Разработка региональных алгоритмов атмосферной коррекции данных спутниковых сканеров цвета

Прогресс в решении сложной задачи атмосферной коррекции данных спутниковых сканеров цвета для вод типа 2 может быть достигнут при использовании региональных алгоритмов, учитывающих особенности изучаемых акваторий. Такие алгоритмы целесообразно разрабатывать на основе, во-первых, статистического анализа информационного содержания спутниковых данных для рассматриваемой акватории (который дает возможность оценить роль различных факторов в формировании яркости восходящего излучения, измеряемой спутниковым датчиком), во-вторых, комплексного анализа имеющихся данных натурных измерений.
В качестве примера анализировались данные спутникового сканера цвета SeaWiFS за период июнь-октябрь 2006 и 2007 гг. для трех районов в северной половине Каспийского моря, отличающихся по своим характеристикам (мелководье - глубина ≈7м, вблизи границы между Северным и Средним Каспием - глубина ≈ 25м, в Среднем Каспии - глубина ≈ 60 м). Анализ временных зависимостей рассматриваемых параметров показал существенное различие между мелководным районом и двумя другими: в первом преобладающий вклад в суммарную яркость (за вычетом рэлеевского рассеяния) вносит яркость водной толщи, тогда как в двух других преобладает вклад атмосферной дымки. Статистические характеристики коэффициента аэрозольной яркости показывают статистическую однородность аэрозоля для всей рассматриваемой акватории.
Анализ статистических характеристик, включая собственные числа ковариационных матриц и факторные нагрузки, показал, что аэрозольную яркость можно представлять посредством однопараметрической модели, а коэффициент яркости водной толщи – с помощью двухпараметрической модели для мелководного района и однопараметрической - для двух других районов.
Предложенный нами ранее подход к решению задачи атмосферной коррекции основан на одновременном определении вклада аэрозольного рассеяния La(li ) и яркости излучения Lw(li), вышедшего из водной толщи, используя спутниковые данные в видимом и инфракрасном диапазонах. Спектральные зависимости La(li ) и Lw(li) представляются в виде линейных комбинаций нескольких базовых функций (число которых зависит от коррелированности значений La(li ) и Lw(li) для разных длин волн), вследствие чего задача сводится к определению нескольких неизвестных коэффициентов разложения.
В результате статистической обработки данных натурных измерений коэффициента яркости моря, проведенных в экспедициях ИОРАН в северной половине Каспийского моря в 2003, 2004 и 2006 гг., рассчитаны системы базовых функций для «мелководной» и «глубоководной» выборок данных. Поскольку расчеты проводились по данным натурных измерений, система базовых функций для мелководья учитывает вклад отражения от дна.
Рассчитанные системы базовых функций использовались в региональных алгоритмах атмосферной коррекции для мелководного и глубоководного районов северной половины Каспийского моря. Даны примеры применения этих алгоритмов для разных районов в сравнении с данными натурных измерений и результатами, получающимися при использовании стандартного алгоритма атмосферной коррекции.

Работа выполнена при финансовой поддержки РФФИ, грант № 07-05-00799а и Программы фундаментальных исследований №17 Президиума РАН.