Валидация международных продуктов оперативного спутникового мониторинга температуры поверхности Черного моря по данным дрифтеров

Температура поверхности океана (ТПО) является важнейшим параметром для решения задач оперативной океанографии, климатического мониторинга и численного моделирования процессов в системе океан-атмосфера.
Спутниковые наблюдения ТПО обладают большим преимуществом перед контактными наблюдениями, т.к. позволяют получить информацию на большом пространстве за короткий промежуток времени. Однако данные дистанционного зондирования по сути являются косвенными. Для оценки их точности проводится сопоставление с результатами близких к ним по времени и пространству натурных наблюдений, т.е. валидация. В ходе валидации также анализируются источники ошибок и даются рекомендации по улучшению алгоритмов восстановления.
В настоящее время в ведущих международных центрах приема и обработки спутниковой информации подготовлены около двух десятков спутниковых продуктов уровня L4. В каждом таком центре используются собственные методы и алгоритмы обработки спутниковой информации, поэтому спутниковые продукты отличаются друг от друга. По сведениям ряда специалистов различия в восстановленных полях ТПО в высоких широтах, в районе течений у западных берегов континентов и в некоторых внутренних морях (Средиземное и Черное моря) могут достигать нескольких градусов. Ассимиляция «некачественных» спутниковых данных в прогностическую модель неизбежно приведет к большим ошибкам при прогнозе параметров состояния Черного моря и атмосферы. Чтобы избежать этого, необходимо выбрать для усвоения тот спутниковый продукт, который обеспечивает наименьшую погрешность восстановления температуры поверхности Черного моря. Кроме того, некоторые спутниковые массивы по ТПО имеют достаточно большую временную реализацию и поэтому могут использоваться в региональных климатических исследованиях, что также делает актуальной задачу валидации.
В работе выполнена валидация восьми международных продуктов оперативного спутникового мониторинга температуры поверхности моря c высоким пространственным разрешением: CNR_L3 (Италия), CNR_L4 (Италия), OSTIA (Великобритания), CMC (Канада), DMI (Дания), GAMSSA (Австралия), ODYSSEA (Франция), NOAA (США). Натурные измерения поверхностной температуры Черного моря осуществлялись автоматическими поверхностными свободно дрейфующими буями (дрифтерами)типа Iridium SVP-BTC80RTC/GPS, погрешность измерения температуры поверхности моря которых составляла ± 0,1K в диапазоне температур от 0 до 35°С. С целью устранения влияния ошибок, связанных с дневным прогревом поверхности, валидация проводилась по ночным измерениям температуры и в холодное полугодие - с ноября 2013 г. по март 2014 г.
Получено, что наименьшую погрешность восстановления температуры поверхности Черного моря обеспечивают массивы OSTIA (среднее отклонение минус 0,14K, среднеквадратическая ошибка 0,24K), GAMSSA (среднее отклонение минус 0,05K, среднеквадратическая ошибка 0,28K) и CMC (среднее отклонение 0,06K, среднеквадратическая ошибка 0,30K).
Основное влияние на качество спутниковых продуктов оказали облачность (эффективность фильтрации облачных пикселов), точность определения границы «суша-море», особенности гидрологических процессов в Черном море (распреснение черноморских вод речными, установление и таяние льда), нетипичные атмосферные условия (инверсии). Наибольшие ошибки восстановленной по данным спутниковых наблюдений температуры поверхности наблюдались в прибрежной зоне на западе Черного моря, в районах дельты Дуная и Бургасского залива.