Development of an algorithm for the photosynthesis specific rate recovery: a case study of a part of the Atlantic Ocean

Abstract

В данной работе рассматривается сезонная и пространственная изменчивость максимальной удельной скорости фотосинтеза (ассимиляционного числа, PBm), которая характеризует фотосинтетические способности морского фитопланктона. На основе судовых (in situ) данных в различных районах Атлантического океана была проанализирована зависимость PBm от температуры воды и концентрации хлорофилла-а в поверхностном слое (0-30 метров). Выявлена связь оценок PBm с периодом вегетации фитопланктона, а также сопоставлены региональные особенности и диапазон изменчивости PBm. Были рассмотрены известные температурные алгоритмы восстановления PBm и проведена их валидация. Кроме того, на основании необходимости учета сезонной и региональной изменчивости PBm, были разработаны эмпирические алгоритмы его восстановления как линейные функции от температуры воды, которые показали минимальное отклонение от in situ данных по сравнению с существующими алгоритмами.

In this study, we considered the seasonal and spatial variability of the maximum specific rate of photosynthesis (assimilation number, PBm), which describes the photosynthetic abilities of marine phytoplankton. Based on ship (in situ) data, the dependence of PBm on the seawater temperature and chlorophyll-a concentration in the surface layer (0-30 meters) was analyzed. A connection between the PBm values and the growing season of marine phytoplankton was revealed, as well as regional features and the range of PBm variability were compared. In addition, well-known algorithms of PBm as a function of seawater temperature have been reviewed and validated. Moreover, the new empirical algorithms of PBm were developed due to the necessary to take into account the seasonal and regional variability of the parameters. These new algorithms showed better performance compared to the other algorithms.