Автоматический расчёт дрейфа и сжатия ледяного покрова моря в акватории Печорского моря по метеорологическим спутниковым данным

Акватория Печорского моря находится в зоне арктического шельфа, где проходит транзит грузов по Северному морскому пути. Регулярно в этом районе формируются тяжёлые ледовые условия, проявляющиеся в сжатиях ледяного покрова. Ледовые сжатия, возникающие в замерзающих морях вследствие неравномерности дрейфа льда, относятся к опасным для судоходства гидрометеорологическим явлениям.
В Спутниковом центре ИАПУ ДВО РАН для автоматического расчёта скоростей перемещений объектов на море в качестве базового метода используется оригинальный метод, являющийся аналогом метода максимальной кросс-корреляции, но в отличие от последнего позволяющий получать априорные оценки точности расчёта скорости [1].
Высокая точность и надёжность алгоритма расчёта скоростей дрейфа позволили применить его для расчёта характеристик сжатия льда. Сжатие характеризуется направлением и величиной. В окрестности заданной точки рассчитываются направления максимального сжатия/растяжения и их величины при заданной статистической значимости результата [2]. На вход алгоритма подаются проекции привязанных и откалиброванных спутниковых изображений в тепловом или видимом диапазонах спектра, например, с радиометра MODIS или российского прибора КМСС.
Цифровые изображения КМСС имеют ряд преимуществ перед данными MODIS для мониторинга ледовой обстановки вдоль Северного морского пути. Во-первых, это пространственное разрешение 60 м на пиксель. Во-вторых, фактически, двойное покрытие одной и той же акватории с интервалом в 100 минут (1 час 40 минут – интервал времени между съемками на смежных витках). Это позволяет рассчитывать скорости с точностью в 1 см/сек. Интервал времени в 1 час 40 минут существенен, поскольку получаем почти мгновенную скорость деформации (сжатия/разрежения) ледового поля моря. Скорость деформации ледового поля моря часто определяется приливными течениями, меняющими направление обычно с интервалом около 6 часов.
В работе представлено сравнение результата предлагаемого подхода для расчёта дрейфа и сжатия льда в акватории Печорского моря с визуально - ручным определением зон сжатия как по данным радиометра MODIS, так и по данным радиометра КМСС. Визуально определяемые зоны сжатия/разрежения показали скорость смыкания трещин в среднем 0.05м/с, что соответствует типичным скоростям сжатия/разрежения в этом районе [3].
Разработанный подход к расчету дрейфа и сжатия ледяного покрова моря может быть применен и к температурным картам, что актуально в период полярных ночей. Перспективным источником информации могут стать китайские метеорологические спутники серии FY-3, имеющие спектральные каналы нужного пространственного разрешения. Разрабатываемая технология расчета дрейфа ледяного покрова моря в настоящее время встраивается в Государственную информационную систему оперативной поставки данных дистанционного зондирования Земли (ГИС ОПД ДЗЗ) Роскосмоса.
Работа поддержана грантом Минобрнауки № 075-15-2024-642