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 текстСписок литературы:
- 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.
- 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.
- 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.
- Асмус В.В., Кровотынцев В.А., Пяткин В.П. Космический мониторинг ледяных полей Арктики и Антарктики // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2010. № 3. С. 153–160.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Гольдштейн Р.В., Осипенко Н.М. Механика разрушения и проблемы освоения Арктики // Арктика: экология и экономика. 2015. Т. 4. № 20. С. 14–27.
- 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.
- Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. М.: Наука, 1970. 194 с.
- 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).
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- Сазонов К.Е. Теоретические основы плавания судов во льдах. СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2010. 274 с.
- 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.
- Сливаев Б.Г. Подготовка судна к плаванию во льдах: учебное пособие. Владивосток: ИПК МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2017. 67 с.
- Степанюк И.А., Смирнов В.Н. Методы измерений характеристик динамики ледяного покрова. СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. 136 с.
- Опасные ледовые явления для судоходства в Арктике: монография / под ред. Е.У. Миронова. СПб.: ААНИИ, 2010. 319 с.
- 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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Rampal P., Bouillon S., Ólason E., Morlighem M. neXtSIM: a new Lagrangian sea ice model // The Cryosphere. 2016. No. 10 P. 1055–1073.
- 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.
- 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.