Источники погрешности спутниковых данных в весенний период в Черном море

Е. Н. Корчёмкина*, А. О. Райкина

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

*e-mail: korchemkina@mhi-ras.ru

Аннотация

Для Черного моря между дистанционными оценками оптических характеристик морской воды и контактными измерениями наблюдаются видимые расхождения. Несмотря на то что современные алгоритмы атмосферной коррекции учитывают ненулевую яркость в длинноволновой области, они целиком не решают проблемы и требуют дополнительного анализа. В работе сопоставлены данные дистанционного зондирования и одновременных экспедиционных измерений коэффициента яркости и прозрачности атмосферы для дальнейшего усовершенствования стандартных методов атмосферной коррекции с учетом реальной аэрозольной оптической толщины. Рассматриваются данные измерений спектрального коэффициента яркости толщи вод и оптических характеристик атмосферы, полученные в ходе экспедиций НИС «Профессор Водяницкий» весной 2019 и 2021 гг. по Черному морю. В результате сопоставления натурных данных со спутниковыми установлено, что спутниковые данные коэффициента яркости в Черном море в весенний период в среднем занижены по сравнению с контактными измерениями. Средние значения показателя Ангстрема и аэрозольной оптической толщины по спутниковым данным вдвое превышают натурные измерения. Сильно завышенные по сравнению с натурными измерениями значения показателя Ангстрема приводят к избыточному учету влияния атмосферы и, как следствие, к занижению значений коэффициента яркости.

Ключевые слова

коэффициент яркости моря, атмосферная коррекция, аэрозольная оптическая толщина, параметр Ангстрема, спектрофотометр, солнечный фотометр SPM

Благодарности

Авторы выражают благодарность м. н. с. отдела оптики и биофизики моря Д. В. Калинской за обработку данных о характеристиках атмосферы. Работа выполнена в рамках темы государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2021-0003 «Оперативная океанология».

Для цитирования

Корчёмкина Е. Н., Райкина А. О. Источники погрешности спутниковых данных в весенний период в Черном море // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2022. № 4. С. 39 –51. EDN YQDXKA. doi:10.22449/2413-5577-2022-4-39-51

Korchemkina, E.N. and Raykina, A.O., 2022. Sources of Errors of Satellite Data in Spring in Black Sea. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (4), pp. 39–51. doi:10.22449/2413-5577-2022-4-39-51

DOI

10.22449/2413-5577-2022-4-39-51

Список литературы

  1. Pauly D., Christensen V. Primary production required to sustain global fisheries // Nature. 1995. Vol. 374. P. 255–257. doi:10.1038/374255a0
  2. Comparison of new and primary production models using SeaWiFS data in contrasting hydrographic zones of the northern North Atlantic / G. H. Tilstone [et al.] // Remote Sensing of Environment. 2015. Vol. 156. P. 473–489. doi:10.1016/j.rse.2014.10.013
  3. Evaluation of regional surface energy budget over ocean derived from satellites/ S. Kato [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2021. Vol. 8. 688299. doi:10.3389/fmars.2021.688299
  4. Satellite and ocean data reveal marked increase in Earth’s heating rate / N. G. Loeb [et al.] // Geophysical Research Letters. 2021. Vol. 48, iss. 13. e2021GL093047. https://doi.org/10.1029/2021GL093047
  5. Сравнительный анализ методов определения оптических параметров вод Черного моря по данным спутниковых измерений / В.С. Суетин [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2011. № 2. С. 33–42.EDN TMJWUR.
  6. Биооптические характеристики морей, омывающих берега западной половины России, по данным спутниковых сканеров цвета 1998–2017 гг. / О. В. Копелевич [и др.]. М. : ИО РАН, 2018. 140 с.
  7. Gordon H. R., Wang M. Retrieval of water-leaving radiance and aerosol optical thickness over the oceans with SeaWiFS: a preliminary algorithm // Applied Optics. 1994. Vol. 33, iss. 3. P. 443–452.https://doi.org/10.1364/AO.33.000443
  8. Atmospheric correction for inland waters/ W. J. Moses [et al.] // Bio-Optical Modeling and Remote Sensing of Inland Waters. Amsterdam, The Netherlands : Elsevier, 2017. P. 69–100. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-804644-9.00003-3
  9. Imaging Spectrometry of Inland and Coastal Waters: State of the Art, Achievements and Perspectives / C. Giardino [et al.] // Surveys in Geophysics. 2019. Vol. 40, iss. 3. P. 401–429. https://doi.org/10.1007/s10712-018-9476-0
  10. Light absorption by non-algal particles and colored dissolved organic matter at the wavelength of 490 nm in the Black Sea in the autumn (2015 and 2016) / N. Moiseeva [et al.] // Proceedings of SPIE. Tomsk : IAO SB RAS, 2018. Vol. 10833 : 24th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics. 108336B. https://doi.org/10.1117/12.2504650
  11. Dissolved and Suspended Matter Variability in Coastal Waters: Photosynthetic Available Light / T. Churilova [et al.] // Proceedings of SPIE. Tomsk : IAO SB RAS, 2018. Vol. 10833 : 24th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics. 1083365. https://doi.org/10.1117/12.2504637
  12. Карабашев Г. С., Евдошенко М. А. Длина волны максимума спектра коэффициента яркости моря как дистанционный показатель водообмена между экологически различными акваториями // Океанология. 2015. Т. 55, № 3. С. 366–378. EDN RTWEGM. doi:10.7868/S0030157415030065
  13. Bailey S. W., Franz B. A., Werdell P. J. Estimation of near-infrared water-leaving reflectance for satellite ocean color data processing // Optics Express. 2010. Vol. 18, iss. 7. P. 7521–7527. https://doi.org/10.1364/OE.18.007521
  14. Копелевич О. В., Буренков В. И., Шеберстов С. В. Разработка и использование региональных алгоритмов для расчета биооптических характеристик морей России по данным спутниковых сканеров цвета // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2006. Вып. 3, т. 2. C. 99–105. EDN NDPPHL.
  15. Korchemkina E. N., Kalinskaya D. V. Algorithm of Additional correction of level 2 remote sensing reflectance data using modelling of the optical properties of the Black Sea waters // Remote Sensing. 2022. Vol. 14, iss. 4. 831.https://doi.org/10.3390/rs14040831
  16. Определение концентрации примесей в морской воде по спектру яркости восходящего излучения / М. Е. Ли [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 6. С. 17–33. doi:10.22449/0233-7584-2015-6-17-33
  17. Солнечные фотометры для измерений спектральной прозрачности атмосферы в стационарных и мобильных условиях / С. М. Сакерин [и др.] // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25, № 12. С. 1112–1117. EDN PKZHTN.

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)