ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 7. С. 210-224

Расчет сжатия ледяного покрова моря по спутниковым изображениям

А.И. Алексанин 1, 2 , М.Г. Алексанина 1, 2 , А.Ю. Карнацкий 1 
1 Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток, Россия
2 Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, Россия
Одобрена к печати: 25.09.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-7-210-224
В работе описывается новый метод автоматического расчета локальных показателей сжатия и разрежения в ледяном покрове моря. В основе предлагаемого подхода лежит расчет скоростей дрейфа льда, рассматриваемых как скорости перемещений маркеров, которые определяются по последовательности изображений с метеорологических спутников. Локальный показатель сжатия и разрежения ледяного покрова моря рассматривается как скорость изменения расстояния между отдельными элементами ледяного покрова моря. Предложен подход к расчету локальных показателей сжатия и разряжения. Локальный показатель сжатия и разрежения определяется двумя параметрами — скалярной величиной сжатия/разряжения и направлением оси сжатия/разрежения. Подход позволяет оценить точность и статистическую значимость рассчитываемых параметров. Приводятся результаты работы предложенного подхода на примере ледяного покрова Охотского моря в апреле 2010 г. на подходе к порту Магадан. Скорости дрейфа ледяного поля рассчитывались по парам спутниковых изображений радиометра MODIS с пространственным разрешением 250 м и временным интервалом 24 ч. Показано, что результаты работы предложенного подхода соответствуют визуально наблюдаемым параметрам сжатия и разрежения. Отмечена значительная изменчивость локальных оценок сжатия/разряжения, получаемых при разных размерах окрестности анализа дрейфа ледяного покрова.
Ключевые слова: спутниковые изображения, скорость перемещения маркера, дрейф льда, величина сжатия льда, направление оси сжатия льда
Полный текст

Список литературы:

  1. Алексанин А.И., Алексанина М.Г., Карнацкий А.Ю. Автоматический расчет скоростей перемещений ледовых полей // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 2. С. 9–17.
  2. Алексанин А.И., Алексанина М.Г., Карнацкий А.Ю. Автоматический расчет скоростей поверхностных течений океана по последовательности спутниковых изображений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 2. С. 131–142.
  3. Апполонов Е.М., Сазонов К.Е., Бокатова Е.А. О вероятности заклинивания судов при сжатии // Мир транспорта. 2012. Т. 10. № 4 (42). С. 4–9.
  4. Асмус В.В., Кровотынцев В.А., Пяткин В.П. Космический мониторинг ледяных полей Арктики и Антарктики // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2010. № 3. С. 153–160.
  5. Асмус В.В., Кровотынцев В.А., Пяткин В.П. Программные технологии в космическом мониторинге ледяного покрова Арктики // Журн. Сибирского федерального ун-та. Техника и технологии. 2015.T. 8. № 6. С. 680–689.
  6. Бабич Н.Г. Выбор пути плавания во льдах и оценка результативности использования данных навигационной ледовой информации // Земля из космоса. 2011. Вып. 10. С. 28–33.
  7. Бухаров М.В., Миронова Н.С., Ущеко И.Г., Котилевская А.М., Лосев В.М., Бухаров В.М. Распознавание свойств льда в Охотском море по картам индекса рассеяния // Метеорология и гидрология. 2014. № 4. С. 56–67.
  8. Бычкова И.А., Захватина Н.Ю. Современные спутниковые методы обнаружения и классификации ледяного покрова арктических морей // Российские полярные исследования. 2014. № 1 (15). С. 27–31.
  9. Волков В.А., Мушта А.В., Демчев Д.М., Коржиков А.Я., Сандвен С. Связь крупномасштабной изменчивости поля дрейфа льда в Северном Ледовитом океане с климатическими изменениями общей ледовитости, происходящими в течение последних десятилетий // Проблемы Арктики и Антарктики. 2016. № 2. С. 50–63.
  10. Гольдштейн Р.В., Осипенко Н.М. Механика разрушения и проблемы освоения Арктики // Арктика: экология и экономика. 2015. Т. 4. № 20. С. 14–27.
  11. Демчев Д.М., Волков В.А., Хмелева В.C., Казаков Э.Э. Восстановление полей дрейфа морского льда по последовательным спутниковым радиолокационным изображениям методом прослеживания особых точек // Проблемы Арктики и Антарктики. 2016. № 3. С. 5–19.
  12. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. М.: Наука, 1970. 194 с.
  13. Клячкин С.В., Гудкович З.М., Гузенко Р.Б. Оценка экстремальных значений дрейфа и сжатий льда по результатам численного моделирования // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 4. URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=6706 (дата обращения: 08.06.2017).
  14. Клячкин С.В., Гудкович З.М., Май Р.И., Фролов С.В. Сжатия льдов // Опасные ледовые явления для судоходства в Арктике. СПб.: ААНИИ, 2010. С. 33–91. 319 с.
  15. Клячкин С.В., Гузенко Р.Б., Май Р.И. Численная модель эволюции ледяного покрова арктических морей для оперативного прогнозирования // Лед и снег. 2015. T. 55. № 3. C. 83–96.
  16. Кулаков М.Ю., Макштас А.П. Роль дрейфа льда в формировании ледяного покрова Северного Ледовитого океана в начале ХХI века // Проблемы Арктики и Антарктики. 2013. № 2 (96). С. 67–75.
  17. Мастрюков С.И. Методический подход к оценке ледовых условий плавания и оценка тенденций их изменений на примере азиатского побережья Берингова моря // Арктика: экология и экономика. 2014. № 1. С. 74–81.
  18. Пяткин В.П., Салов Г.И. Статистический подход к задаче обнаружения некоторых структур на аэрокосмических изображениях // Наукоемкие технологии. 2002. Т. 3. № 3. С. 52–58
  19. Сазонов К.Е. Теоретические основы плавания судов во льдах. СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2010. 274 с.
  20. Смирнов В.Г., Бушуев А.В., Захваткина Н.Ю., Лощилов В.С. Спутниковый мониторинг морских льдов // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010. Т. 85. № 2. С. 62–76.
  21. Сливаев Б.Г. Подготовка судна к плаванию во льдах: учебное пособие. Владивосток: ИПК МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2017. 67 с.
  22. Степанюк И.А., Смирнов В.Н. Методы измерений характеристик динамики ледяного покрова. СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. 136 с.
  23. Опасные ледовые явления для судоходства в Арктике: монография / под ред. Е.У. Миронова. СПб.: ААНИИ, 2010. 319 с.
  24. Фролов С.В. Влияние ориентации нарушений сплошности льда на эффективность движения судов в Арктическом бассейне в летний период // Проблемы Арктики и Антарктики. 2013. № 3. С. 35–45
  25. Bouillon S., Rampal P. On producing sea ice deformation dataset from SAR-derived sea ice motion // The Cryosphere Discuss. 2010. No. 8. P. 5105–5135.
  26. Emery W.J., Thomas A.C., Collins M.J., Crawford W.R., Mackas D.L. An objective method for computing advective surface velocities from sequential infrared satellite images. // J. Geophysical Research. 1986. Vol. 91. No. C11. P. 12865–12878.
  27. Lavergne T., Eastwood S., Teffah Z., Schyberg H., Breivik L.-A. Sea ice motion from low-resolution satellite sensors: An alternative method and its validation in the Arctic // J. Geophysical Research. 2010. Vol. 115. C10032. P. 1–14.
  28. Lindsay R., Zhang J., Rothrock D.A. Sea-ice deformation rates from satellite measurements and in a model // Atmosphere-Ocean. 2003. Vol. 41. No. 1. P. 35–47.
  29. Lukovich J.V., Babb D.G., Galley R.J., Raddatz R.L., Barber D.G. On the characteristics of sea ice divergence/convergence in the Southern Beaufort Sea // The Cryosphere Discuss. 2014. No. 8. P. 4281–4325.
  30. Rampal P., Bouillon S., Ólason E., Morlighem M. neXtSIM: a new Lagrangian sea ice model // The Cryosphere. 2016. No. 10 P. 1055–1073.
  31. Volkov V.A., Ivanov N.E., Demchev D.M. Application of a vectorial-algebraic method for investigation of spatial-temporal variability of sea ice drift and validation of model calculations in the Arctic Ocean // J. Operational Oceanography. 2012. Vol. 5. No. 2. P. 61–71.
  32. Yu J., Yang Y., Liu A., Zhao Y. Analysis of sea ice motion and deformation in the marginal ice zone of the Bering Sea using SAR data // Intern. J. Remote Sensing. 2009. Vol. 30. No. 14. P. 3603–3611.