Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 5. С. 255-267
Радиолокационные, термические и оптические контрасты морского льда в Охотском море зимой
Л.М. Митник
1 , Е.С. Хазанова
1 1 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток, Россия
Одобрена к печати: 26.07.2019
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-5-255-267
В работе приведены результаты зондирования ледяного покрова на шельфе и в зал. Терпения в Охотском море радиолокационными станциями с синтезированной апертурой (РСА) со спутников Sentinel-1A/B, спектральными приборами в видимом и ИК-диапазонах длин волн со спутника Landsat-8 с пространственным разрешением 30–100 м. Детальное исследование выполнено для близких по времени изображений морского льда и открытых районов моря, полученных 7–8 января 2017 г. при ясном небе и низкой температуре воздуха. При анализе погодных условий и характеристик ледяного покрова привлекались изображения MODIS, карты сплочённости льда по данным микроволнового (МВ) радиометра AMSR2, поля приводного ветра и показания метеорологических станций. Получены оценки абсолютных значений и пространственной изменчивости удельной эффективной площади рассеяния, спектральной отражательной способности и радиационной температуры различных типов льда и морской поверхности. Отмечены особенности формирования льда и структуры прикромочной ледовой зоны при сильном ветре и различия в оценке сплочённости тонких льдов по данным пассивного МВ-зондирования, радиолокационным, видимым и ИК-изображениям. Показаны преимущества совместного использования данных дистанционного зондирования при анализе характеристик морского льда. Подчёркнута необходимость установки РСА на российских спутниках для получения оперативных и научных данных о ледовой обстановке в арктическом регионе.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, морской лёд, РСА, Sentinel-1A/B, УЭПР, Landsat-8, спектральная отражательная способность, яркостная температура, Охотское море
Полный текстСписок литературы:
- Гидрометеорология и гидрохимия морей. Том IX. Охотское море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия / ред. Глуховский Б. Х., Гоптарев Н. П., Терзиев Ф. С. СПб.: Гидрометеоиздат, 1998. 342 с.
- Йоханнессен O. М., Александров В. Ю., Фролов И. Е., Сандвен С., Петтерссон Л. Х., Бобылев Л. П., Клостер К., Смирнов В. Г., Миронов Е. У., Бабич Н. Г. Научные исследования в Арктике. Т. 3. Дистанционное зондирование морских льдов на Северном морском пути: изучение и применение. СПб.: Наука, 2007. 512 с.
- Мезомасштабные конвективные гряды и ячейки // Радиолокация поверхности Земли из космоса / ред. Л. М. Митник, С. В. Викторов. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. C. 103–120.
- Митник М. Л., Митник Л. М. Моделирование микроволновых характеристик системы атмосфера-океан при организованной мезомасштабной конвекции // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2009. № 6. С. 147–154.
- Митник Л. М., Хазанова Е. С. Ледяной покров на шельфе Сахалина в районах добычи и транспортировки нефти // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. № 2. С. 100–113.
- Тамбовский В. С., Пищальник В. М. Атлас льдов Японского и Охотского морей. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1993. 186 с.
- Шевченко Г. В., Тамбовский В. С. Динамика дрейфа льда на северо-восточном шельфе острова Сахалин по данным измерений радиолокационными. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2018. 136 с.
- Якунин Л. П. Атлас основных параметров ледяного покрова Охотского моря. Владивосток: ДВФУ, 2012. 116 с.
- Barsi J. A., Schott J. R., Hook S. J., Raqueno N. G., Markham B., Radocinski R. G. Landsat-8 thermal infrared sensor (TIRS) vicarious radiometric calibration // Remote Sensing. 2014. V. 6. P. 11607–11626.
- Cho K., Sato Y., Naoki K. Thin ice area extraction in the Sea of Okhotsk from GCOM-W1/ AMSR 2 data // The Intern. Archives Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Proc. 23rd SPRS Congress. 2016. V. XLI-B8. P. 463–468.
- Dierking W. Sea ice monitoring by synthetic aperture radar // Oceanography. 2013. V. 26. No. 2. P. 100–111.
- He T., Liang S. L., Wang D. D., Cao Y. F., Gao F., Yu Y. Y., Feng M. Evaluating land surface albedo estimation from Landsat MSS, TM, ETM plus, and OLI data based on the unified direct estimation approach // Remote Sensing of Environment. 2018. V 204. P. 181–196.
- Johansson A. M., Brekke C., Spreen G., King J. A. X-, C-, and L-band SAR signatures of newly formed sea ice in Arctic leads during winter and spring // Remote Sensing of Environment. 2018. V. 204. No. 1. P. 162–180.
- Liu Y., Key J., Mahoney R. Sea and freshwater ice concentration from VIIRS on Suomi NPP and the future JPSS satellites // Remote Sensing. 2016. V. 8. No. 6(523). P. 1–20.
- Mäkynen M., Karvonen J. Incidence angle dependence of first-year sea ice backscattering coefficient in Sentinel-1 SAR imagery over the Kara Sea // IEEE Trans. Geoscience Remote Sensing. 2017. V. 55. No. 11. P. 6170–6181.
- Mitnik L. M. Mesoscale coherent structures in the surface wind field during cold air outbreaks over the Far Eastern seas from the satellite side looking radar // La Mer. 1992. V. 30. P. 287–296.
- Mitnik L. M., Dubina V. A. The Sea of Okhotsk: Scientific and Operational Applications of Remote Sensing // Remote Sensing of the Asian Seas / eds. V. Barale, M. Gade. Springer, 2018. P. 159–175.
- Mitnik L., Dubina V., Khazanova E. New ice formation in the Okhotsk Sea and the Japan Sea from C- and L-band satellite SARS // Proc. IEEE Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp. (IGARSS’2016). 2016. P. 4853–4856.
- Montanaro M., Lunsford A., Tesfaye Z., Wenny B., Reuter D. Radiometric calibration methodology of the Landsat 8 Thermal Infrared Sensor // Remote Sensing. 2014. V. 6. P. 8803–8821.
- Onstott R. J., Shuchman R. A. SAR measurements of sea ice // Synthetic Aperture Radar Marine User’s Manual / eds. Jackson R., Apel J. R. 2004. P. 81–115.
- Shevchenko G. V., Rabinovich A. B., Thompson R. E. Sea-ice drift on the Northeastern shelf of Sakhalin Island // J. Physical Oceanography. 2004. V. 34. No. 11. P. 2470–2491.
- Spreen G., Kaleschke L., Heygster G. Sea ice remote sensing using AMSR-E 89-GHz channels // J. Geophysical Research. 2008. V. 113. C02S03. 14 p.
- Tschudi M., Riggs G., Hall D., Román M. O. Suomi-NPP VIIRS Sea Ice Cover Algorithm Theoretical Basis Document (ATBD). Version 1.0. 2017. URL: https://viirsland.gsfc.nasa.gov/PDF/VIIRS_SeaIceCover_ATBD_V2.pdf.
- Vermote E., Justice C., Claverie M., Franch B. Preliminary analysis of the performance of the Landsat 8/OLI land surface reflectance product // Remote Sensing of Environment. 2016. V. 85. P. 46–56.
- Zakhvatkina N., Smirnov V., Bychkova I. Satellite SAR data-based sea ice classification: An overview // Geosciences. 2019. V. 9(152). 15 p.
- Zhu Z., Wang S., Woodcock C. E. Improvement and expansion of the Fmask algorithm: cloud, cloud shadow, and snow detection for Landsat 4–7, 8, and Sentinel 2 images // Remote Sensing Environment. 2015. V. 159. P. 269–277.