Multidekadische Zeitreihe von satellitengestützten Ansammlungen von Cyanobakterien in der Ostsee

Zusammenfassung. Cyanobakterien, hauptsächlich der Art spumigena, bilden im Juli und August umfangreiche Oberflächenansammlungen in der Ostsee, die von diffusen Flakes bis zu dichten Oberflächenfilmen reichen. Die Fläche dieser Ansammlungen kann ~ 200.000 km2 erreichen. Wir beschreiben die Zusammenstellung einer 35 Jahre langen Zeitreihe (1979–2013) von Oberflächenansammlungen von Cyanobakterien in der Ostsee unter Verwendung mehrerer Satellitensensoren. Dies scheint eine der längsten satellitengestützten Zeitreihen in der biologischen Ozeanografie zu sein. Der Satellitenalgorithmus basiert auf der Reflexion der Wasseroberfläche im roten Spektralbereich, einem Maß für die Trübung. Die Validierung des Satellitenalgorithmus unter Verwendung von horizontalen Transekten von einem Gelegenheits-Schiff zeigte die stärkste Beziehung zur Phycocyaninfluoreszenz (ein Indikator für Cyanobakterien), gefolgt von Trübung und dann von Chlorophyll a Fluoreszenz. Der Flächenanteil mit Cyanobakterienansammlungen (FCA) und die insgesamt betroffene Fläche (TA) wurden verwendet, um die Intensität und Ausdehnung der Ansammlungen zu charakterisieren. Der Anteil mit Cyanobakterienansammlungen wurde als Verhältnis der Anzahl der detektierten Ansammlungen zur Anzahl der wolkenfreien Meeressichten pro Pixel während der Saison (Juli–August) berechnet. Die insgesamt betroffene Fläche wurde berechnet, indem die Fläche der Pixel addiert wurde, bei denen mindestens einmal während der Saison Ansammlungen detektiert wurden. Der Anteil mit Cyanobakterienansammlungen und TA waren korreliert (R2 = 0,55) und zeigten beide große interannuelle und dekadische Variationen. Der durchschnittliche FCA war in der zweiten Hälfte der Zeitreihe (13,8%, 1997–2013) signifikant höher als in der ersten Hälfte (8,6%, 1979–1996). Dies scheint jedoch keinen langfristigen Trend darzustellen, sondern dekadische Oszillationen. Cyanobakterienansammlungen waren in den 1970er und frühen 1980er Jahren häufig (FCA zwischen 11–17%), aber selten (FCA unter 4%) während 1985–1990; sie nahmen ab 1991 und besonders 1999 wieder zu und erreichten Maxima in FCA (~ 25%) und TA (~ 210.000 km2) 2005 und 2008. Nach 2008 fiel der FCA auf moderate Niveaus (6–17%). Der Zeitpunkt der Ansammlungen hat sich zu Beginn der Saison um durchschnittlich 0,6 Tage pro Jahr vorverlegt, was zu einer Vorverlagerung von etwa 20 Tagen während des Untersuchungszeitraums führt. Die interannuelle Variabilität im FCA korreliert positiv mit der Konzentration von Chlorophyll a während Juli–August, die in einer Tiefe von ~ 5 m von einem Gelegenheits-Schiff entnommen wurde, während die interannuelle Variabilität im FCA ausgeprägter ist, da der Variationskoeffizient über 5-mal höher ist.