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. 2018. Т. 15. № 3. С. 184-192

Региональный биооптический алгоритм для Горьковского водохранилища: первые результаты

Е.Н. Корчёмкина 1 , А.А. Мольков 2 
1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
2 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
Одобрена к печати: 29.01.2018
DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-3-184-192
Определение концентраций естественных примесей в водах пресноводных водоёмов по спутниковым данным требует решения целого ряда задач, одной из которых является создание регионального биооптического алгоритма. Такого рода работы активно ведутся для открытых районов океанов и морей, а также для прибрежных морских зон. В настоящей работе предложено использовать существующий «черноморский» полуаналитический алгоритм (Ли и др., 2015) с целью его адаптации под пресные эвтрофные воды Горьковского водохранилища. Алгоритм основан на использовании данных коэффициента яркости морской воды и позволяет рассчитывать концентрации оптически значимых примесей (хлорофилла а, растворённого органического вещества и минеральной взвеси).
В работе представлены результаты адаптации оптических моделей поглощения неживой органикой и пигментами фитопланктона к биооптическим особенностям исследуемого водоёма за счёт использования данных натурных наблюдений. На их основе выявлены спектральные особенности поглощения и диапазоны спектра с доминирующими оптическими свойствами каждого компонента воды. Такой подход позволил добиться положительных результатов в части быстродействия и точности алгоритма.
Апробация алгоритма и верификация результатов его работы выполнена с использованием данных натурных измерений коэффициента яркости водной толщи и результатов лабораторного анализа проб воды на содержание оптически активных примесей.
Ключевые слова: Горьковское водохранилище, эвтрофные водоёмы, коэффициент яркости воды, биооптическая модель, региональный полуаналитический алгоритм, хлорофилл а, минеральная взвесь, РОВ
Полный текст

Список литературы:

  1. 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. T. 2. С. 99–105.
  2. Корчёмкина Е. Н., Ли М. Е. Аномальные оптические характеристики прибрежных вод Черного моря в июле 2012 г. и их связь с концентрацией минеральной взвеси в воде // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2015. T. 10. № 1. С. 39–43.
  3. Лаврова О. Ю., Соловьев Д. М., Строчков А. Я., Шендрик В. Д. Спутниковый мониторинг интенсивного цветения водорослей в Рыбинском водохранилище // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 3. С. 54–72.
  4. Ли М. Е., Мартынов О. В. Измеритель коэффициентов яркости для подспутниковых измерений биооптических параметров вод // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь: МГИ НАН Украины, 2000. С. 163–173.
  5. Ли М. Е., Шибанов Е. Б., Корчёмкина Е. Н., Мартынов О. В. Определение концентрации примесей в морской воде по спектру яркости восходящего излучения // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 6. С. 17–33.
  6. Маньковский В. И. Основы оптики океана. Севастополь: МГИ НАН Украины, 1996. 119 с.
  7. Шибанов Е. Б. Численный метод решения уравнения переноса. Коэффициенты отражения и пропускания оптически тонкого плоскопараллельного слоя // Морской гидрофизический журнал. 2005. № 3. C. 62–71.
  8. Kutser T. Passive optical remote sensing of cyanobacteria and other intense phytoplankton blooms in coastal and inland waters // Intern. J. Remote Sensing. 2009. V. 30. P. 4401–4425.
  9. Mishra D. R., Ogashawara I., Gitelson A. A. Bio-optical Modeling and Remote Sensing of Inland Waters. Elsevier, 2017. 324 p.
  10. Morel A., Prieur L. Analysis of variations in ocean color // Limnology and Oceanography. 1977. V. 22. Р. 709–722.
  11. Odermatt D., Gitelson A., Brando V. E., Schaepman M. Review of constituent retrieval in optically deep and complex waters from satellite imagery // Remote Sensing of Environment. 2012. V. 118. P. 116–126.
  12. Paavel B., Kangro K., Arst H., Reinart A., Kutser T., Noges T. Parameterization of chlorophyll-specific phytoplankton absorption coefficients for productive lake waters // J. Limnology. 2016. V. 75. No. 3. P. 423–438.
  13. Pope R. M., Fry E. S. Absorption spectrum 380–700 nm of pure water. II. Integrating cavity measurements // Applied Optics. 1997. V. 36. No. 33. P. 8710–8723.
  14. Stæhr P. A., Markager S. Parameterization of the chlorophyll-a specific in vivo light absorption coefficient covering estuarine, coastal and oceanic waters // Intern. J. Remote Sensing. 2004. V. 25. No. 22. P. 5117–5130.