THE SeaWiFS ALGORITHM OF CHLOROPHYLL A IN THE BLACK SEA
Keywords:
visible domain, remote sensing, absorption, chlorophyll a, colored dissolved organic matter, cyanobacteria, SeaWiFS, regional algorithm, Black SeaAbstract
Analysis of SeaWiFS level 2 product characterizing water leaving radiance nLw(λ) to l = 490, 510, and 555 nm bands has shown that indexes are characterized by significant uncorrelated annual dynamics in the Black Sea. Based on this feature regional algorithm of chlorophyll a estimation has been developed. It has been shown there are two types of a solution at the minimum, which represent the different character of light absorption in the water of the Black Sea in the band 555 nm. Analytical expressions for estimation aph (λ) and aCDM (λ) in the band 490 nm have been derived for the both solution types. The first solution (Deep solution) reproduces qualitatively and quantitatively seasonal dynamics of chlorophyll a concentration (Ca) observed in deep-water part. The second solution (Shelf solution) matches positively with in situ Ca data in shelf zones. Analysis of stability of the Deep and Shelf solutions to variables of water optical model has been done.
References
Заика В. Е., Шевченко В. А., Булатов К. В. Экология морского фототрофного пикопланктона. – М.: АН СССР, 1989. – 169 с.
Копелевич О. В. Мало-параметрическая модель оптических свойств морской воды / Оптика океана, т. 1: Физическая оптика океана, ред. А.С. Монин. – М.: Наука, 1983. – С. 208 – 234.
Неуймин Г. Г., Земляная Л. А., Мартынов О. В. и др. Оценка концентрации хлорофилла по измерениям индекса цвета в различных районах Мирового океана // Океанология. – 1982. – 22, No3. – C. 380 – 385.
Суетин В. С., Королёв С. Н., Суслин В. В. и др. Проявление особенностей оптических свойств атмосферного аэрозоля над Чёрным морем при интерпретации данных спутникового прибора SeaWiFS // Мор. гидрофиз. жур. – 2004. – No 1. – C. 69 – 79.
Суетин В. С., Королёв С. Н., Суслин В. В. и др. Уточненная интерпретация данных наблюдений Чёрного моря спутниковым прибором SeaWiFS осенью 1998 г. // Мор. гидрофиз. жур. – 2008. – No 2. – C. 68 – 79.
Суетин В. С., Суслин В. В., Королёв С. Н. и др. Особенности количественной интерпретации данных оптических наблюдений глубоководных районов Чёрного моря из космоса // Мор. гидрофиз. жур. – 2001. – No 3. – C. 49 – 58.
Суетин В. С., Суслин В. В., Королёв С. Н. и др. Оценка изменчивости оптических свойств воды в Чёрном море летом 1998 г. по данным спутникового прибора SeaWiFS // Мор. гидрофиз. жур. – 2002. – No 6. – C. 44 – 54.
Суетин В. С., Суслин В. В., Кучерявый А. А. и др. Особенности интерпретации данных дистанционных оптических наблюдений Чёрного моря с помощью прибора SeaWiFS // Мор. гидрофиз. жур. – 2001. – No 2. – C. 71 – 80.
Суслин В. В., Чурилова Т. Я., Толкаченко Г. А. и др. Опыт совместного анализа синхронных in situ и спутниковых измерений био-оптических характеристик в прибрежной зоне Чёрного моря (Кацивели 2001) // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа: Сб. научн. тр. Севастополь. – 2003. – Вып. 2(7). – С. 100 – 110.
Чурилова Т. Я., Берсенева Г. П., Георгиева Л. В. Изменчивость биооптических характеристик в Чёрном море // Океанология. – 2004. – 44, 1. – C. 1 – 14.
Чурилова Т. Я., Берсенева Г. П., Георгиева Л. В. и др. Биоопические характеристики фитопланктона Чёрного моря в период зимне-весеннего «цветения» // Мор. гидрофиз. жур. – 2001. – No 5. – C. 28 – 40.
Шалапёнок Л. С., Шалапёнок А. А. Гетерогенность пигментного состава фикоэритринсодержащих пикоцианобактерий Synechococcus sp. в Чёрном море // Микробиология. – 1997. – 66, No 1. – C. 95 – 100.
Bricaud A., Babin M., Morel A., Claustre H. Variability in the chlorophyll-specific absorption coefficients of natural phytoplankton: Analysis and parameterization. // J. Geophys. Res. –1995. – 100, No C7. – P. 13321 – 13332.
Burenkov V. I., Kopelevich O. V., Sheberstov S. V. еt al. Bio-optical characteristics of the Aegean Sea retrieved from satellite ocean color data / Malanotte-Rizzoli P., Eremeev V. N. (Eds). The Eastern Mediterranean as a Laboratory Basin for the Assessment of Contrasting Ecosystems. – Netherlands: Kluwer Acad. Publ., 1999. – P. 313 – 326.
Carder K. L., Steward R. G., Harvey G. R. Marine humic and fulvic acids: Their effects on remote sensing of ocean chlorophyll // Limnol. Oceanogr. – 1989. – 34, No 1. – P. 68 – 81.
Churilova T., Berseneva G. Light absorption by suspanded particles, phytoplankton, detritus and dissolved organic matter in coastal region of Crimea (July-August 2002) // Mar. Hydrophys. Jour. – 2004. – No 4. – P. 39 – 50.
Churilova T., Finenko Z., Tugrul S. Light absorption and quantum yield of photosynthesis during autumn phytoplankton bloom in the western Black Sea // Marine Ecological J. – 2008. – No3, in press.
Churilova T., Suslin V., Berseneva G. et al. Parameterization of light absorption by phytoplankton, nonalgal particles and coloured dissolved organic matter in the Black Sea - ONW2007. – Nizhny Novgorod. – 2007. – P.70-74.
Claustre H., Morel A., Hooker S. B. et al. Is desert dust making oligotrophic waters greener? // Geophys. Res. Lett. – 2002. – 1469. – 29, No 10. – doi:10.1029/2001GL014056.
Gohin F., Druon J. N., Lampert L. A five chanel chlorophyll concentration algorithm applied to SeaWiFS data processed by SeaDAS in coastal waters // Intern. J. Remote Sensing. – 2002. – 23. – P. 1639 – 1661.
Gordon H. R. Atmospheric correction of ocean color imagery in the Earth Observing System era // J. Geophys. Res. – 1997. – 102, No. D14. – P. 17081 – 17106.
Gregg W. W., Casey N. W. Global and regional evaluation of the SeaWiFS chlorophyll data set // Remote Sensing of Environ. – 2004. – 93. – Р. 463 – 479.
Kopelevich O.V. The current low-parametric models of seawater optical properties / Proc. Of Inter. Conf.: Current Problems in Optics Of Natural Waters (ONW'2001). I. Levin and G. Gilbert (eds.). – St. Peterburg, 2001. – Р. 18 – 23.
Kopelevich O. V., Burenkov V. I., Ershova S. V. et al. Application of SeaWiFS data for studying variability of bio-optical haracteristics in the Barents, Black and Caspian Seas // Deep-Sea Res. 2004. – II 51. – P. 1063 - 1091.
Kopelevich O. V., Burenkov V. I., Vazyulya S. V. et al. Bio-optical characteristics of the seas of Russia from data of the satellite ocean color scanner // CDROM. M., SIO RAS. –2003.
Mobley C. D. Light and Water // Academic press. – San Diego, Calif., 1994. – 592 p.
Morel A., Prieur L. Analysis of variations in ocean color // Limnol. Oceanogr. – 1977. – 22, No. 4. – P. 709 – 722.
O'Reilly J. E. et al. Ocean color chlorophyll–a algorithms for SeaWiFS, OC2 and OC4: Version 4 // SeaWiFS Postlaunch Techn. Report Ser. – 2000. – 3, No 11. – NASA/TM-2000-206892.
O'Reilly J. E., Maritorena S., Mitchell B. G. еt al. Ocean color chlorophyll algorithms for SeaWiFS // J. Geophys. Res. – 1998. – 103, No C11. – P. 24,937 – 24,953.
Pope R. M., Fry E. S. Absorption spectrum (380 – 700 nm) of pure water. II. Integrating cavity measurements // Appl. Opt. – 1997. – 36. – 87108723.
SeaBASS: http://seabass.gsfc.nasa.gov
SeaWiFS: http://oceancolor.gsfc.nasa.gov
Suslin V. V., Suetin V. S., Korolev S. N. et al. Possibilities of the Black Sea bio–optical characteristics estimation from SeaWiFS data. / Proc. 1st Int. Conf.: Current Problebs in Optics of Natural Waters. (ONW’2001). – St.Petersburg. – 2001. – P. 222 – 227.
Thuillier G., Herse M., Simon P. C. et al. The solar spectral irradiance from 200 to 2400 nm as measured by the SOLSPEC spectrometer from the ATLAS 123 and EURECA missions // Solar Physics. – 2003. – 214, No 1. – P. 122.
