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)

Девятнадцатая международная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»

XIX.E.21

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ МОНИТОРИНГА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ХЛОРОФИЛЛА «А» ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВ И IN SITU В АРКТИЧЕСКИХ МОРЯХ

Швед Я.В. (1)
(1) Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт (ААНИИ), Санкт-Петербург, Россия
Для анализа определения концентрации хлорофилла «а» были использованы спутниковые данные среднесуточных значений хлорофилла «а» на поверхности, основанные на пространственно-временной интерполяции: «Без облаков», уровень обработки L4, пространственное разрешение 4 км× 4 км, из баз данных сервиса мониторинга морской среды Copernicus (OCEANCOLOUR_GLO_CHL_L4_REP_OBSERVATIONS_009_082). Основные климатические переменные на основе спутниковых данных OC-CCI v5 - были получены путем слияния SeaWiFS, VIIRS, MERIS, MODIS-Aqua и OLCI-S3A с использованием наиболее эффективной атмосферной коррекции и хлорофилла алгоритмы с коррекцией смещения, взвешенной по времени, с целью минимизировать различия между датчиками. Данные обрабатывались с помощью программы Panoply [1].

Так же были проанализированы архивные данные среднесуточных значений хлорофилла «а» со спутника Santinel-3, сенсор OLCI-A и OLCI-В, с сайта Eumetsat, полное разрешение: 300 м в надире. Была взята концентрация пигмента водорослей в чистой воде, chl_oc4me (алгоритм BAC и максимального соотношения полос, в масштабе log10). Данные морской продукции level 2, были обработаны с помощью программы Snap.

Экспедиционные данные (in situ) были получены из экспедиций Арктика 2018 г. в период с августа по сентябрь и Трансарктика в мае, сентябре- октябре 2019 г.. Хлорофилл «а» обрабатывался на фуориметре Тёрнер Дизайнз Трилоджи, после эстракции 90 % ацетоном. Калибровка по чистому хлорофиллу (препарат фирмы Сигма) [2].

Единица измерения хлорофилла «а» in situ и спутников - мг·м3.

Цель работы - проевсти сравнение экспедиционных и спутниковых данных. .

Показано, что основным фактором, влияющим на завышение или занижение ДЗЗ (дистанционное зондирование Земли), была облачность, так как видимое и ближнее зондирование ИК-диапазонов основано на фиксировании солнечного излучения, которое было отражено объектами в соответствии с их спектральной отражательной способностью. При такой съемке необходимо освещение и зачастую наличие облачности очень мешает съемке, из-за чего получить какие- либо данные со спутника часто просто невозможно [3]. Так же взвешенные вещества, микроводоросли (фитопланктон) существенно изменяют отражательные свойства воды [4].

Результаты исследования показали, что такие проблемы действительно сильно влияют на спутниковые данные. В некоторых местах были занижения/ завышения показателей хлорофилла «а», а где – то значения и вовсе отсутствовали.

Несмотря на то, что в OC-CCI v5 присутствует сенсор OLCI, он был так же обработан отдельно, что впоследствии показало значительные расхождения в значениях хлорофилла «а» в некоторых местах. Можно предположить, что при

слиянии сенсоров проводилась сильная атмосферная коррекция, которая занижала значения, в отличии от отдельно взятого спутника Santinel-3.

Для наглядности были построены диаграмма рассеяния между экспедиционными данными и спутниковыми, а так – же график изменчивости хлорофилла «а» in situ и ДЗЗ-дистанционное зондирование Земли. В результате было выявлено, что для значений хлорофилла «а», полученных из экспедиции Арктика 2018- диаграмма рассеяния демонстрирует наличие прямой слабой связи между заданными параметрами (in situ и OC-CCI v5), но определенно можно сказать, что связь есть, хоть и достаточно слабая. Так же присутствуют некоторые выбросы, которые объясняются завышенными спутниковыми значениями, которые не совпадают с натурными данными. Для характеристик in situ и Santinel-3 выделяется прямая связь, но совсем слабая, диапазон разброса точек- широкий. Такие результаты получились из-за отсутствия данных в некоторых местах и достаточно завышенных показателях хлорофилла «а», на что влияет наличие облачности.

В совместном ходе изменчивости хлорофилла «а» in situ и ДЗЗ выделяются одинаковые пики у OC-CCI v5 и Santinel-3, что не совпадает с натурными данными, в основном из-за наличия облачности.

Для Трансарктики 2019 за сентябрь- октябрь диаграмма рассеяния между значениями in situ и OC-CCI v5 показала прямую связь, которая практически полностью отсутствует, а для значений in situ и Santinel-3 прямую, очень слабую связь. Изменчивость хлорофилла «а» для заданных характеристик имеет расхождения, но все- таки в некоторых местах совпадает с натурными данными.

Диаграмма рассеяния для весеннего периода (май) демонстрирует сильную связь между in situ и Santinel-3, и слабую связь между in situ и OC-CCI v5, имеются некоторые выбросы. График изменчивости значений хлорофилла «а» по спутнику Santinel-3 практически полностью описывает ход натурных данных, за исключением некоторого отсутствия данных и занижения значений в некоторых местах. OC-CCI v5 и натурные данные практически не имеют общего хода.

В ходе работы выло выявлено, что на данный момент ДЗЗ видимого и ближнего зондирования ИК- диапазонов не дают достаточно точную информацию, которую можно использовать для спутникового мониторинга биопродуктивности водных объектов, т.к присутствие облачности искажает некоторые данные, особенно в Арктическом регионе, где облачность частое явление. Но все же, не все так плохо, полученную информацию можно использовать, отфильтровывая места, где присутствуют облака, количество данных может сократиться, но провести наблюдения за началом «цветения» все - таки возможно.

Ключевые слова: Ключевые слова: спутники, хлорофилл «а», Арктика, мониторинг, Santinel-3, OC-CCI v5,биопродуктивность море
Литература:
  1. Гительзон И.И., Чепилов В.В. Изучение водных экосистем дистанционными
  2. оптическими методами // Методические основы комплексного экологического
  3. мониторинга океана. М.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 230–259.
  4. Симакина Т.Е., Получение и обработка спутниковых снимков // Российский
  5. государственный гидрометеорологический Университет, 2010. С. 33-37.
  6. Schuckmann K., Traon P.-Y. L., Alvarez-Fanjul E. et al. The Copernicus Marine
  7. Environment Monitoring Service Ocean State Report // Journal of Operational
  8. Oceanography. 2016. 9:sup 2. Р. 235–320.
  9. Arar, E. J. AND G. B. COLLINS. Method 445.0 In Vitro Determination of Chlorophyll
  10. a and Pheophytin ain Marine and Freshwater Algae by Fluorescence. U.S. Environmental
  11. Protection Agency, Washington, DC, 1997.

Презентация доклада

Дистанционные исследования поверхности океана и ледяных покровов

296