ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СТРУКТУР В ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ ПО ДАННЫМ MODIS И РЛИ
1,2, 3
1 Институт Аэрогеодезии, Центр прикладных научных исследований, Каунас,
*****@***ru
2 Атлантическое Отделение Института Океанологии имени
Российской Академии Наук (АО ИОРАН), Калининград,
*****@***ru
3 Институт Океанологии имени
Российской Академии Наук (ИОРАН), Москва,
ivanoff@ocean.ru
В настоящей работе приводятся некоторые результаты совместного анализа данных спектрорадиометров MODIS (на ИСЗ Terra и Aqua) и РЛИ спутников Envisat и Radarsat-1, полученных над ЮВ частью Балтийского моря летом 2006 г. Исследовались элементы поля течений и их особенности: меандры, вихревые и грибовидные структуры, выносы речных вод, апвеллинг, а также связь между проявлениями течений на снимках MODIS и на РЛИ. Причем одна из задач этого исследования – показать важность комбинирования спутниковых данных (снимков) всех трех (видимый, ИК и СВЧ) диапазонов для получения информации о наблюдаемых явлениях. Кроме того, акцентируется внимание на известных, но часто пренебрегаемых, проблемах отображения ряда явлений в данных ДЗЗ. Показаны преимущества мультидатчикового подхода для исследования гидродинамических структур в юго-восточной части Балтийского моря, в том числе в условиях летнего цветения сине-зеленых водорослей.
В видимом диапазоне спектра элементы поля течений идентифицируются благодаря наличию в водной толще пассивных трассеров (ОРОВ, минеральной и биогенной взвеси) в разных концентрациях. Особенно ярко это выражено в прибрежной зоне, где из-за речного стока, размыва берегов и взмучивания донных осадков резко изменяются оптические характеристики прибрежных вод. Заметным фактором воздействия на среду Балтийского моря является цветение сине-зеленых водорослей в летний период.
Неоднородности поля волнения и пленки поверхностно-активных веществ (ПАВ) рассматриваются 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 с наличием на поверхности пленок ПАВ, которые скапливаются в локальных зонах конвергенций и подавляют развитие мелких гравитационно-капиллярных волн (ГКВ), визуализируя структуру течений.
Таким образом, в результате исследования показано, что соответствие границ течений на снимках MODIS и РЛИ достаточно хорошее, но наблюдается не всегда. Это связано с тем, что оптически-значимые примеси (ОРОВ, взвесь) находятся, главным образом, в верхнем слое водной толщи, а факторы, влияющие на формирование РЛИ (пленки ПАВ и гравитационно-каппилярные волны), – только на поверхности. Слики, плавающие водоросли, взвешенные и растворенные вещества, с разной степенью детализации выявляющие структуру поля течений могут активно использоваться для исследования прибрежной динамики. Ветер до 5 м/с благоприятен для их визуализации на РЛИ.
|
Рис. 1. Температурные аномалии и вихревые структуры на серии квазисинхронных снимков от 7.06.2006 (слева направо: РЛИ, ТПМ, nLw_551) |
Структура и элементы поля течений. При ветре, не превышающем 5 м/с, наблюдается достаточно хорошая корреляция структур, видимых, как на снимках видимого и ИК диапазона, так и на РЛИ. В период цветения моря на оптических снимках элементы поля течения отображаются с большей детальностью, чем на ИК-снимках. Границы зон с разной скоростью течения и их филаменты при слабом ветре видны на РЛИ благодаря наличию пленок ПАВ или плавающих водорослей.
Прибрежный апвеллинг создает на МП зоны выглаживания, а на РЛИ – обширные темные пятна, главным образом, из-за значительного перепада температур в зоне апвеллинга и в окружающей воде. При одном и том же ветре генерация ряби над холодной водой затруднена, в связи с очевидной зависимостью поверхностного натяжения и вязкости от температуры воды. Наблюдается корреляция ТПМ, оптических характеристик и интенсивности РЛИ в зонах апвеллинга. Пленки ПАВ в процесс визуализации апвеллинга очевидно вносят вклад на определенных поздних стадиях его развития.
Цветение моря и пленочные загрязнения. РЛИ, отображающие зоны цветения, в зависимости от того, где оно происходит – в верхнем слое или на поверхности, имеют различную текстуру. В последнем случае эти зоны могут выглядеть как зоны усиления ветра. Водоросли, плавающие у поверхности, гасят рябь, однако их выступающие части создают на морской поверхности новый тип шероховатости. Эта шероховатость и приводит к характерной текстуре РЛИ. В связи с этим массовое цветение сине-зеленых водорослей может привести к формированию обширных областей неветровой шероховатости, что может создавать дополнительные трудности при анализе РЛИ. Причем разводы в них или следы кораблей (т. е. области чистой воды) могут создавать сигнатуры, неотличимые от сигнатур пленочных (и даже нефтяных загрязнений).
Совместное использование снимков видимого, ИК и СВЧ-диапазонов и их различных сочетаний, несомненно, позволяет повысить информационность данных дистанционного зондирования для задач исследования процессов и явлений верхнего слоя моря. Кроме, того, мультидатчиковый подход является мощным средством для исследования процессов различного масштаба, в том числе при отсутствии контактных измерений, и позволяет разработать методы их мониторинга в прибрежной зоне.
