Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Четырнадцатая Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса"

Участие в Двенадцатой Всероссийской научной школе-конференции по фундаментальным проблемам дистанционного зондирования Земли из космоса Участие в конкурсе молодых ученых 

XIV.A.381

Верификация и использование региональных алгоритмов оценки концентрации хлорофилла и взвешенного вещества по данным спутниковых сканеров цвета в восточной части Финского залива

Кочеткова Е.С. (1,2), Ланге Е.К. (3), Вазюля С.В. (2), Шеберстов С.В. (2), Максимова О.Б. (4), Храпко А.Н. (2), Еремина Т.Р. (1)
(1) Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия
(2) Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
(3) Атлантическое отделение института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, г. Калининград, Россия
(4) Государственный научно-исследовательский институт озерного и речного рыбного хозяйства им. Л.С. Берга, Санкт-Петербург, Россия
Разработанный NASA широко используемый стандартный алгоритм расчета концентрации хлорофилла а (Хл) и взвешенного вещества (ВВ) на основе спектральных данных спутникового сканера MODIS Aqua в условиях Балтийского моря дает завышенные значения из-за наличия в воде желтого вещества. В связи с этим для балтийских вод разрабатываются собственные региональные алгоритмы [Буканова и др., 2011; Darecki, Stramski, 2004; Vazyulya et al., 2014]. Цель работы – верификация региональных алгоритмов определения концентрации Хл и ВВ для восточной части Финского залива Балтийского моря на основе данных 2012-2014 гг.
В работе сравнивались натурные данные концентрации Хл и ВВ в эвфотической зоне восточной части Финского залива в период совместной экспедиции ИО РАН и РГГМУ в позднелетний период 2012-2014 гг., полученные стандартными методиками в лабораторных условиях, с рассчитанными концентрациями этих параметров на основе данных плавучего спектрорадиометра и спутникового сканера MODIS Aqua [http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/]. Расчеты проведены с помощью алгоритмов, разработанных для восточной части Финского залива по соответствующим данным 2012-2013 гг., где в качестве входного параметра для расчета использовалась величина X = log[Rrs(547)/ Rrs(531)], где Rrs – значение коэффициента яркости (remote sensing reflectance) для длин волн 547 и 531 нм, соответствующим спектральным каналам спутникового сканера MODIS-Aqua [Vazyulya et al., 2014].
В период 2012-2014 гг. в восточной части Финского залива всего проанализировано 64 и 43 пары данных для спектрорадиометра и спутника соответственно. Концентрация Хл в каждом из вариантов изменялась в широком диапазоне величин, сходном для измеренного и рассчитанного набора данных (от 0,5-1 до 15-24 мкг/л). Во всех четырех выборках Хл 70-80% значений укладывалось в диапазон от 1 до 5 мкг/л. В среднем концентрация Хл составила ~ 4±3 мкг/л (медиана ~3 мкг/л ). Линейная связь между сравниваемыми вариантами оценки концентрации Хл была выше для данных спектрорадиометра (Rспирм=0,74; р=0,000) по сравнению с таковыми спутника (Rспирм=0,46; р=0,002). Анализ данных методом оценки согласованности измерений (метод Блэнда–Алтмана) показал, что в обоих вариантах наименьшие различия между измеренной и рассчитанной концентрацией Хл отмечены для величины до 4 мкг/л, характерной для глубоководного района исследуемой части залива.
Аналогичный сравнительный анализ проведен для концентрации в водах восточной части Финского залива ВВ, диапазон колебаний которой составил 0,5-6,6 мг/л (n=53). В среднем измеренная и рассчитанная концентрация ВВ была сходной (около 2±1 мг/л), коэффициент детерминации (R2) составил 0,71.
Применение регионального алгоритма определения биооптических параметров к спутниковым данным 2004-2011 гг. позволило сравнить полученные оценки с данными натурных измерений, приведенными в работе А.А. Максимов с соавт. (2014) и продолжить серию данных на период 2012-2014 гг.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №14-17-00800), предоставленного через Институт океанологии имени П.П. Ширшова РАН.
Благодарность. Авторы выражают глубокую признательность О.В. Копелевичу за возможность проведения исследований и ценные советы при анализе результатов.

Ключевые слова: Региональный алгоритм, спутниковые данные, натурные измерения, хлорофилл, взвешенное вещество, восточная часть Финского залива
Литература:
  1. Буканова Т.В., Вазюля С.В., Копелевич О.В., Буренков В.И., Григорьев А.В., Храпко А.Н., Шеберстов, С.В. Александров С.В. Региональные алгоритмы оценки концентрации хлорофилла и взвеси в юго-восточной Балтике по данным спутниковых сканеров цвета. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из Космоса. 2011. Т.8 (2). С.64-73.
  2. Максимов А.А., Еремина Т.Р., Ланге Е.К., Литвинчук Л.Ф., Максимова О.Б. Режимная перестройка экосистемы восточной части Финского залива вследствие инвазии полихеты Marenzelleria arctia // Океанология, 2014. Т. 54, №1. – С.52-59.
  3. Электронный ресурс: http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/
  4. Darecki M., Stramski D. An evaluation of MODIS and SeaWiFS bio-optical algorithms in the Baltic Sea /Remote Sens. Environ. 2004. V.89. P. 326-350.
  5. Vazyulya S., Khrapko A., Kopelevich O., Burenkov V., Eremina T., Isaev A. Regional algorithms for the estimation of chlorophyll and suspended matter concentration in the Gulf of Finland from MODIS-Aqua satellite data / Oceanologia. 2014. V. 56 (4). P. 737-756.

Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных

36