Исследование особенностей структуры течений в юго-восточной части Балтийского моря по данным спектрорадиометра MODIS и космической радиолокации

Приводятся результаты сравнительного анализа снимков спектрорадиометров MODIS (Terra и Aqua) и радиолокационных изображений (РЛИ) спутников Envisat и Radarsat, полученных над ЮВ частью Балтийского моря. Исследовалась структура поля течения и её особенности: меандры, завихрения, вихревые и грибовидные структуры, плюмы речных вод, а также связь между проявлениями течений на оптических снимках MODIS и на РЛИ.
В видимом диапазоне элементы поля течений идентифицируются благодаря наличию в водной толще пассивных трассеров (ОРОВ, терригенной и биогенной взвеси) в разных концентрациях. Особенно ярко это выражено в прибрежной зоне исследуемого района, где из-за взмучивания донных осадков, размыва берегов и речного стока резко меняются оптические характеристики прибрежных вод.
Неоднородности поля течений и пленки поверхностно-активных веществ (ПАВ) рассматривались в качестве основных факторов, формирующих поверхностные проявления на РЛИ. Контрасты, создаваемые на РЛИ, прежде всего, связаны с границами основных течений, струйных ответвлений и вихревых образований, а также наличием на поверхности пленок ПАВ, которые скапливаются в локальных зонах конвергенций и подавляют развитие мелких гравитационно-капиллярных волн (ГКВ), визуализируя структуру течений. Ситуация на РЛИ, в отличие от снимков видимого диапазона, существенно зависит от скорости ветра. Так, в диапазоне 2-4 м/с преобладают структуры, визулиазируемые пленками ПАВ, в то время как при большей скорости ветра – работает механизм отображения, связанный с кинематической модуляцией мелких ГКВ.
В результате анализа показано, что соответствие границ течений на снимках MODIS и на РЛИ наблюдается не всегда. Это связано с тем, что оптически-значимые примеси (ОРОВ, взвесь) находятся, главным образом, в верхнем слое водной толщи, а пленки ПАВ, влияющие на формирование РЛИ – только на поверхности. Кроме того, на РЛИ пленки ПАВ более детально визуализируют структуру поля течений, чем проявления, связанные с модуляцией ГКВ течениями.
Анализ оптических снимков выявил три возможных типичных ситуации: весеннее/осеннее «цветение» моря, когда частицы фитопланктона взвешены в толще воды до глубин 10-20 м; летнее массовое цветение сине-зеленых водорослей, сконцентрированных на поверхности моря, и холодный сезон, когда факторами изменяющими цвет воды являются только взвесь и ОРОВ.
Сине-зеленые водоросли, плавающие на поверхности, достаточно детально визуализируют поле и структуру поверхностных течений, однако анализ таких РЛИ чрезвычайно сложен, так как водоросли создают шероховатость аналогичную ветровой, а разрывы в них – трудно интерпретируемые сликоподобные образования,.
Таким образом, показано, что слики, плавающие водоросли, взвешенные и растворенные вещества, с разной степенью детализации выявляющие структуру течений, могут активно использоваться для исследования прибрежной гидродинамики.