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.

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.

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)

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.