Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В первый год работы по проекту на основе непрерывных биооптических измерений буев Био-Арго за 2014-2018 г с высоким вертикальным (1м) и временным разрешением, а также спутниковых данных в Черном море впервые в мире проведено исследование вертикальной эволюции цветений кокколитофорид и их влияние на образование растворенного органического углерода в бассейне. По данным спутниковых измерений исследованы физические причины возникновения аномально сильных летних цветений кокколитофорид, их пространственной изменчивости. Анализ показал, что цветение кокколитофорид в Черном море регулярно наблюдается два раза в год: в начале лета и в конце осени - зимой. Летнее цветение начинается в апреле-мае в верхнем квазиоднородном слое (ВКС) и после в мае-июне наблюдается в ВКС (0-10 м) и в верхней части сезонного термоклина (10-25 м). В июле-августе область высоких значений показателя обратного рассеяния заглубляется в слой 10-30м, а в августе резко исчезает из верхнего слоя. Анализ сезонной изменчивости показателя ослабления света на разных длинах волн показал, что резкое окончание цветения сопровождается возникновением сезонного максимума ослабления света, свидетельствующего о выбросе большого количество растворенного органического вещества. Причиной такого увеличения вероятно выступают воздействие вирусов, которые значительно усиливают продукцию жиров и их лизис в клетках кокколитофорид, и являются одной из причин массовой гибели кокколитофорид. В работе, впервые, показано, что такой процесс ответственен за возникающий максимум концентрации растворенного органического вещества в верхнем 0-50м слое Черного моря. Интенсивность, продолжительность и вертикальное протяженность летний цветений значительно варьируют от года к году. В работе было показано, что причиной такой изменений является межгодовая изменчивость вертикальное вовлечения изопикнических слоев в зимний период. В работе даны оценки связи плотности ВКС и концентрации вовлеченных зимой биогенных элементов и интенсивности цветения кокколитофорид. Согласно полученным оценкам увеличение плотности от 1014.1 к 1014.3 и 1014.4 соответствует росту концентрации фосфатов от PO4 = 0,02 до 0,04 и 0,06 мкмоль/м, что может объяснить наблюдаемую 3-кратную разницу между слабыми и аномальным сильным цветением кокколитофорид в центральной части бассейну. В последнее время несмотря на наблюдающееся потепления, наблюдается увеличение плотности верхних слоев и усиление цветений кокколитофорид. Повышение плотности в последнее время связано с резким увеличение солености после 2014 года, которая выросла на более чем 0,2 psu в 0-40 м слоя. Такие изменения халинной структуры вызывают значительное ослабление стратификации в бассейне и способствуют наблюдаемой в последнее время интенсификации цветений кокколитофорид в Черном море. Вероятной причиной увеличения солености верхнего слоя является интенсификация диапикнического перемешивания, связанная с ростом скорости ветра и количества штормов в осенний период. Осенние шторма вызывают вовлечение тёплых вод под поверхность, которое компенсируется вовлечением глубинных соленых вод из нижних слоев в верхний. Таким образом, происходит “размыв” основного халоклина, который компенсируется снизу затоком Средиземноморских вод. Зимой рост кокколитофорид начинается в октябре-ноябре. Как и летом, пик цветения наблюдается после окончания осенне-зимнего цветения диатомей, вызванного интенсивным вертикальным вовлечением питательных веществ из глубинных слоев при усилении перемешивания в холодный период года. Пик зимнего цветения кокколитофорид приходится на январь - период слабой освещенности и наиболее глубокого ВКС. Зимой достаточно высокие значения bbp занимают весь ВКС от 0-40 м, а в некоторых случаях до 60 м. Оценки концентрации кокколитофорид во время их зимнего в 2-2,5 раза ниже, чем во время летнего. Однако из-за их значительно большей вертикальной протяженности оценки суммарного количества клеток в зимний и летний период сопоставимы, что указывают на равную роль зимних и летних цветений кокколитофорид в сезонной сукцессии фитопланктона Черного моря. На основе выполненной работы предложена усовершенствованная схема сезонной сукцессии фитопланктона в Черном море, в которой учтена роль зимних цветений кокколитофорид, а также значительное влияние летних цветений кокколитофорид на образование растворенного органического вещества и запуск “микробной” петли.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Анализ непрерывных измерений буев Био-Арго в 2014–2018 гг. позволил детально исследовать вертикальное распределение хлорофилла “а” (Хл) в Черном море, определить его связь с сезонной и межгодовой изменчивостью характеристик освещенности в Черном море - фотосинтетически активной радиации, коэффициентов ослабления света на разных длинах волн . Результаты показали, что зависимость Хл от логарифма ФАР имеет квазигауссовский вид. Высокие значения Хл в течение всех сезонов находились между зоной с низкой освещенностью ФАР=3 и высокой освещенностью 330 мкмоль фотонов м -2 с -1 , что в пересчете на интегральные суточные ФАР составляет 0,08 и 10 моль фотонов м2 д-1. Первая величина предположительно соответствует компенсационной освещенности для Черного моря, а вторая – пределом освещенности, выше которого происходит фотоингибирование/фотоадаптация фитопланктона, приводящая к уменьшению флюоресценции и клеточного содержания Хл. Измерения буев Био-Арго дали возможность выделить 7 стадий сезонного хода Хл с различными особенностями вертикального распределения и исследовать их связь с процессами перемешивания и изменением освещенности : - Февральский минимум, связанный с заглублением ВКС ниже слоя компенсационной освещенности. Этот минимум модулируется динамикой бассейна, поскольку наиболее высокие значения ВКС находятся в зонах опускания и в синоптических антициклонах, где можно ожидать наиболее сильное уменьшение Хл. В центре море, где толщины ВКС меньше, этот минимум может отсутствовать, особенно в годы с интенсивной циклонической циркуляцией; - Ранневесеннее цветение в конце февраля-марте, связанное с резким увеличением освещенности в слое формирующегося сезонного термоклина, где присутствует большое количество питательных веществ. - Минимум и наиболее глубинное цветение в апреле–мае. Резкий минимум Хл в поверхностных слоях, вызванный выеданием фитопланктона зоопланктоном и исчерпанием питательных веществ, приводит к наибольшей прозрачности вод в слое 0 – 45 м. Отсутствие эффекта самозатенения приводит к максимальному проникновению ФАР в толщу вод и возникновению наиболее глубинного цветения в слое 50–65 м в Черном море в этот период. - Рост Хл в очень узком слое в сезонном термоклине во второй половине мая и июне, наблюдающийся во время и под слоем раннелетнего цветения кокколитофорид. - Подповерхностный максимум Хл в августе – высокие концентрации в слое 10–35 м, связанные, по крайней мере частично, с вертикальным вовлечением во время штормов, кросс-шельфовой вихревой адвекцией, реминерализацией веществ после цветения кокколитофорид; - Раннеосенний минимум в сентябре–октябре, связанный с осенним выеданием летней популяции фитопланктона. Этот минимум интегральной Хл сопровождается его ростом в поверхностных слоях, вызванный вовлечением фитопланктона из слоя подповерхностного максимума, где Хл резко уменьшается; - Цветение поздней осенью – ранней зимой в ноябре-январе, наблюдаемое в слое ВКС 0–40 м, вызванное вовлечением питательных веществ из слоя нутриклина под действием конвекционного и ветрового перемешивания. Кроме этого, в работе, на основе непрерывных измерений показателя обратного рассеяния предложен метод и даны оценки вертикального распределения скорости оседания частиц во время летних и зимних цветений кокколитофорид. Оптические измерения концентрации кислорода Bio-Argo использовались для оценки связи между вертикальным распределением концентрации кислорода и интенсивностью зимней конвекции.После самых суровых зим исследуемого периода, в 2012 и 2017 годах, в оксиклине наблюдаются аномальные увеличения кислорода на изопикнах 14,25-15,4 как минимум в течение следующего года. Корреляция между температурой и концентрацией кислорода в этих слоях составляет около 0.8. При этом содержание кислорода в оксиклине может увеличиваться содержания кислорода на 20-100 мкМ по сравнению с теплыми годами.