стэнфордского университета, США. Работы по подтверждению спутникового показателя Chl a с использованием данных непосредственных измерений выявили значительную корреляцию между этими двумя переменными в Баренцевом море (Dalpadado et al. 2014, ICES/WGIBAR 2017, данное исследование) и, таким образом, модель ЧПП, основанная на спутниковых данных Arrigo et al. (2015), дает приемлемые результаты, сравнимые с натурными измерениями морского дна. Кроме того, оценки новой продукции фитопланктона, основанные на потреблении азота (сезонное снижение количества нитратов в водной толще), на разрезах «Фулёя — остров Медвежий» (ФМ) и «Вардё — Север» (ВС), представляющих западную и центральную части Баренцева моря соответственно, с марта по июнь были сравнимы со спутниковыми значениями ЧПП (Rey et al., в печати, личное сообщение).
Пространственные и временные закономерности Chl а весной
Для изучения сезонной и межгодовой изменчивости в распределении Chl a использовались данные дистанционного зондирования, обеспечивающие хороший пространственный и временной охват. Спутниковые данные из Баренцева моря в течение 2016–2018 гг. показали большую межгодовую изменчивость с самой высокой концентрацией Chl a, обычно наблюдаемой в мае (рис 3.2.2.1). В 2016 г. наблюдалось гораздо меньше морского льда и имела место экспансия распространения Chl a на север и восток. Кроме того, в этом году отмечены более раннее цветение и более высокие концентрации в восточных регионах в апреле и мае. 2017 г. был более холодным с бо́льшим количеством льда, особенно по сравнению с 2016 г. Концентрация Chl a была намного ниже в апреле — июле 2017 г. по сравнению с предыдущим годом. Ледяной покров в апреле 2017 г. и 2018 г. был больше, чем в 2016 г. Несмотря на то, что в апреле 2018 г. отмечен более низкий показатель Chl a, чем в 2016 г., высокая концентрация в мае наблюдалась в течение обоих лет.
Рис. 3.2.2.1. Пространственные распределения Chl a (мг м-3) в апреле, мае и июне 2016, 2017 и 2018 гг. Белые области означают ледовый покров. Черные области — отсутствие данных. Розовые линии показывают климатологическое (среднее за 1981–2010 гг.) положение кромки льда. Чистая первичная продуктивность (ЧПП)
Хотя ЧПП всего Баренцева моря показала существенную межгодовую изменчивость, в период 1998–2018 гг. отмечался ее значительный рост (рис. 3.2.3.1, p = 0,001). Средняя ЧПП для Баренцева моря в целом была гораздо ниже в 1998–2008 гг., чем в недавнее десятилетие 2009–2018 гг. (64,8 и 93,8 Тг C соответственно). Несмотря на то, что в течение периода исследования ЧПП в западных и восточных регионах Баренцева моря значительно увеличилась (p < 0,01), ее рост в северо-восточном регионе был в 5 раз больше по сравнению с юго-западным регионом.
Рис. 3.2.3.1. Годовая чистая первичная продуктивность (ЧПП, основанная на спутниковых данных) для всего Баренцева моря.