Двадцать третья международная конференция "СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
XXIII..77
Ошибки в определении сплоченности морского льда по данным спутниковой микроволновой радиометрии над областями грязного льда
Тихонов В.В. (1,2,3), Алексеева Т.А. (2,1), Соколова Ю.В. (1), Афанасьева Е.В. (2,1), Боярский Д.А. (1), Раев М.Д. (1), Шарков Е.А. (1)
(1) Институт космических исследований РАН, Моква, Россия
(2) Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт (ААНИИ), Санкт-Петербург, Россия
(3) Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия
Алгоритмы определения сплоченности морского льда по данным спутниковой микроволновой радиометрии показывают большие ошибки в период таяния и разрушения ледяного покрова. Причинами ошибок считаются: экстремальные погодные условия, атмосферные помехи, шероховатость поверхности океана, влажный снежный покров, разрушенность льда, наличие снежниц на поверхности ледяного покрова, битые льды и т.д. (Животовская и др., 2019; Тихонов и др., 2016; Alekseeva et al., 2019; Kern et al., 2019, 2020; Wernecke et al., 2024). Ранее авторами было показано, что одной из причин занижения сплоченности морского льда этими алгоритмами, является загрязненность поверхности льда терригенными отложениями (Алексеева и др., 2021, 2022). Загрязнение морского льда происходит во время его образования в прибрежных районах на мелководье. В этот период в лед попадают частицы неорганического происхождения со дна морей, в результате материкового стока и ветровой эрозии суши (Иванов, 2007). В летнее время, таяние снега и льда приводит к повышенной концентрации терригенных частиц на поверхности ледяного покрова. В летний период такие льды занимают обширные площади в прибрежных районах арктических морей. Например, в Чукотском море такой лед составляет значительную часть общего ледяного покрова, с максимальной площадью до 40-60% (Waga et al., 2022).
В данном докладе, на основе теоретического моделирования собственного микроволнового излучения, показано уменьшение излучательной способности загрязненного морского льда и, как следствие, занижение этого льда алгоритмами. В докладе представлен анализ работы шести основных алгоритмов определения сплоченности морского льда по данным спутниковой микроволновой радиометрии для грязных льдов. Показаны причины занижения сплоченности морского льда алгоритмами, указаны величины ошибок этих алгоритмов. Наибольшие ошибки показывают алгоритмы ASI и TUD, занижающие СМЛ до трех баллов. Анализ выполнен для акватории Восточно-Сибирского моря.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, грант № 23-17-00161 (https://rscf.ru/project/23-17-00161/).
Ключевые слова: спутниковая микроволновая радиометрия, яркостная температура, излучательная способность, сплочённость морского льда, грязный лед, модель собственного микроволнового излучения
Литература:
- Алексеева Т.А., Соколова Ю.В., Тихонов В.В. и др. Анализ областей морского льда в Северном Ледовитом океане, неопределяемых алгоритмом ASI по данным спутниковой микроволновой радиометрии // Исслед. Земли из космоса. 2021. № 6. С. 22–38. DOI: 10.31857/S0205961421060026.
- Алексеева Т.А., Соколова Ю.В., Афанасьева Е.В. и др. Влияние загрязненности морского льда на ошибки в определении сплочённости в период таяния по данным спутниковой микроволновой радиометрии // Исслед. Земли из космоса. 2022. № 5. С. 30–46. https://doi.org/10.31857/S0205961422050037.
- Животовская М. А., Заболотских Е.В., Шапрон Б. Ложная диагностика морского льда в Арктике спутниковыми микроволновыми радиометрами в экстремальных погодных условиях // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 6. С. 209–220. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-6-209-220.
- Иванов Б.В. Оценка естественного и антропогенного загрязнения морского льда // Материалы гляциологических исследований. 2007. № 102. С. 121-126.
- Тихонов В.В., Раев М.Д., Шарков Е.А. и др. Спутниковая микроволновая радиометрия морского льда полярных регионов: Обзор // Исслед. Земли из космоса. 2016. № 4. С. 65–84. DOI: 10.7868/S0205961416040072.
- Alekseeva T., Tikhonov V., Frolov S. et al. Comparison of arctic sea ice concentrations from the NASA Team, ASI, and VASIA2 algorithms with summer and winter ship data // Remote Sensing. 2019. Vol. 11. No. 21(2481). 31 p. https://doi.org/10.3390/rs11212481.
- Kern S., Lavergne T., Notz D. et al. Satellite passive microwave sea-ice concentration data set intercomparison: closed ice and ship-based observations // The Cryosphere. 2019. Vol. 13. No. 12. P. 3261–3307. https://doi.org/10.5194/tc-13-3261-2019.
- Kern S., Lavergne T., Notz D., Pedersen L.T., Tonboe R. Satellite passive microwave sea-ice concentration data set inter-comparison for Arctic summer conditions // The Cryosphere. 2020. Vol. 14. No. 7. P. 2469–2493. https://doi.org/10.5194/tc-14-2469-2020.
- Waga H., Eicken H., Lightd B., Fukamachi Y. A neural network-based method for satellite-based mapping of sediment-laden sea ice in the Arctic // Remote Sensing of Environment. 2022. Vol. 270(112861). 19 p. https://doi.org/10.1016/j.rse.2021.112861.
- Wernecke A., Notz D., Kern S., Lavergne T. Estimating the uncertainty of sea-ice area and sea-ice extent from satellite retrievals // The Cryosphere. 2024. Vol. 18. No. 5. P. 2473–2486. https://doi.org/10.5194/tc-18-2473-2024.
Дистанционное зондирование криосферных образований