Технологии мониторинга поверхности океана спутникового центра ДВО РАН

Основным направлением развития Центра коллективного пользования «Региональный спутниковый мониторинг окружающей среды ДВО РАН» (далее — Спутниковый центр ДВО РАН) является мониторинг океана и атмосферы в Дальневосточном регионе с целью информационного обеспечения научно-исследовательских работ и хозяйственных приложений. В последние годы создан ряд новых технологий, позволяющих как существенно улучшить качество тематических продуктов обработки информации с метеорологических спутников Земли, так и создать новые виды продуктов.
Оперативное наблюдение за динамикой морей и океанов предполагает построение карты-основы, в качестве которой выступают композиционные карты температуры поверхности океана (ТПО) (Дьяков С.Е., Качур В.А., 2016). Основное отличие строящейся карты для заданного временного промежутка – это расчет наиболее вероятной, а не средней температуры. В отличие от применяющегося осреднения такой подход позволяет строить карты с четкими термическими структурами. В свою очередь, последовательность таких карт позволяет автоматически выделять и прослеживать вихри океана синоптического масштаба. Созданный метод также позволяет оценивать центр вихря, его форму и размер посредством анализа термических структур карт в форме доминантных ориентаций термических контрастов (Загумённов А.А., 2013). Высокоточные алгоритмы географической привязки (Катаманов С.Н., 2014), дающей пиксельную точность не только для текущего изображения, но и позволяющие прогнозировать параметры привязки, позволили проводить автоматически расчет скоростей течений по последовательности спутниковых изображений (Алексанин А.И и др., 2013). Новый алгоритм расчета скоростей позволил устранить такие недостатки существующих аналогов как наличие значительного числа векторов-«выбросов», фильтрация значительного числа корректных векторов, занижение величин скоростей. Карты скоростей и прослеживаемые вихри позволяют приступить к восстановлению уровенной поверхности вихрей на основе аналитических моделей аппроксимации по разнородным редким и асинхронным данным (Алексанин А.И. и др., 2015а). Развиваются также алгоритмы расчета дрейфа льда как по данным ИК- и видимых спектральных каналов, так и по пассивным микроволновым измерениям (Алексанин А.И. и др., 2015б). Созданы алгоритмы расчета сплоченности льда и его сжатия посредством оценки направления сжатия и величины. Создана процедура полностью автоматического мониторинга тропических циклонов (Ерёменко А.С.,2013): http://gis.satellite.dvo.ru.
Наличие собственных технологий и внедрение в распределенную систему ЦКП лучших международных пакетов SeaDAS, CSPP, IMAPP, AAPP, RTTOV, MetOffice-1Dvar позволяют решать широкий спектр задач. В Центре круглосуточно работают службы приёма полярно-орбитальных и геостационарных спутников на основе четырёхантенного комплекса; обеспечиваются накопление архивов, распределённая обработка и поставка через Интернет базовых видов информации, принимаемой со спутников NOAA, HIMAWARI-8, AQUA, TERRA, METOP, SUOMI-NPP, Метеор-М (www.satellite.dvo.ru) (Недолужко И.В., 2012). Обработку данных выполняет распределённая система обработки (РСО) спутниковых данных, основанная на GRID-вычислениях, где каждый вычислительный узел является независимым компьютером, связанным с другими посредством сети. Одним из таких узлов является кластер ЦКП «Дальневосточный вычислительный ресурс» (ДВВР) производительностью до 18Терафлопс, обеспечивающий оперативную обработку данных. Информационная система Спутникового центра основана на OGCстандартах и подготовлена для интеграции в произвольные ГИС-системы.

ЛИТЕРАТУРА
1. Алексанин А.И., Алексанина М.Г., Загумённов А.А., Шувалов Б.В. Автоматизация расчета уровенной поверхности синоптических вихрей океана // Тезисы Тринадцатой всероссийской открытой ежегодной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН. 2015. С. 9.
2. Алексанин А.И., Алексанина М.Г., Карнацкий А.Ю. Автоматический расчет скоростей поверхностных течений океана по последовательности спутниковых изображений // Совр. пробл. дист. зонд. Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 2. С. 131-142.
3. Алексанин А.И., Кубряков А.А., Левин В.А, Станичный С.В. Спутниковое информационное обеспечение для организации разведки и эксплуатации нефтегазовых месторождений в арктических морях // Арктика: экология и экономика. 2015. №1 (17). С. 52-63.
4. Дьяков С.Е., Качур В.А. Построение композиционных карт температуры поверхности океана, ориентированных на сохранение термических структур // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 2. С. 84–94.
5. Ерёменко А.С. Опытная эксплуатация системы автоматического мониторинга тропических циклонов. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 1. С. 320-327.
6. Загумённов А.А. Опытная эксплуатация системы оперативного автоматического мониторинга синоптических вихрей океана по данным дистанционного спутникового зондирования. // В сб.: Математическое моделирование и информационные технологии в исследованиях биоресурсов Мирового океана: тезисы докладов. Материалы отраслевого семинара. Владивосток: ТИНРО-Центр. 2013. С. 27-28.
7. Катаманов С.Н. Точная географическая привязка изображений AVHRR/NOAA без реперных точек // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 2. С. 78–91.
8. Недолужко И.В., Бабяк П.В., Тарасов Г.В., Ерёменко В.С. Инфраструктура приёма, распределённой обработки и поставки спутниковых данных в Центре коллективного пользования Регионального спутникового мониторинга ДВО РАН // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т.9. №3. С. 324-331.

Работа поддержана проектами:
1. Программа фундаментальных исследований Президиума РАН «Поисковые фундаментальные научные исследования в интересах развития Арктической зоны Российской Федерации» - "Разработка научных основ новых технологий дистанционного зондирования для организации разведки и эксплуатации нефтегазовых месторождений в арктических морях"
2. РФФИ № 16-31-00517 «Расчѐт основных макропараметров тропических циклонов по данным спутникового дистанционного зондирования»
3. РФФИ № 16-37-00495 «Интеграция разнородных информационных систем для решения задач исследования морей Дальневосточного региона на основе данных дистанционного зондирования Земли»
4. РФФИ № 14-01-00414 «Методы и технологии оценки состояния океана и атмосферы по спутниковым данным»