Органика в водах морей Северного Ледовитого океана улучшит интерпретацию спутниковых данных

Российские ученые исследовали содержание и свойства растворенных органических веществ, важнейшей составляющей вод Северного-Ледовитого океана, в арктических морях России. Выяснилось, что в них проникновение солнечного света и цвет воды напрямую связаны с количеством растворенной органики. Результаты работы помогут лучше интерпретировать данные спутников о состоянии океанов и морей, а также отслеживать влияние глобального потепления на состояние вод. Статья опубликована в журнале Remote Sensing. Исследования поддержаны грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ).

Потепление в Арктике, регистрируемое в последнее время, приводит к увеличению стока рек, сокращению площади морского льда и таянию вечной мерзлоты. В результате перераспределяются потоки вещества, включая одну из важнейших компонент цикла углерода — растворенную органику, в которую входят гуминовые вещества и аминокислоты. Растворенная органика поглощает часть солнечного излучения, уменьшая зону, в которой возможен фотосинтез, служит источником энергии для ряда микроорганизмов и участвует в переносе загрязнителей. Поэтому ее исследование важно для понимания процессов, происходящих в регионе.

Ученые из Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН (Москва) взяли пробы воды и получили данные о содержании и свойствах растворенного органического вещества в арктических морях России (Карское, Лаптевых и Восточно-Сибирское). Это позволило определить источники поступления органики, а также изучить особенности ее распространения при впадении в моря крупнейших рек Сибири. Работы выполнялись в рамках комплексных арктических экспедиций 2015 и 2017 годов.

Показано, что воды Восточно-Сибирского моря, по-видимому, обеднены органикой из-за меньшего объема стока Индигирки и Колымы, а также из-за того, что содержание органического вещества в этих реках невелико. Низкое содержание органики говорит о том, что проникновение света выше, чем в других морях российской Арктики, из чего следует уникальное для этого моря изменение цвета воды. Это можно использовать для мониторинга растворенной органики с помощью спутниковых систем. Кроме того, немаловажным фактором изменений в биосфере Северного Ледовитого океана стало разложение растворенного вещества, поступающего из моря Лаптевых, под действием солнечного света. Из-за этого меняется цвет воды, и, наблюдая за ним, экологи смогут лучше оценить количество растворенной органики.

Также обнаружено, что во всех изученных морях для определения содержания растворенной органики можно использовать единую зависимость поглощения света. То есть, чем больше содержится растворенного органического вещества, тем меньше света проникает в толщу воды. Это позволит значительно улучшить качество интерпретации данных космической съемки.

«Знание оптических свойств природного растворенного органического вещества необходимо для разработки экспрессных in situ и лабораторных методов оценки качества природных вод. Мы также надеемся, что полученные данные позволят верифицировать и усовершенствовать алгоритмы использования спутниковых данных. Подобные системы мониторинга очень экономичны и открывают новые возможности непрерывного наблюдения за изменениями, происходящими в океане. Сегодня это очень важно для изучения российской Арктики, так как все еще не известно, какое влияние оказывают антропогенные факторы и меняющиеся климатические условия на экосистему», — комментирует Анастасия Дроздова, руководитель проекта по гранту РНФ, PhD, старший научный сотрудник, Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН.