XIX.E.222
Восстановление поля морских течений по последовательным спутниковым оптическим изображениям сложных структур биогенного происхождения
Даниличева О.А. (1), Ермаков С.А. (1,2), Шомина О.В. (1), Капустин И.А. (1)
(1) Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
(2) Волжский государственный университет водного транспорта, Нижний Новгород
Одними из основных источников информации о процессах, происходящих в поверхностном слое океана, являются данные дистанционного зондирования, и поэтому в настоящее время активно обсуждается возможность использования этих данных, в частности для определения поля поверхностных морских течений. Информация о течениях в верхнем слое воды особенно важна в вопросе прогнозирования распространения загрязнений на поверхности воды. Одним из способов оценить такие течения является сравнение последовательных оптических изображений с характерными особенностями в поверхностном морском слое, например, биогенными “нитевидными” структурами/полосами (области повышенной концентрации фитопланктона), которые слабо меняют свою характерную форму в период между кадрами. Благодаря существованию мультиспектральных сенсоров есть возможность оценить скорости течений по изображениям, полученным в разных диапазонах длин волн, что будет соответствовать скоростям течений в поверхностном слое воды разной толщины. В настоящей работе проведен анализ пары последовательных спутниковых оптических изображений Балтийского моря со сложными биогенными структурами за 25.07.2018. Изображения получены с помощью спутников Landsat-8 и Sentinel-2, и интервал между кадрами составлял 13 минут. Изображения анализировались в зелёном (560 нм) и ближнем инфракрасном (860 нм) диапазонах длин волн. Выбор зелёного канала обусловлен тем, что в случае Балтийского моря минимум поглощения света лежит в жёлто-зелёном участке спектра, а не в синем, как у менее мутных морей, и глубина проникновения зелёного участка спектра в толщу воды может достигать десятков метров, в отличие от ближнего инфракрасного диапазона, который практически не проникает в воду. Смещение структур отслеживалось с помощью стандартного кросскорреляционного алгоритма (Maximum Cross-Correlation Technique). В ходе работы было получено, что структура течений лишь частично согласуется с геометрией биогенных “нитевидных” структур, то есть форма биогенных полос только в некоторых случаях характеризует линии тока восстановленных течений. Кроме того, показано, что приповерхностный слой (зелёный канал) движется медленнее поверхностного (ближний инфракрасный), что хорошо согласуется с данными приведёнными в литературе.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 18-77-10066, https://rscf.ru/project/18-77-10066/
Ключевые слова: морские течения, спутниковые оптические изображения, биогенные структурыЛитература:
- Bowen, M. M., Emery, W. J., Wilkin, J. L., Tildesley, P. C., Barton, I. J., Knewtson, R., “Extracting multiyear surface currents from sequential thermal imagery using the maximum cross-correlation technique,” Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 19, 1665-1676 (2002).
- Yang, H., Arnone, R., Jolliff, J., “Estimating advective near-surface currents from ocean color satellite images,” Remote Sensing of Environment 158, 1–14 (2015).
- Qazi, W. A., Emery, W. J. and Fox-Kemper, B., “Computing ocean surface currents over the coastal California Current System using 30-minute lag sequential SAR images,” IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 52(12), 7559-7580 (2014).
- Lyzenga, D. R. and Marmorino, G. O., “Measurement of surface currents using sequential synthetic aperture radar images of slick patterns near the edge of the Gulf Stream,” J. Geophys. Res. 103, 18769–18777 (1998).
- Marmorino, G. O., Holt, B., Molemaker, M. J., DiGiacomo, P. M., Sletten, M. A., “Airborne synthetic aperture radar observations of “spiral eddy” slick patterns in the Southern California Bight,” J. Geophys. Res. 115, C05010, 1-14 (2010).
- Gade, M., Byfield, V., Ermakov, S., Lavrova, O., Mitnik, L., “Slicks as Indicators for Marine Processes,” Oceanography 26(2), 138–149 (2013).
Презентация доклада
Ссылка для цитирования: Даниличева О.А., Ермаков С.А., Шомина О.В., Капустин И.А. Восстановление поля морских течений по последовательным спутниковым оптическим изображениям сложных структур биогенного происхождения // Материалы 19-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2021. C. 226. DOI 10.21046/19DZZconf-2021aДистанционные исследования поверхности океана и ледяных покровов
226