Gdynia Karlskrona Temperatura wody

Raport roczny z realizacji projektu badawczo-rozwojowego
pt.: „Opracowanie i testowanie zintegrowanego systemu obserwacji zjawisk epizodycznych
w Morzu Bałtyckim – wykrywanie i ostrzeganie przed zagroŜeniem zakwitami glonów”
Opis wykonanych badań stosowanych lub prac rozwojowych oraz uzyskanych
wyników w ramach poszczególnych zadań harmonogramu
Zadanie 1.
Pomiary z wykorzystaniem aparatury BlueBox:
a) odbiór i przetwarzanie danych z automatycznych pomiarów BlueBox w zakresie
temperatury wody morskiej, zasolenia, zawartości tlenu i stęŜeń chlorofilu-a,
b) odbiór próbek dyskretnych z promu i wykonanie oznaczeń stęŜeń chlorofilu-a i soli
odŜywczych,
c) opracowanie rozwiązań technicznych zabezpieczających BlueBox przed zamulaniem
w porcie,
d) modyfikacja systemu poboru próbek dyskretnych.
Pomiary z wykorzystaniem aparatury BlueBox, zainstalowanej na promie „Stena
Nordica” (armator – Stena Line), kursującym między Gdynią a Karlskroną, rozpoczęto
z dniem 7 lipca 2008 r. System automatycznych pomiarów temperatury wody morskiej,
zasolenia, fluorescencji i zawartości tlenu gromadzi wyniki z ostatnich ok. 20 dni. Wyniki
zapisywane są na karcie Compact Flash o pojemności 128 MB, dlatego naleŜy je odbierać
(poprzez komputer przenośny) z częstotliwością ok. 14 dni i przenosić do lokalnej bazy
danych. System BlueBox zbiera do 5 mln rekordów rocznie. Wyniki pomiarów
automatycznych zarejestrowane w 2008 r. są aktualnie opracowywane w formie wykresów
i map, co wymaga sparametryzowania m.in. pomiarów fluorescencji do wartości stęŜeń
chlorofilu-a z wykorzystaniem wyników oznaczeń z próbek dyskretnych, jako podstawy
kalibracji. Podejmuje się takŜe próbę sparametryzowania wyników pomiarów nasycenia
tlenem (%) do wartości stęŜeń (cm3 dm-3). Wstępne wyniki rozkładów przestrzennoczasowych temperatury wody morskiej i zasolenia na podstawie pomiarów automatycznych
przedstawiono na rys.1.
km
300
Temperatura wody
Karlskrona
°C
24
23
22
250
21
20
19
200
18
17
150
16
15
14
100
13
12
50
11
10
0
9
11/07/2008
26/07/2008
10/08/2008
Gdynia
9/09/2008
24/09/2008
9/10/2008
1
km
Zasolenie
Karlskrona
8
300
7.6
250
7.2
6.8
200
6.4
6
150
5.6
100
5.2
4.8
50
4.4
4
0
11/07/2008
26/07/2008
10/08/2008
Gdynia
9/09/2008
24/09/2008
9/10/2008
Rys.1 Zmiany temperatury wody i zasolenia na trasie promu „Stena Nordica” z Gdyni do
Karlskrony w okresie od 4 lipca do 16 października 2008 r.
Opracowano załoŜenia logistyczne odbioru próbek
z wytycznymi poboru próbek fitoplanktonu w programie
COMBINE przyjęto zasadę poboru próbek dyskretnych w
z Karlskrony do Gdyni (Rys.2), co oznacza odbiór próbek
ograniczonym czasie postoju jednostki w porcie.
dyskretnych z promu. Zgodnie
monitoringu Bałtyku HELCOM
ciągu dnia, tj. w drodze promu
w godzinach wieczornych, przy
Rys.2 Rozmieszczenie stacji poboru próbek dyskretnych na trasie promu „Stena Nordica”
na tle rozmieszczenia stacji pomiarowych monitoringu Bałtyku (COMBINE)
Zestawienie terminów poboru próbek dyskretnych w 2008 r. przedstawiono w tablicy
1. Próbki dyskretne z wyznaczonych stacji pomiarowych (określonych odpowiednimi
współrzędnymi geograficznymi, rys.2) zbierane są automatycznie do pojemników
o pojemności 1 dm3 przechowywanych w chłodziarce (4ºC). KaŜdej stacji przypisane są
4 pojemniki, do których woda pobierana jest na pewnym dystansie – pobór następuje
podczas ruchu promu.
2
Tablica 1
Zestawienie terminów poboru prób z systemu FerryBox w 2008 roku; (+) badania struktury
fitoplanktonu i toksyczności
L.p.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Termin poboru
prób wody
7.07.2008 (+)
14.07.2008 (+)
21.07.2008 (+)
28.07.2008 (+)
13.08.2008 (+)
19.08.2008 (+)
25.08.2008 (+)
6.09.2008 (+)
12.09.2008
26.09.2008
10.10.2008
W 2008 r. przyjęto następujący system wykonywania analiz z próbek wody pobranych
do tych pojemników. Wodę z 1. pojemnika przeznaczano wyłącznie do oznaczenia chlorofilua w celu kalibracji wskazań przepływowego fluorymetru BlueBox i jednocześnie kalibracji
niezbędnej do interpretacji zdjęć satelitarnych. Próbkę dyskretną do oznaczeń struktury
gatunkowej fitoplanktonu, chlorofilu-a i substancji biogennych uzyskiwano przez integrację
wody z 3 pozostałych pojemników, po przewiezieniu pojemników do laboratorium lądowego.
Próbkę zintegrowaną rozdzielano do odpowiednich pojemników dla zabezpieczenia
poszczególnych elementów oznaczeń. Wodę do oznaczeń chlorofilu-a sączono przez filtry,
które zabezpieczano przez zamroŜenie do czasu dalszej analizy. Próbkę do oznaczeń
struktury gatunkowej fitoplanktonu konserwowano dodatkiem płynu Lugol’a. Odpowiednie
części próbki zintegrowanej, do oznaczeń struktury gatunkowej, hepatotoksyn oraz
ekotoksyczności, przekazywano podwykonawcom. Próbki do oznaczeń substancji
biogennych zamraŜano [w 2008 r. w laboratorium chemicznym w Oddziale Morskim IMGW w
Gdyni trwał remont i przebudowa w okresie maj-grudzień, dlatego analizy substancji
biogennych i chlorofilu-a zostały wykonane w terminie późniejszym, a nie bezpośrednio po
odebraniu z promu; zastosowana metoda konserwacji próbek jest zalecana przez
przewodnik metodyczny HELCOM COMBINE] do czasu dalszych analiz. Wyniki analiz
stęŜeń substancji biogennych i chlorofilu-a w próbkach dyskretnych zostały wprowadzone do
operacyjnej bazy danych oceanograficznych. Przykładowe wyniki zmienności stęŜeń
substancji odŜywczych i stęŜeń chlorofilu-a oznaczone w dyskretnych próbkach wody
przedstawia rys.3.
W celu sprawdzenia czy róŜnica w wynikach oznaczeń chlorofilu-a między 1.
pojemnikiem (dokładny punkt przecięcia współrzędnych geograficznych dla danej stacji)
a próbką zintegrowaną jest istotna, wykonano obliczenia błędu względnego, wyniki
przedstawiono w tablicy 2.
Wyniki weryfikacji wykazały, Ŝe istotne róŜnice (>50% między stęŜeniem oznaczonym
w pojemniku 1. i próbką zintegrowaną) wystąpiły jedynie dla stacji GK6, tj. stacji usytuowanej
w płytkiej strefie przybrzeŜnej w osłoniętym fiordzie, gdzie produkcja moŜe być rzeczywiście
bardzo wysoka i gdzie dryfujące plamy fitoplanktonu mogą mieć bardzo zmienny układ,
poniewaŜ fitoplankton jest rozmieszczony w wodzie morskiej w postaci plamistej (patchiness)
w sposób naturalny. Względny błąd oznaczeń chlorofilu-a z uwzględnieniem wszystkich
pomiarów wyniósł 16,1%, a po odrzuceniu wyników odstających >50% - jedynie 10,5%, co
jest wartością bardzo zadowalającą w badaniach środowiskowych. Na podstawie powyŜszej
analizy zdecydowano prowadzić dalsze badania w analogiczny sposób – przeznaczając
wodę z 1. pojemnika dla celów kalibracyjnych chlorofilu-a i integrując wodę z pojemników 2-4
do pozostałych oznaczeń.
3
16
PO4(L)
TOxN(L)
SiO4(R)
Chl-a(R)
1.0
14
12
PO 4; TOxN [mmol m-3]
0.8
10
0.6
8
0.4
6
0.2
4
0.0
10.10.08
26.09.08
12.09.08
06.09.08
25.08.08
19.08.08
13.08.08
28.07.08
21.07.08
14.07.08
2
07.07.08
-0.2
SiO 4 [mmol m-3]; Chl-a [mg m-3]
1.2
0
data
Rys.3 Zmienność stęŜeń soli odŜywczych i chlorofilu-a na stacji GK4 w 2008 r.
Tablica 2
Wyniki równoległych analiz chlorofilu-a (mg m-3) w wodzie z 1. pojemnika i w próbce
zintegrowanej (równe objętości wody z pojemników 2-4)
stacja próba
data
/estymator 07.07. 14.07. 21.07. 28.07. 13.08. 19.08. 25.08. 06.09. 12.09. 26.09.
GK1
A
10.6 8.233 6.707 4.578 3.012 2.651
*
2.65 2.892
2.53
B
7.229
5.06 3.614
2.169 2.289
2.41
śr
6.97
4.82
3.31
2.41
2.59
2.47
δ
0.04
0.05
0.09
0.10
0.12
0.02
GK2
A
6.867 6.639 8.032 3.373 3.494 2.892 2.289 2.536 2.892 1.928
B
10.33
3.976 2.973
2.41 2.169 1.687
śr
9.18
3.74
2.93
2.47
2.53
1.81
δ
0.13
0.06
0.01
0.03
0.14
0.07
GK3
A
7.711 8.762 11.19 4.185 4.337
2.41 3.253 2.169 2.289 1.721
B
9.548 4.058
2.53
2.351 2.169 1.566 1.566
śr
10.37 4.122 3.434
2.802 2.169 1.928 1.644
δ
0.08
0.02
0.26
0.16
0.00
0.19
0.05
GK4
A
7.108
6.27 4.918 3.614 2.012 3.133 3.133 2.289 1.446 1.687
B
4.954 3.614
2.04 3.179 2.636 1.446 1.446 1.446
śr
4.936 3.614 2.026 3.156 2.885 1.868 1.446 1.567
δ
0.00
0.00
0.01
0.01
0.09
0.23
0.00
0.08
GK5
A
1.205 2.191 2.283
2.41
2.41 2.892 2.651 1.325 1.687 1.687
B
2.651
1.776
2.41 1.325 1.566 1.475
śr
2.531
2.334 2.531 1.325 1.627 1.581
δ
0.05
0.24
0.05
0.00
0.04
0.07
GK6
A
2.41 6.639 7.903 4.312 3.373 3.253 8.072 3.424 4.699 13.01
B
1.801
2.048 1.874 0.964 1.566 1.084
śr
3.057
2.651 4.973 2.194 3.133 7.048
δ
0.41
0.23
0.62
0.56
0.50
0.85
* - system nie [obrał wody do 1. pojemnika; A – wynik oznaczenia chlorofilu-a w wodzie z
pojemnika, B – wynik oznaczenia chlorofilu-a w próbce zintegrowanej.
10.10.
2.289
1.807
2.05
0.12
2.169
1.566
1.87
0.16
3.133
1.687
2.41
0.30
1.687
1.325
1.506
0.12
1.928
1.566
1.747
0.10
18.8
2.048
10.42
0.80
1.
4
W dniu 15 października 2008 r. otrzymano oficjalną informację od kierownika
operacyjnego terminalu promowego w Gdyni, Ŝe „Stena Nordica” zostaje przeniesiona na
inną linię obsługiwaną przez Stena Line i naleŜy usunąć zainstalowane urządzenia
pomiarowe do 19.10.2008r. Praktycznie natychmiast po rozmontowaniu urządzeń (BlueBox
i urządzenie do poboru próbek dyskretnych) rozpoczęto negocjacje z kapitanem siostrzanej
jednostki – „Stena Baltica” – kursującej na tej samej linii (Gdynia-Karlskrona). Po uzyskaniu
akceptacji kapitana i uzgodnieniach technicznych z kadrą oficerów mechaników, BlueBox
i moduł do poboru próbek zostały przetransportowane na pokład „Stena Baltica” w dniu
9 lutego 2009 r., gdzie ich instalację przeprowadziła specjalistyczna firma. Działanie systemu
po ponownej instalacji przetestowano zbierając dane z pomiarów automatycznych
i pobierając próbki dyskretne w dniach 2-3 marca 2009.
W dniu 30 stycznia 2009 r. odbyło się spotkanie robocze głównych wykonawców
projektu, na którym uzgodniono harmonogram i organizację prac na rok 2009. Zaplanowano
ok. 20 dat poboru próbek dyskretnych, przy czym częstotliwość poboru w okresie
potencjalnych zakwitów uzaleŜniono od rozwoju sytuacji środowiskowej analizowanej na
podstawie zdjęć satelitarnych.
Zadanie 2.
Opracowanie operacyjnej bazy danych:
a) opracowanie systemu transmisji danych pomiarowych Bluebox z promu drogą satelitarną
do bazy danych w IMGW,
b) opracowanie systemu informatycznego do gromadzenia i udostępniania danych
uzyskiwanych w projekcie w tym danych z BlueBox, danych z analiz laboratoryjnych
i danych satelitarnych,
c) gromadzenie i przetwarzanie danych pomiarowych z BlueBox
d) udostępnianie wstępnych danych z systemu BlueBox
Udostępnianie i prezentacja danych przez internet wymaga wykonania nowej
dedykowanej do tego celu bazy danych dostępnej online. Wykonano projekt bazy danych,
uwzględniający obowiązujące standardy międzynarodowe (normy ISO 19111 i 19115
w zakresie współrzędnych geograficznych i meta-danych) oraz specyfikę danych
pomiarowych uzyskiwanych z systemu pomiarowego. Przy projektowaniu bazy wykorzystano
darmowe oprogramowanie TOAD Data Modeller. Zastosowano takŜe wytyczne opracowane
w międzynarodowym projekcie SeaDataNet w odniesieniu do danych i meta-danych
oceanograficznych. Projekt bazy danych składa się z 41 tabel powiązanych ze sobą
wzajemnymi relacjami. Do budowy bazy danych BlueBox wybrano system MySQL, będący
otwartym oprogramowaniem dostępnym na licencji GPL. UmoŜliwia on obsługę do 60 mln
rekordów w jednej tabeli i do 15 tys. tabel w bazie danych oraz zapewnia odpowiednią
wydajność i szybkość działania. Do zarządzania bazą danych wybrano system phpMyAdmin,
który umoŜliwia wykonywanie importu i eksportu danych, zarządzanie strukturą danych,
przeglądanie i edycję danych oraz wykonywanie dowolnie zdefiniowanych zapytań do bazy
danych. Na serwerze Ośrodka Oceanografii i Monitoringu Bałtyku (Oddział Morski IMGW
w Gdyni; http://baltyk.gdynia.imgw.pl) skonfigurowano serwer bazy danych MySQL oraz
zainstalowano i skonfigurowano system zarządzania bazą danych phpMyAdmin. W celu
zapewnienia niezbędnego bezpieczeństwa bazy danych skonfigurowano i uruchomiono
bezpieczną komunikację SSL z serwerem poprzez szyfrowanie wysokiego poziomu.
Następnie utworzono bazę danych o zaprojektowanej wcześniej strukturze.
W ramach tworzenia operacyjnej bazy danych, opracowano załoŜenia do części tej
bazy w zakresie gromadzenia i przetwarzania danych satelitarnych dotyczących temperatury
wody morskiej oraz dopływu światła do powierzchni morza, a takŜe danych satelitarnych
dotyczących stęŜeń chlorofilu-a. Mapy temperatury oraz dopływu światła, zawierające
5
wartości rzeczywiste, przechowywane będą w bazie danych w formacie GeoTIFF, który
pozwala na zapisywanie w jednym pliku zarówno danych atrybutowych, jak i definicji siatki
i dowiązania geograficznego. Jest to format rozpoznawany przez większość programów typu
GIS/IP oraz graficznych. Dzięki temu moŜliwe będzie tworzenie serwisu internetowego
w oparciu o dowolną technologię. Dodatkowo produkty mogą być tworzone w róŜnych
rozdzielczościach w dowolnym formacie graficznym (np. JPG).
W zakresie danych satelitarnych wykorzystywanych do opracowania map stęŜeń
chlorofilu-a zaproponowano strukturę bazy danych w oparciu o aktualnie wykorzystywane
dane. KaŜdy z uŜywanych skanerów satelitarnych ma zdefiniowany przez właściciela format
danych dlatego dane satelitarne z obszaru Bałtyku naleŜy rozdzielić na podstawie źródła
pochodzenia MODIS lub MERIS i przechowywać je w odrębnych katalogach. Dla kaŜdego
z czujników naleŜy wyróŜnić dane wejściowe i produkty. Przy czym naleŜy w jak największym
stopniu zachować składnię i nazewnictwo poszczególnych zbiorów danych, np. dla skanera
MODIS
przyjęty
jest
następujący
zapis
nazw
zbiorów:
MOXXXXxxxhhmmss_L1AGAC(LAC).Z (MOD – oznacza skaner MODIS, XXXX – kod roku,
xxx – dzień juliański (kolejny dzień roku), hhmmss – czas GMT rozpoczęcia rejestracji
danych HRPT (High Resolution Picture Transmission): godzina, minuty, sekundy,
L1AGAC(LAC) – poziom danych L1, L2 lub L3 zaleŜnie od stopnia przetworzenia danych
(np. L1A – zbiór danych skalibrowanych i poprawionych na poziomie satelity z dowiązaniem
geodezyjnym). Osobną kategorią zbiorów są zbiory zawierające dane pomocnicze,
niezbędne do przeprowadzenia prawidłowej korekcji atmosferycznej; dane meteorologiczne
opisujące stan atmosfery i dane o pionowych rozkładach ozonu w atmosferze. Dane te są
pobierane z centrum dystrybucji Ocean Colour Data Resources w Distributed Active Archive
Centre w Goddard Space Flight Center, NASA. Na poziomie danych wejściowych
i produktów pliki będą przechowywane w podkatalogach odpowiadających poszczególnym
rocznikom.
W załoŜeniach do części bazy danych optycznych gromadzonych w rejsach
pomocniczych przyjęto model stosowany w systemie wymiany i archiwizacji danych
SeaBASS (SeaWiFS Bio-optical Archive and Storage System), jako model wyjściowy
formatu, wymiany i opisu danych. Pliki danych zapisywane są w formacie ASCII, co
zapewnia moŜliwość ich odczytu niezaleŜnie od uŜywanych narzędzi i platformy
komputerowej. Dane zapisywane są w postaci macierzy wartości i są poprzedzone
szeregiem predefiniowanych nagłówków metadanych. Nagłówki w języku angielskim
zawierają informację opisową na temat pliku danych (m.in. początek nagłówka,
odpowiedzialny(i) za dane, afiliacja(e), adres(y) e-mail, nazwa identyfikująca projekt, nazwa
lub numer rejsu, nazwa stacji pomiarowej, itd.).
Zadanie 3.
Identyfikacja i charakterystyka zakwitu glonów morskich na podstawie laboratoryjnej analizy
próbek wody uzyskanych z BlueBox:
a) analiza struktury gatunkowej, liczebności i biomasy fitoplanktonu w próbkach dyskretnych
pobranych przez BlueBox, oznaczenie gatunków potencjalnie toksycznych
b) analiza jakościowa i ilościowa hepatotoksyn i neurotoksyn produkowanych przez glony
i sinice (HPLC, ELISA),
c) ocena toksyczności próbek fitoplanktonowych metodą testu biochemicznego PPIA,
ocena toksyczności próbek wody i
fitoplanktonu metodą standardowych testów
toksykologicznych na skorupiakach.
W pracowni „Regionalne Centrum Sinicowe” IO UG zrealizowano w 2008r.
następujące zadania w ramach projektu FerryBox:
• Badano próbki wody powierzchniowej pobrane z 6 stacji w terminach jak podano
w tab.1 (Zad.1).
6
•
•
•
Przeprowadzono analizę jakościową i ilościową hepatoksyn produkowanych przez
glony i sinice (tab.3) przy wykorzystaniu wysokosprawnej chromatografii cieczowej
(HPLC) i testu immunoenzymatycznego (ELISA).
Przeprowadzono analizę ilościową i jakościową struktury gatunkowej fitoplanktonu,
w tym pikoplanktonu, w pobranym materiale (wyniki w opracowaniu).
Dodatkowo, podczas rejsu m/y „Oceanograf 2” na stacjach GK1 i GK2, w obrębie
Zatoki Gdańskiej, pobrano próbki wody powierzchniowej oraz z głębokości 5 m, 20 m
i 60 m (tab.4) w celu porównania wyników uzyskanych z aparatury Blue Box
z klasycznymi technikami pobierania materiału w badaniach oceanograficznych.
Tablica 3
StęŜenia nodularyny oznaczone w próbkach pobranych ze stacji pomiarowych na trasie
promu „Stena Nordica” w 2008 r.
Data
7.07.2008
14.07.2008
21.07.2008
28.07.2008
13.08.2008
19.08.2008
Stacja
GK1
GK2
GK3
GK4
GK5
GK6
GK1
GK2
GK3
GK4
GK5
GK6
GK1
GK2
GK3
GK4
GK5
GK6
GK1
GK2
GK3
GK4
GK5
GK6
GK1
GK2
GK3
GK4
GK5
GK6
GK1
GK2
GK3
GK4
GK5
GK6
NOD [µ
µl/l]
2,0
n.d.
0,17
1,27
ślad
n.d.
4,04
1,91
n.d.
1,33
2,28
0,41
1,70
0,24
0,37
1,13
n.d.
0,47
n.d.
1,07
0,47
0,53
0,72
n.d.
0,59
n.d.
0,24
0,33
n.d.
0,35
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
7
Tab.3 c.d.
25.08.2008
6.09.2008
GK1
GK2
GK3
GK4
GK5
GK6
GK1
GK2
GK3
GK4
GK5
GK6
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
n.d. – nodularyny nie wykryto
Tablica 4
StęŜenia nodularyny oznaczone w próbkach pobranych ze stacji pomiarowych wzdłuŜ trasy
promu „Stena Nordica” w 2008 r. z pokładu m/y „Oceanograf 2”
Data
Stacja
21.07.2008
GK1
GK2
28.07.2008
GK1
GK2
13.08.2008
GK1
GK2
Poziom
[m]
0
14
0
5
20
60
0
14
0
5
20
60
0
0
NOD
[µ
µl/l]
1,78
0,77
10,32
0,99
0,61
n.d.
0,49
0,26
0,36
0,55
0,61
n.d.
1,20
0,19
Badania ekotoksyczności pobranych próbek wody przeprowadzono w Zakładzie
Ochrony Środowiska i Higieny Transportu Instytutu Medycyny Morskiej i Tropikalnej AMG
w oparciu o test Artrotoxkit przeznaczony do oznaczania toksyczności wód morskich
z organizmem testowym Artemia franciscana. Dorosłe postaci Artemia Ŝywią się głównie
planktonem roślinnym, który odfiltrowują z wody. Testy były wykonywane w jednorazowych
płytkach wielodołkowych z wykorzystaniem larw Artemia w II-III stadium rozwoju. W dołkach
płytek umieszczano po 10 larw Artemia, dodawano badane próbki wody morskiej
w odpowiednich rozcieńczeniach, a następnie inkubowano przez 24 godziny, w temperaturze
25°C, w ciemno ści. Po okresie inkubacji obliczano procent śmiertelności osobników
testowych. Za martwe uznawano te osobniki, które nie przejawiały wewnętrznych lub
zewnętrznych ruchów w ciągu 10 sekund obserwacji. Śmiertelność osobników testowych
w Standardowej Wodzie Słodkiej (kontrola) nie mogła przekroczyć 10 %. Wyniki badań
przedstawiono w tablicy 5.
8
Tablica 5
Wyniki badań ekotoksyczności badanych próbek wody dla organizmów Artemia franciscana
Numer
stacji
GK1
GK2
GK3
GK4
GK5
GK6
21.07.08
0
0
0
0
0
0
13.08.08
19.08.08
25.08.08
Liczba martwych osobników testowych
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
2
1
0
0
0
06.09.08
1
0
0
0
0
0
Wszystkie zbadane w 2008 r. próbki wody były nietoksyczne wobec Artemia
franciscana (wg klasyfikacji Persoon i in., 2003).
Zadanie 4.
Identyfikacja i określenie zasięgu zakwitów fitoplanktonu na podstawie danych satelitarnych
radiometru MODIS i/lub AVHRR:
a) pozyskanie danych satelitarnych,
b) kalibracja danych satelitarnych na podstawie pomiarów in situ stęŜeń chlorofilu-a
wykonywanych przy pomocy automatycznego urządzenia zainstalowanego na promie
pasaŜerskim Gdynia-Karlskrona,
c) przetwarzanie surowych danych do postaci map wybranych parametrów, np. temperatury
powierzchniowej, stęŜeń chlorofilu a,
d) identyfikacja i określenie zasięgu rozpływu wód upwellingowych
e) identyfikacja frontów hydrologicznych
Wykorzystanie informacji satelitarnej ma na celu rozszerzenie ograniczonej
przestrzennie informacji pozyskiwanej z systemu pomiarowego BlueBox do postaci map
przedstawiających przestrzenne zróŜnicowanie ilościowych charakterystyk wybranych
parametrów ekosystemu Bałtyku. Mapy temperatury powierzchni morza tworzone będą na
podstawie danych czujnika AVHRR, pracującego na satelitach z serii TIROS-N/NOAA,
rejestrowanych przez stację HRPT Instytutu Oceanografii Uniwersytetu Gdańskiego. Dopływ
światła do powierzchni morza szacowany będzie na podstawie modelu transmisji
promieniowania, asymilującego dane. Wstępne przetwarzanie danych obejmujące korekcję
radiometryczną, atmosferyczną, geometryczną i dowiązanie geograficzne zostanie
przeprowadzone podobnie jak dla kanałów termalnych za pomocą systemu ASDIK. Dane z
kanału widzialnego radiometru pracującego na geostacjonarnym satelicie meteorologicznym
METEOSTAT-9 zostaną wykorzystane do oceny wielkości zachmurzenia. Dane
udostępniane przez EUMESTAT są w formacie cyfrowym. Algorytmy przetwarzania tych
danych zostaną opracowane w ramach projektu FerryBox.
W opracowanej koncepcji formy prezentacji danych satelitarnych w zakresie
charakterystyk termicznych uwzględniono zasady selekcji danych; np. według daty –
selekcja scen dziennych lub nocnych, zasięgu przestrzennego – charakter lokalny lub
regionalny, wybór konkretnego produktu – mapa temperatury powierzchniowej, stęŜeń
chlorofilu-a, zasięgu zakwitu pod kątem struktury gatunkowej. Poprawny proces wyboru
powinien doprowadzić do pojawienia się listy wybranego zbioru danych w formie np. tabeli z
określonymi parametrami w kolejnych kolumnach: data, typ produktu (wg przyjętego kodu),
pełna nazwa produktu z odnośnikiem do formatu GeoTIFF, rozmiar TIFF oraz link do
szybkiego podglądu obrazu TIFF w formacie .jpg.
Do wyliczania map przypowierzchniowej koncentracji chlorofilu-a planuje się
wykorzystanie danych z dwóch skanerów satelitarnych MODIS – Moderate Resolution
Imaging Spectroradiometer (NASA, USA) i MERIS – Medium Resolution Imaging
Spectrometer (ESA, UE). Podstawową informacją dostarczaną prze te skanery są wartości
9
radiacji oddolnej w poszczególnych kanałach spektralnych oraz dane dotyczące geolokacji
wraz z parametrami kalibracyjnymi dla poszczególnych kanałów spektralnych. Jako
podstawowy system do przetwarzania danych satelitarnych zostanie uŜyty udostępniany
przez NASA program SeaDAS.
Dane satelitarne wymagają kalibracji względem pomiarów naziemnych. Kalibracja
jest konieczna w celu osiągnięcia wymaganej dokładności algorytmów słuŜących do
obliczania róŜnych parametrów, np. stęŜeń chlorofilu-a, na podstawie pomiarów
satelitarnych. W celu zebrania wiarygodnych danych dotyczących specyficznych właściwości
optycznych wody morskiej w Morzu Bałtyckim, właściwości optycznych glonów w okresie
wiosenno-letnim oraz pomiarów in situ temperatury wody morskiej i stęŜeń chlorofilu-a
przeprowadzone zostaną rejsy pomocnicze/kalibracyjne m/y „Oceania” (IO PAN) i r/v
„Oceanograf 2” (IO UG). Na wyznaczonych punktach pomiarowych, takŜe wzdłuŜ trasy
promu, wykonywane będą obserwacje i pomiary parametrów meteorologicznych (wysokość
fali, prędkość wiatru, ciśnienie atmosferyczne), hydrologicznych (temperatura wody morskiej
i zasolenie w profilu pionowym, widzialność krąŜka Secchi), optycznych (np.: radiacja
oddolna i oświetlenie odgórne, współczynniki pochłaniania światła – całkowity, przez materię
organiczną CDOM, przez fitoplankton, przez cząstki zawieszone; współczynniki rozpraszania
światła – całkowity, wstecz, przez cząstki), biologicznych (pomiar spektrofotometryczny
koncentracji chlorofilu-a – w tym oznaczenia stęŜeń karotenoidów i innych typów chlorofilu
z wykorzystaniem HPLC, koncentracji rozpuszczonej materii organicznej CDOM,
koncentracji zawieszonej materii organicznej POM i nieorganicznej PIM, analiza biologiczna
próbek pod względem obecności i udziału poszczególnych gatunków fitoplanktonu, pomiary
fluorescencji grup fitoplanktonu Chlorophyceae, Cryptophyceae, Bacillariophyceae i
Cyanophyceae.
10