Сравнение сплоченности ледяного покрова по данным спутниковой микроволновой радиометрии (алгоритмы NASA Team, ASI и VASIA2) с данными визуальных судовых наблюдений

В работе представлено сравнение сплоченности ледяного покрова, определенной по данным спутниковой микроволновой радиометрии, с данными специальных судовых наблюдений. Для этих целей были использованы широко известные алгоритмы NASA Team (NT), ARTIST Sea Ice (ASI) и новый алгоритм Variation Arctic/Antarctic Sea Ice Algorithm (VASIA2), а также база данных визуальных наблюдений за ледяным покровом, полученная во время 15 экспедиций в Арктике. Сравнение проводилось по различным градациям сплоченности морского льда (редкие (1-3 балла), разреженные (4-6 баллов), сплоченные (7-8 баллов), очень сплоченные (9-10 баллов) и сплошные льды (10 баллов)) отдельно для летнего и зимнего сезонов. В среднем, в летний период алгоритм NT недооценивает сплоченность ледяного покрова на 0,4 балла по сравнению с данными судовых наблюдений, алгоритмы ASI и VASIA2 – на 0,3 балла. Все три алгоритма переоценивают общую сплоченность в зонах редких льдов и недооценивают – в зонах сплоченных, очень сплоченных и сплошных льдов. Максимальные средние ошибки характерны для разреженных льдов, которые наиболее часто наблюдаются в прикромочных районах. В зимний период алгоритмы NT и ASI в среднем недооценивают общую сплоченность на 0,4 и 0,8 баллов соответственно, тогда как алгоритм VASIA2, напротив, переоценивает общую сплоченность на 0,2 балла.
Также в работе представлена оценка влияния стадии разрушенности и наличия начальных льдов в летний период на сплоченность, определяемую с помощью NT, ASI и VASIA2. При сравнении данных спутниковой микроволновой радиометрии с судовыми данными, при которых наблюдались процессы таяния, средняя ошибка возрастает – алгоритмы, в среднем, больше недооценивают общую сплоченность.
Таким образом, благодаря большому объему базы данных специальных судовых наблюдений ААНИИ, которые проводились в летний и зимний периоды, полученные результаты позволили оценить закономерности в определении общей сплоченности по данным спутниковой микроволновой радиометрии. Использовать данные спутниковой микроволновой радиометрии в оперативных целях (для судоходства) следует крайне осторожно и лишь при отсутствии других источников спутниковых данных с большим пространственным разрешением (видимый, инфракрасный и радиолокационный диапазоны). Для решения крупномасштабных научных задач, данные спутниковой микроволновой радиометрии являются одним из самых важных источников информации о ледяном покрове, поскольку представляют собой самый длинный ряд наблюдений - порядка 40 лет. В этом случае необходимо использовать полученные средние ошибки для коррекции данных. Это положение является особенно актуальным при исследовании климатических изменений, основанных на анализе количества и распределения морского льда. Выявленные ошибки в регистрации сплоченности льда могут существенно повлиять на оценку масштабов изменения ледяного покрова в Северном Ледовитом океане, наблюдаемого в последние годы.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования грант №05.616.21.0109 (RFMEFI61619X0109).