Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 5. С. 214-225
Восстановление полного комплекса оптических характеристик для оценки теплосодержания в южной части Баренцева моря в июне 2021 г.
Д.И. Глуховец
1, 2 , П.А. Салюк
3 , С.В. Шеберстов
1 , С.В. Вазюля
1 , И.В. Салинг
1 , И.Е. Степочкин
3 1 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
2 Московский физико-технический институт (НИУ), Долгопрудный, Московская обл., Россия
3 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва ДВО РАН, Владивосток, Россия
Одобрена к печати: 07.09.2021
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-5-214-225
Выполнено восстановление полного набора оптических характеристик (без учёта поляризации) с помощью гидрооптических моделей по судовым и спутниковым данным сканеров цвета MODIS и OLCI. Полученный полный набор характеристик использован для оценки величины поглощения солнечной энергии в толще морской воды. Для настройки моделей использованы результаты судовых измерений показателей поглощения и ослабления света, восходящих и нисходящих спектральных потоков солнечной радиации и спектральных коэффициентов яркости толщи моря, выполненных в южной части Баренцева моря 14 июня 2021 г. Сопоставление результатов гидрооптического моделирования с данными судовых гидрооптических измерений позволило провести валидацию полученных результатов и подтвердило правильность настройки выбранных моделей, что оправдывает их применение для расчёта тепловых потоков по спутниковым данным в областях вод первого типа. Результаты расчёта показывают, что в исследованном регионе суммарное поглощение света в толще воды слабо зависит от наличия и концентрации взвешенных частиц и растворённых веществ. Их наличие в морской воде приводит к перераспределению поглощаемой солнечной энергии по глубине, значительно увеличивая поглощаемую долю в верхних слоях водной толщи.
Ключевые слова: оптические характеристики, морская вода, ФАР, поглощение солнечной энергии, Баренцево море
Полный текстСписок литературы:
- Алексанин А. И., Качур В. А., Салюк П. А. Обработка измерений гиперспектрорадиометра ASD для верификации спутниковых оценок биопараметров океана // Современные методы и средства океанологических исследований МСОИ-2013: материалы 13-й Международной научно-техн. конф. 14–16 мая 2013, ИО РАН. М.: АПР, 2013. С. 96–100.
- Артемьев В. А., Таскаев В. Р., Григорьев А. В. Автономный прозрачномер ПУМ-200 // Современные методы и средства океанологических исследований МСОИ-2021: материалы 17-й Международной научно-техн. конф. 18–20 мая 2021, ИО РАН. М.: ИО РАН, 2021. С. 95–99.
- Буренков В. И., Шеберстов С. В., Артемьев В. А., Таскаев В. Р. Оценка погрешности измерения показателя ослабления света морской водой в мутных водах арктических морей // Светотехника. 2019. № 2. C. 56–60.
- Глуховец Д. И., Шеберстов С. В., Копелевич О. В., Зайцева А. Ф., Погосян С. И. Измерения показателя поглощения морской воды с помощью интегрирующей сферы // Светотехника. 2017. № 5. С. 39–43.
- Гольдин Ю. А., Глуховец Д. И., Гуреев Б. А., Григорьев А. В., Артемьев В. А. Судовой проточный комплекс для измерения биооптических и гидрологических характеристик морской воды // Океанология. 2020. Т. 60. № 5. С. 814–822.
- Копелевич О. В. Малопараметрическая модель оптических свойств морской воды // Оптика океана. М.: Наука, 1983. Т. 1. С. 208–234.
- Нагорный И. Г., Салюк П. А., Майор А. Ю., Дорошенков И. М. Мобильный комплекс для оперативного исследования водных акваторий и приводной атмосферы // Приборы и техника эксперимента. 2014. № 1. С. 103–106.
- Погосян С. И., Дургарян А. М., Конюхов И. В. Чивкунова О. Б., Мерзляк М. Н. Абсорбционная спектроскопия микроводорослей цианобактерий и растворенного органического вещества: измерения во внутренней полости интегрирующей сферы // Океанология. 2009. Т. 49. № 6. С. 934–939.
- Шеберстов С. В. Система пакетной обработки океанологических спутниковых данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 6. С. 154–161.
- Шифрин К. С. Введение в оптику океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 278 с.
- Bricaud A., Morel A., Babin M., Allali K., Claustre H. Variations in light absorption by suspended particles with chlorophyll a concentration in oceanic (case 1) waters: analysis and implications for bio-optical models // J. Geophysical Research. 1998, V. 103. P. 31033–31044.
- Chang G., Barnard A., Zaneveld J. R. V. Optical closure in a complex coastal environment: particle effects // Applied Optics. 2007. V. 46(31). P. 7679–7692. DOI: 10.1364/ao.46.007679.
- Ciotti A. M., Bricaud A. Retrievals of a size parameter for phytoplankton and spectral light absorption by colored detrital matter from water-leaving radiances at SeaWiFS channels in a continental shelf region off Brazil // Limnology and Oceanography. 2006. V. 4. P. 237–253.
- Gordon H. R., Castaño D. J. Aerosol analysis with Coastal Zone Color Scanner. A simple method for including multiple scattering effects // Applied Optics. 1989. V. 28. P. 1320–1326.
- Gordon H. R., Wang M. Surface-roughness considerations for atmospheric correction of ocean color sensors. I: The rayleigh-scattering component // Applied Optics. 1992. V. 32. P. 4247–4260.
- Kopelevich O., Sheberstov S., Vazyulya S. Effect of a Coccolithophore Bloom on the Underwater Light Field and the Albedo of the Water Column // J. Marine Science and Engineering. 2020. V. 8. Art. No. 456. 34 p. DOI: 10.3390/jmse8060456.
- Lee Z., Carder K. L., Mobley C. D., Steward R. G., Patch J. S. Hyperspectral remote sensing for shallow waters. I. A semianalytical model // Applied Optics. 1998. V. 37. P. 6329–6338.
- Lefering I., Bengil F., Trees C., Röttgers R., Bowers D., Nimmo-Smith A., McKee D. Optical closure in marine waters from in situ inherent optical property measurements. // Optics Express. 2016. V. 24(13). P. 14036–14052. DOI: 10.1364/oe.24.014036.
- Madec G., Bourdallé-Badie R., Bouttier P. A., Bricaud C., Bruciaferri D., Calvert D., Chanut J., Clementi E., Coward A., Delrosso D., Ethé C. NEMO Ocean Engine. Paris, France: Institut Pierre-Simon Laplace, 2017. 396 p.
- Mobley C. D., Chai F., XiuP., Sundman L. K. Impact of improved light calculations on predicted phytoplankton growth and heating in an idealized upwelling-downwelling channel geometry // J. Geophysical Research: Oceans. 2015. V. 120(2). P. 875–892. DOI: 10.1002/2014jc010588.
- Morel A., Prieur L. Analysis of variations in ocean color // Limnology and Oceanography. 1977. V. 22. P. 709–722.
- Ocean Optics and Biogeochemistry Protocols for Satellite Ocean Colour Sensor Validation. In 8 vol. / eds. Neeley A. R., Mannino A. Dartmouth, NS, Canada: IOCCG, 2018. 78 p. V. 1. Inherent Optical Property Measurements and Protocols: Absorption Coefficient (v1.0). DOI: http://dx.doi.org/10.25607/OBP-119.
- Ohlmann J. C. Ocean Radiant Heating in Climate Models // J. Climate. 2003. V. 16(9). P. 1337–1351. DOI: 10.1175/1520-0442(2003)16<1337:orhicm>2.0.co;2.
- Pope R. M., Fry E. S. Absorption spectrum (380–700 nm) of pure water. II. Integrating cavity measurements // Applied Optics. 1997. V. 36(33). P. 8710–8723.
- Stamnes K., Tsay S.-C., Wiscombe W., Jayaweera K. Numerically stable algorithm for discrete-ordinate-method radiative transfer in multiple scattering and emitting layered media // Applied Optics. 1988. V. 27. P. 2502–2509.
- Werdell P. J., Franz B. A., Bailey S. W., Feldman G. C., Boss E., Brando V. E., Dowell M., Hirata T., Lavender S. J., Lee Z., Loisel H., Maritorena S., Mélin F., Moore T. S., Smyth T. J., Antoine D., Devred E., d’Andon O. H.F., Mangin A. Generalized ocean color inversion model for retrieving marine inherent optical properties // Applied Optics. 2013. V. 52(10). P. 2019–2037. DOI: 10,1364/AO,52,002019.