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 текстСписок литературы:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Маньковский В. И. Основы оптики океана. Севастополь: МГИ НАН Украины, 1996. 119 с.
- Шибанов Е. Б. Численный метод решения уравнения переноса. Коэффициенты отражения и пропускания оптически тонкого плоскопараллельного слоя // Морской гидрофизический журнал. 2005. № 3. C. 62–71.
- 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.
- Mishra D. R., Ogashawara I., Gitelson A. A. Bio-optical Modeling and Remote Sensing of Inland Waters. Elsevier, 2017. 324 p.
- Morel A., Prieur L. Analysis of variations in ocean color // Limnology and Oceanography. 1977. V. 22. Р. 709–722.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.