Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 2. С. 216-229
Исследование сезонного изменения температуры воды озёрной части Горьковского водохранилища в 2018 г. по данным in situ измерений и спутниковым изображениям высокого разрешения
А.А. Мольков
1, 2 , М.Г. Гречушникова
3 , И.А. Капустин
1, 2 , Г.В. Лещёв
1 , А.А. Алескерова
4 , М.Ю. Грищенко
3, 5 1 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
2 Волжский государственный университет водного транспорта, Нижний Новгород, Россия
3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
4 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
5 Государственный природный заповедник "Курильский", пос. Южно-Курильск, Сахалинская обл., Россия
Одобрена к печати: 28.01.2021
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-2-216-229
Настоящая работа посвящена анализу пространственно-временной изменчивости температуры воды в приплотинном участке Горьковского вдхр. в период с мая по октябрь 2018 г. с использованием данных судовых измерений и оптических изображений со спутника Landsat-8. В работе приводятся результаты анализа изменчивости вертикального градиента температуры воды и его зависимости от метеорологических условий на разных участках акватории. Проанализирована сезонная пространственная изменчивость температуры поверхности воды и представлены примеры её восстановления по спутниковым снимкам. Получены оценки точности такого восстановления для разных участков водоёма и в зависимости от метеорологических условий. Сделан вывод о необходимости аккуратного использования данных in situ измерений, выполненных позднее спутниковой съёмки, учитывая пространственно-временную изменчивость поля температуры, зависящую от синоптических условий и фазы водного режима. Полученные результаты могут быть использованы при анализе архивных спутниковых изображений для получения информации о межгодовой и сезонной изменчивости характеристик водных масс водохранилищ на масштабах, превышающих возможности традиционных станционных измерений, и с высоким пространственным разрешением.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, спутниковый мониторинг, Landsat-8, температура воды, Горьковское водохранилище
Полный текстСписок литературы:
- Алескерова А. А., Кубряков А. А., Станичный С. В. Двухканальный метод восстановления температуры поверхности Черного моря по измерениям Landsat-8 // Исслед. Земли из космоса. 2016. Т. 4. С. 57–64.
- Буторин Н. В. Гидрологические процессы и динамика водных масс в водохранилищах Волжского каскада. Л.: Наука, 1969. 322 с.
- Шульга Т. Я., Суслин В. В., Шукало Д. М., Ингеров А. В. Связь изменчивости полей солености в Азовском море с данными спутниковых измерений в видимом диапазоне спектра // Тр. 10-й Юбилейной Всероссийской конф. «Современные проблемы оптики естественных вод». СПб.: ОАО «Изд-во «Химиздат», 2019. C. 263–267.
- Эдельштейн К. К. Формирование, перемещение и трансформация водных масс Горьковского водохранилища // Химизм внутренних водоёмов и фактор их загрязнения и самоочищения. 1968. Вып. 18. № 21. С. 3–69.
- Adrian R., O’Reilly C., Zagarese H., Baines S., Hessen D., Kelle W., Livingstone D., Sommaruga R., Straile D., Van Donk E., Weyhenmeyer G., Winder M. Lakes as sentinels of climate change // Limnology and Oceanography. 2009. V. 54. No. 6. P. 2283–2297.
- Goldman C. R., Jassby A. D., Hackley S. H. Decadal, interannual, and seasonal variability in enrichment bioassays at Lake Tahoe, California-Nevada, USA // Canadian J. Fisheries and Aquatic Sciences. 1993. V. 50. P. 1489–1496.
- Hansen C. H., Burian S. J., Dennison P. E., Williams G. P. Spatiotemporal Variability of Lake Water Quality in the Context of Remote Sensing Models // Remote Sensing. 2017. V. 9. No. 55: 409.
- Hosoda K., Murakami H., Sakaida F., Kawamura H. Algorithm and validation of sea surface temperature observation using MODIS sensors aboard terra and aqua in the western North Pacific // J. Oceanography. 2007. V. 63. No. 2. P. 267–280.
- MacCallum S. N., Merchant C. J. Surface water temperature observations of large lakes by optimal estimation // Canadian J. Remote Sensing. 2012. V. 38. No. 1. P. 25–45.
- Molkov A. A., Pelevin V. V., Korchemkina E. N. Approach of non-station-based in situ measurements for high resolution satellite remote sensing of productive and highly changeable inland waters // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13. № 2. С. 60–68.
- Mueller J. L., Bidigare R. R., Trees C., Balch W. M., Dore J., Drapeau D. T., Karl D., Van Heukelem L., Perl J. Ocean Optics Protocols for Satellite Ocean Color Sensor Validation, Revision 5, V. 5: Biogeochemical and Bio-Optical Measurements and Data Analysis Protocols / Goddard Space Flight Space Center. Greenbelt, MD, 2003. P. 5–24.
- Palmer S. C. J., Kutser T., Hunter P. D. Remote sensing of inland waters: Challenges, progress and future directions // Remote Sensing of Environment. 2015. V. 157. P. 1–8.
- Sharma S., Gray D. K., Read J. S., O’Reilly C. M., Schneider P., Qudrat A., Gries C., Stefanoff S., Hampton S. E., Hook S., Lenters J. D., Livingstone D. M., McIntyre P. B., Adrian R., Allan M. G., Anneville O., Arvola L., Austin J., Bailey J., Baron J. S., Brookes J., Chen Y., Daly R., Dokulil M., Dong B., Ewing K., de Eyto E., Hamilton D., Havens K., Haydon S., Hetzenauer H., Heneberry J., Hetherington A. L., Higgins S. N., Hixson E., Izmest’eva L. R., Jones B. M., Kangur K., Kasprzak P., Koster O., Kraemer B. M., Kumagai M., Kuusisto E., Leshkevich G., May L., MacIntyre S., Muller-Navarra D., Naumenko M., Noges P., Noges T., Niederhauser P., North R. P., Paterson A. M., Plisnier P.-D., Rigosi A., Rimmer A., Rogora M., Rudstam L., Rusak J. A., Salmaso N., Samal N. R., Schindler D. E., Schladow G., Schmidt S. R., Schultz T., Silow E. A., Straile D., Teubner K., Verburg P., Voutilainen A., Watkinson A., Weyhenmeyer G. A., Williamson C. E., Woo K. H. A global database of lake surface temperatures collected by in situ and satellite methods from 1985–2009 // Scientific Data. 2015. V. 2. Art. No. 150008. 19 p.
- Soomets T., Jakovels D., Zagars M., Brauns A., Uudeberg K., Reinart A., Kutser T. Comparison of Lake Optical Water Types Derived from Sentinel-2 and Sentinel-3 // Remote Sensing. 2019. V. 1(23), Art. No. 2883, 16 p.
- Williamson C. E., Saros J. E., Vincent W. F., Smold J. P. Lakes and reservoirs as sentinels, integrators, and regulators of climate change // Limnology and Oceanography. 2009. V. 54. No. 6. P. 2273–2282.