Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 2019 год
Использование ГИС-технологий для представления данных о дистанционных наблюдениях внутренних волн в районе Гераклейского полуострова
Жук Е.В. (1), Вержевская Л.В. (1), Медведева А. В. (1), Багаев А.В. (1), Шульга Т. Я. (1), Пластун Т. В. (1), Свищева И. А. (1)
(1) Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Морской гидрофизический институт РАН», Севастополь, Россия
Изучение физических процессов, происходящих в шельфовой зоне, в том числе интенсивных внутренних волн, является важным направлением в фундаментальной океанологии, а кроме того – значимым направлением в обеспечении хозяйственной деятельности в прибрежных областях. Исследование проявлений внутренних волн на шельфе Черного моря и условий их возникновения выполнено на основе обобщения результатов численных экспериментов и данных спутниковых наблюдений. Область исследования включает два обширных участка материкового шельфа к юго-востоку и к северу от Гераклейского полуострова (первый – между Севастополем и Ялтой, второй – Каламитский залив). Анализ поверхностных проявлений внутренних волн проведен на основании обнаружение и описание пакетов волн, полученных по данным дистанционного зондирования за 2017–2018 гг со спутников Landsat-8, Sentinel-2 из открытых источников http://glovis.usgs.gov/, https://earthexplorer.usgs.gov/, https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/home. Численное решение краевой задачи для вращающегося бассейна переменной глубины, заполненного стратифицированной жидкостью [1], позволило найти первые моды вертикальной скорости на 18 нормальных к берегу разрезов, равномерно расположенных вдоль материковой отмели между Евпаторией и Ялтой. В качестве начальных данных используются профили весеннего и летнего распределений частоты Брента-Вяйсяля, полученные по сезонной вертикальной плотностной стратификации, рассчитанной по формуле UNESCO с использованием временных рядов по температуре и солености из банка океанографических данных МГИ [2].
Визуализацию результатов таких исследований, включающих в себя пространственные данные, целесообразно осуществить с использованием ГИС технологий. Систематизированные результаты исследования реконструирующего детали бароклинной динамики и пространственно-временные характеристики внутренних волн на шельфе Крымского побережья [3, 4] представлены в виде веб-атласа, находящегося в открытом доступе в сети интернет https://qgiscloud.com/April/WebAtlasWaves2. Для систематизации, хранения и обеспечения доступа пользователей к полученным наблюдениям внутренних волн была разработана БД наблюдений, которая включает в себя данные, полученные со спутниковых снимков и в результате решения численной краевой задачи, хранящиеся в виде точек и полигонов. Полигоны в форме шестигранников описывают форму выявленных волновых пакетов. Для каждого из них хранится информация о пространственных характеристиках: длине и ширине волнового пакета, направлении его распространения, ширине фронта и длине волны, а также дата наблюдения и тип спутника. Для точек, расположенных в вершинах шестигранников, указаны данные о длине волны и длине волнового пакета, глубине места по данным GEBCO, а также дате наблюдения и типе спутника.
Отдельно хранятся данные о полигонах, ограничивающих три выделенных области проявления внутренних волн на спутниковых снимках. Для них указаны статистические характеристики: данные о количестве обнаруженных проявлений внутренних волн в каждой области, а также минимальное, максимальное, среднее и медианное значение длины волны. Для доступа и визуализации данных разработана онлайн система на базе клиент-серверной архитектуры. Интерфейс пользователя позволяет проводить выборку по основным параметрам и отображать внутренние волны и их характеристики в интерактивном режиме.
В качестве СУБД используется MySQL, для работы с картографическим материалом на стороне клиента была выбрана JavaScript библиотека Mapbox GL JS. Для обмена данными между сервером и клиентом используется формат geoJSON.
Работа выполнена в рамках научного проекта РФФИ No18-45-920036 и частично в рамках госзадания по теме 0827-2018-0004
Ключевые слова: внутренние волны, спутниковые снимки, ГИС, база данных, Черное море.Литература:
- Yankovsky A E., Zhang T. Scattering of a Semidiurnal Ba-rotropic Kelvin Wave into Internal Waves over Wide Conti-nental Shelves dynamics // Phys. Oceanogr. 2017. Vol. 47. P. 2745–2762.
- Белокопытов В.Н., Шокурова И.Г. Оценки междесятилетней изменчивости температуры и солености в Черном море в период 1951–1995 гг. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2005. № 12. С. 12–21.
- Internal Waves over the Continental Shelf of the Heracles Peninsula: Modeling and Observation / V.A. Ivanov, T.Ya. Shul'ga, A.V. Bagaev et al.; Springer Nature Switzerland AG 2019 V. Karev et al. (Eds.), 2019. pp. 83–92.
- Ivanov V.A., Shul'ga, T.Ya., Bagaev, A.V., Medvedeva A.V., Plastun T. V., Verzhevskaia L. V., Svishcheva I.A. Internal Waves on the Black Sea Shelf near the Heracles Peninsula: Modeling and Observation // Physical Oceanography, [e-journal]. 2019. 26(4). pp. 288-304.
Презентация доклада
Технологии и методы использования спутниковых данных в системах мониторинга
88