Классификация морского льда в Арктике по данным AMSR2

Регулярные спутниковые измерения микроволновых радиометров обеспечивают исследователей данными о распределении ледяного покрова в Арктике и позволяют выявлять климатические тенденции и тренды последних десятилетий. Одновременно эти данные позволяют изучать свойства льда, в частности, классифицировать морской лед по возрастному составу, основываясь на корреляции между диэлектрическими свойствами поверхностного слоя льда и его возрастом. Однако, интерпретация данных измерений на частотах, чувствительных к типу (возрасту) льда, затрудняется тем фактом, что на этих же частотах на радиометрический сигнал влияют и атмосферные параметры.
В работе предложен новый метод классификации морского льда по данным измерений микроволнового радиометра Advanced Microwave Scanning Radiometer 2 (AMSR2) со спутника GCOM-W1, основанный на использовании пороговых значений градиентов коэффициентов вертикально поляризованного излучения (GD) на частотах 36,5, 23,8 и 18,7 ГГц. Пороговые значения получены путем расчета значений GD для базы данных измерений над сплошным льдом разных типов (однолетний, многолетний, молодой) со 100% частной сплоченностью и построения их функций плотности распределения (PDF). Показано, что атмосферная коррекция сигнала с помощью разработанного ранее нейронно-сетевого метода оценки параметров атмосферного микроволнового излучения на указанных частотах, основанная на использовании измерений на частоте 89 ГГц и восстановленных значений влагозапаса атмосферы, позволяет уверенно выделять области однолетнего, многолетнего и молодого льдов, поскольку соответствующие каждому типу льда PDF не пересекаются. В то же время, традиционное использование спектральных градиентов измерений без атмосферной коррекции приводит к ошибкам классификации там, где влияние атмосферных параметров влагосодержания существенно.

Работа выполнена при поддержке госзадания по теме № 0763-2020-0005.