Estimation of primary production in the northwestern part of the Sea of Japan by ship- and satellite-based observations

Cover Page

Abstract


In this paper, we analyzed data of POI FAB RAS cruise (No. 33) held on «Akademik M.A. Lavrentyev» vessel in the northwestern part of the Japan Sea in May 2004 and compared them with satellite derived data from Climate Change Initiative Ocean Colour (CCI-OC) and Ocean productivity databases. The following in situ data were used for the analysis: CTD-data, assimilation number, nutrients (P, N, Si) and chlorophyll a (Chl). Ship assessments of Chl in the first optical layer were in average 0.5±0.58 mg/m3, while satellite Chl were nearly twice more – 0.95±0.36 mg/m3. Ship assessments of primary production (PP) were 1870±900 mg C/m2day that is 1.5 times larger than satellite derived data - 1226±432. Vertical profiles of nutrients, temperature and Chl showed that main mass of Chl was concentrated in a layer from 20 to 45 m, where the main production is formed. According to values of assimilation number, main production formed in a layer of 0-55 m in the south of the region and 0-30 m in the north. Weak correlation between ship and satellite PP values found in this paper may be explained by low accuracy of satellite derived estimation.


V. I. Zvalinsky

V.I. Il`ichev Pacific Oceanological Institute FEB RAS

Author for correspondence.
Email: biomar@mail.ru

Russian Federation, Vladivostok

P. V. Lobanova

Saint Petersburg State University

Email: biomar@mail.ru

Russian Federation, Saint Petersburg

P. Ya. Tishchenko

V.I. Il`ichev Pacific Oceanological Institute FEB RAS

Email: biomar@mail.ru

Russian Federation, Vladivostok

V. B. Lobanov

V.I. Il`ichev Pacific Oceanological Institute FEB RAS

Email: biomar@mail.ru

Russian Federation, Vladivostok

  1. Абакумов А.И., Израильский Ю.Г. Модельный способ оценки содержания хлорофилла в море на основании спутниковой информации // Компьютерные исследования и моделирование. 2013. Т. 5. № 3. С. 473–482.
  2. Бартенева О.Д., Полякова Е.А., Русин Н.П. Режим естественной освещенности на территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 239 С.
  3. Ерлов Н.Г. Оптика моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 248 с.
  4. Захарков С.П. Отчет гидробиологического отряда // Научный отчет об экспедиции ТОИ ДВО РАН на НИС «Академик М.А. Лаврентьев», рейс № 33. Владивосток: ТОИ ДВО РАН, 2004.
  5. Звалинский В.И. Формирование первичной продукции в море // Изв. ТИНРО. 2006. Т. 147. С. 276-302.
  6. Звалинский В.И., Лобанов В.Б., Захарков С.П., Тищенко П.Я. Хлорофилл, замедленная флуоресценция и первичная продукция в северо-западной части Японского моря осенью 2000 г. // Океанология, 2006. Т. 46. № 1. С. 27-37.
  7. Звалинский В.И., Тищенко П.П., Тищенко П.Я., и др. Результаты съемки гидрохимических и продукционных параметров на акватории Амурского залива в период паводка в августе 2005 года // Современное состояние и тенденции изменения природной среды Залива Петра Великого Японского моря. М.: ГЕОС, 2008. С. 199-229.
  8. Звалинский В.И., Тищенко П.Я. Моделирование фотосинтеза и роста морского фитопланктона // Океанология. 2016. Т. 56. № 4. С. 1-15.
  9. Звалинский В.И., Марьяш А.А., Тищенко П.Я., и др. Продукционные характеристики эстуария реки Раздольной в период ледостава // Изв. ТИНРО. 2016. Т. 185. С. 155-174.
  10. Лобанова П.В., Звалинский В.И., Тищенко П.Я. Концентрация хлорофилла-а и первичная продукция фитопланктона в западной части Японского моря по натурным и спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. 2017. T. 14, № 2. С. 135-147
  11. Кобленц-Мишке О.И. Величина первичной продукции Тихого океана // Океанология. 1965. Т. 5 (2). С. 325-337.
  12. Кобленц-Мишке О.И., Ведерников В.И. Первичная продукция // Биология океана. М.: Наука, 1977. Т. 2. С. 183-189.
  13. Методы гидрохимических исследований основных биогенных элементов. М.: ВНИРО, 1988. 120 С.
  14. Современные методы гидрохимических исследований океана. М.: ИО РАН им. П.П. Ширшова, 1992. 199 с.
  15. Сорокин Ю.И. Определение продуктивности фотосинтеза фитопланктона в водной толще с помощью С14 // Физиол. растений. 1959. Т. 6. С. 118-125.
  16. Тищенко П.П., Звалинский В.И., Тищенко П.Я., Семкин П.Ю. Первичная продукция Амурского залива (Японское море) в летний сезон 2008 года // Биология моря, 2017. Т. 43. № 3. С. 195 – 202.
  17. Шамбарова Ю.В., Степочкин И.Е., Захарков С.П. Исследование изменчивости первичной продукции в Японском море по спутниковым данным на основе ЭОФ-анализа // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 1. С. 80-92.
  18. Antoine D. Global- and ocean-scale primary production from satellite observations. Chapter 4 // Remote sensing of the marine environment (edited by Gower J.F.R.). 2006. USA: ASPRS. P. 85 – 147.
  19. Banse K., Postel J.R. On using pigment-norma-lized? Light-saturated carbon uptake with satellite-derived pigment for estimating column photosynthesis. Global Biogeochem. Cycles. V. 17. № 3. 1079. doi: 10.1029/2002GB002021. 2003.
  20. Behrenfeld M. J., and Falkowski P. G. Photosynthetic rates derived from satellite based chlorophyll concentration//Limnology and Oceanography. 1997a. V. 42(1). P. 1–20.
  21. Behrenfeld M.J., Falkowski P.G. A consumer’s guide to phytoplankton primary productivity models // Limnology and Oceanography. 1997b. V. 42(7). P. 1479-1491.
  22. Carr M-E., Friedrichs M.A.M, Schmeltz M. et all. A comparison of global estimates of marine primary production from ocean Colour // Deep-Sea Res. II. 2006. V. 53. P. 741–770.
  23. Choi J.K., Noh J.H., Orlova T. et al. Phytoplankton and Primary Production: In: Oceanography of the East Sea (Japan Sea). Kyung-Il Chang, Chang-Ik Zhang, Chul Park, Dong-Jin Kang, Se-Jong Ju, Sang-Hoon Lee, Mark Wimbush, Editors/ Springer International Publishing AG Switzerland. 2016.
  24. Hickman A.E., Moore C.M., Sharples J. et al. Primary production and nitrate uptake within the seasonal thermocline of a stratified shelf sea // Mar. Ecol. Prog. Ser. 2012. V. 463. P. 30-57.
  25. Kim S.W., Saitoh, S., Ishizaka J. et al. Temporal and spatial variability of phytoplankton pigment concentration in the Japan Sea derived from CZCS images // J. of Ocean. 2000. V. 56 (5). P. 527–538.
  26. Morel A., Huot Y., Gentili B. et al. Examining the consistency of products derived from various ocean color sensors in open ocean (Case 1) waters in the perspective of a multi-sensor approach // Remote Sensing of Environment (2007), doi: 10.1016/j.rse.2007.03.012.
  27. Murakami H., Sasaoka K., Hosoda K. et al. Validation of ADEOS-II GLI Ocean Colour Products Using In-Situ Observations // J. of Oceanography. 2006. V. 62. P. 373-393.
  28. NASA’s Ocean Colour Web. URL: http://www.science.oregonstate.edu/ocean.productivity/index.php
  29. Ocean Colour CCI home page. URL: http://www.esa-oceancolour-cci.org
  30. Painter S.C., Sanders R., Poulton A.J. et al. Nitrate uptake at photic zone depths is not important for export in subtropical ocean. Global Biogeochem Cycles. 2007. 21:GB4005 doi:1029/2006GB002807.
  31. Yamada K., Ishizaka J., Yoo S. et al. Seasonal and interannual variability of sea surface chlorophyll a concentration in the Japan/East Sea (JES) // Prog. in Oceanogr. 2004. V. 61. P. 193–211.
  32. Yamada K., Ishizaka J., Nagata H. Spatial and temporal variability of satellite estimated primary production in the Japan Sea from 1998 to 2002 // J. Oceanogr. 2005. V. 61. P. 857–869.
  33. Zhao T. L., Gong S. L., Zhang X. Y., McKendry I. G. Modeled size-segregated wet and dry deposition budgets of soil dust aerosol during ACE-Asia 2001: Implications for trans-Pacific transport //Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2003. V. 108. N. D23.

Views

Abstract - 37

PDF (Russian) - 49

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2019 Российская академия наук