Влияние динамических факторов на биологию океана по данным буев Арго и спутниковым измерениям

лаборатория: инновационных методов и средств океанологических исследований
организация, город: МГИ РАН, Севастополь
даты: июнь - август 2024 г.

Актуальность задачи: Определение закономерностей развития и смертности фитопланктона необходимо для понимания основных биохимических процессов в морских экосистемах. Изменчивость физических процессов значительным образом контролирует жизнедеятельность фитопланктона и определяет существенную неоднородность его распределения как по вертикали, так и в пространстве. В свою очередь, фитопланктон влияет на оптические свойства вод: пигменты, такие как хлорофилл А, значительно ослабляют свет, вызывая эффекты самозатенения; лизис клеток фитопланктона вызывает образование растворенной органики, которая поглощает свет на коротких длинах волн, детрит или кокколиты вызывают повышение рассеяния света. Распределение фитопланктона часто характеризуется тонкой вертикальной структурой с особыми свойствами (хлорофиллом А, составом и пр.) в слоях толщиной от сантиметров до нескольких метров (Сорокин, 1983; Dekshenieks et al.2001, см. обзор в Durham, Stocker, 2012; Cullen, 2015). Градиенты биооптических параметров тесно связаны с физическими характеристиками – освещенностью (границей фотической зоны), стратификацией и интенсивностью перемешивания, адвекцией крупномасштабными течениями, синоптической и субмезомасштабной вихревой динамикой. Эти физические процессы характеризуются существенной изменчивостью, связанной как с внутренней динамикой океана, так и с атмосферным воздействием на различных масштабах.
Значительная пространственная и временная изменчивость физических и биологических процессов ограничивает возможности их изучения на основе традиционных судовых измерений, которые не регулярны по времени, могут охватить только ограниченные акватории, имеют ограниченные возможности для отбора проб и проведения анализа с высоким вертикальным разрешением (порядка 1 метра). В этих условиях особую ценность приобретают автоматизированные, непрерывные и длительные измерения биооптических характеристик с высоким вертикальным разрешением и/или большим пространственным обхватом.
Вместе с запуском проекта Био-Арго в 2010 г. в ряде акваторий Мирового океана стали доступны измерения всплывающих буев типа Арго с установленными на них биооптическими приборами. Эти данные впервые дали возможность получать непрерывные одновременные измерения физических и биооптических параметров (освещенность, концентрация хлорофилла А, показатель обратного рассеяния, концентрация кислорода, pH и др.) в глубоководной части океанов с высоким вертикальным разрешением (1 м). Однако, в настоящее время, исследование изменчивости биооптических характеристик в морях России по этим измерениям практически отсутствуют за редким исключением (Stanev et al., 2017, 2018; Kubryakov et al., 2018; Kubryakov et al., 2019).

Арсений Кубряков - ведущий научный сотрудник ФИЦ МГИ РАН, заведующий молодежной лабораторией “Инновационные методы и средства океанологических исследований”. Работы Кубрякова А.А. посвящены разработке и усовершенствованию дистанционных методов исследования океана, изучению динамических процессов в морской среде и их влияния на функционирование морских экосистем с применением спутниковым методов, данных беспилотных аппаратов, контактных измерений.
Результаты опубликованы в более, чем 200 работах, из них >60 входят в WOS/SCOPUS, 27 - в списке Q1. Кубряков А.А. является лауреатом премии Президента Российской Федерации в области науки и инноваций для молодых учёных 2022 г за достижения в исследовании динамики океанических процессов и их воздействия на биологические характеристики морских экосистем. Обладатель золотой медали Российской академии наук (2017 г) с премиями для молодых ученых России в номинации «океанология, физика атмосферы и география».

Опубликованные работы по теме задачи:
1. A.A. Kubryakov, A.S. Mikaelyan, S.V. Stanichny,Extremely strong coccolithophore blooms in the Black Sea: The decisive role of winter vertical entrainment of deep water, Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 2021, 103554, ISSN 0967-0637
2. Stanichny, S. V., Kubryakova, E. A., and Kubryakov, A. A.: Quasi-tropical cyclone caused anomalous autumn coccolithophore bloom in the Black Sea, Biogeosciences, 18, 3173–3188,
3. Kubryakov, A. A., Lishaev, P. N., Aleskerova, A. A., Stanichny, S. V., & Medvedeva, A. A. (2021). Spatial distribution and interannual variability of cyanobacteria blooms on the North-Western shelf of the Black Sea in 1985-2019 from satellite data. Harmful Algae, 110, 102128.
4. Kubryakov, A. A., Mikaelyan, A. S., Stanichny, S. V., & Kubryakova, E. A. Seasonal Stages of Chlorophyll‐a Vertical Distribution and Its Relation to the Light Conditions in the Black Sea from Bio‐Argo Measurements. Journal of Geophysical Research: Oceans, e2020JC016790.
5. Kubryakova, E. A., Kubryakov, A. A., & Mikaelyan, A. S. (2020). Winter coccolithophore blooms in the Black Sea: Interannual variability and driving factors. Journal of Marine Systems, 103461.

Что предстоит делать:
1) Научиться строить профили оптических характеристик по данным буев Био-Арго
2) Провести анализ сезонной и межгодовой изменчивости оптических характеристик (концентрация хлорофилла А, кислорода, показателя обратного рассеяния) по данным буев Био-Арго в выбранных акваториях (Южный океан, Атлантика)
3) Провести анализ изменчивости различных физических факторов (скорости течений, ветра, освещенности) в этих акваториях
4) Оценить влияние различных физических факторов (скорости течений, ветра, освещенности) на изменчивость биологических характеристик

Методы, приборы, ПО, с которым предстоит работать:
1) Mаtlab
2) Массивы измерений буев Био-Арго
3) Спутниковые измерения
4) Данные атмосферных реанализов

Обязательные требования: Базовое программирование, Базовый английский язык
Специализация, уровень образования: Физика, биология, математика, бакалавры 3 курс и выше, магистры

Финансирование: проезд и проживание не покрывается организаторами

Минимальный срок стажировки: 3 недели
Возможность дистаницонной работы: нет