Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 4. С. 263-277
Пространственная и временная изменчивость траекторий естественных нефтепроявлений на морской поверхности Южного Каспия, выявленная по спутниковым данным
М.И. Митягина
1 , О.Ю. Лаврова
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 22.08.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-4-263-277
Нефтяное загрязнение является основной экологической проблемой Каспийского моря, и существенный вклад в общее нефтяное загрязнение вносят выходы естественных нефтеуглеводородов с морского дна (нефтяные сипы). В статье рассмотрены пространственная и временная изменчивость траекторий распространения плёнок естественных нефтепроявлений (ЕНП) на морской поверхности Южного Каспия. Исследование базируется на анализе долговременных рядов данных спутниковых радиолокаторов с синтезированной апертурой и спутниковых многоспектральных сенсоров оптического диапазона, полученных за пятилетний период наблюдений с 2017 по 2021 г. в двух тестовых районах, где на основе спутниковых данных были идентифицированы донные сипы. Это участки акватории Каспийского моря вблизи юго-западного побережья к востоку от м. Сефид Руд (провинция Гилан, Иран) и к западу от п-ова Челекен, административно принадлежащего Туркменистану. К числу наших основных результатов следует отнести обнаружение на основе информации, полученной со спутников, значительной сезонной изменчивости в направлениях распространения ЕНП в обоих тестовых районах под влиянием локальных ветров и поверхностных течений, преобладающих в различные сезоны. Рассмотрены различные типы траекторий распространений ЕНП и сделаны предположения о механизмах их формирования. Отмечено влияние вихревой динамики на распространение ЕНП и её вклад в кроссшельфовый перенос нефтяного загрязнения.
Ключевые слова: спутниковое дистанционное зондирование, морская поверхность, нефтяное загрязнение, естественные выходы нефтеуглеводородов с морского дна, Каспийское море
Полный текстСписок литературы:
- Бондур В. Г., Сабинин К. Д., Гребенюк Ю. В. Аномальная изменчивость инерционных колебаний океанских вод на Гавайском шельфе // Докл. Акад. наук. 2013. Т. 450. № 1. С. 100–104. DOI: 10.7868/S0869565213130173.
- Евтушенко Н. В., Иванов А. Ю. Нефтепроявления в юго-восточной части Черного моря по данным космической радиолокации // Исслед. Земли из космоса. 2012. № 3. С. 24–30. DOI: 10.31857/S0205961420050061.
- Иванов А. Ю., Голубов Б. Н., Затягалова В. В. О нефтегазоносности и разгрузке подземных флюидов в южной части Каспийского моря по данным космической радиолокации // Исслед. Земли из космоса. 2007. № 2. С. 62–81.
- Иванов А. Ю., Достовалов М. Ю., Синева А. А. Определение параметров нефтяных загрязнений по данным космической поляризационной радиолокационной съёмки в районе нефтепромыслов «Нефтяные камни» в Каспийском море // Исслед. Земли из космоса. 2011. № 5. С. 31–44.
- Кныш В. В., Ибраев Р. А., Коротаев Г. К., Инюшина Н. В. Сезонная изменчивость климатических течений Каспийского моря, восстановленная ассимиляцией климатической температуры и солености в модели циркуляции вод // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2008. Т. 44. № 2. С. 251–265.
- Лаврова О. Ю., Митягина М. И. Спутниковый мониторинг пленочных загрязнений поверхности Черного моря // Исслед. Земли из космоса. 2012. № 3. С. 48–65.
- Лаврова О. Ю., Сабинин К. Д. Проявления инерционных колебаний на спутниковых изображениях морской поверхности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 4. С. 60–73. DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-4-60-73.
- Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Костяной А. Г. Спутниковые методы выявления и мониторинга зон экологического риска морских акваторий. М.: ИКИ РАН, 2016. 334 с.
- Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Уваров И. А., Лупян Е. А. Текущие возможности и опыт использования информационной системы See the Sea для изучения и мониторинга явлений и процессов на морской поверхности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 266–287. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-266-287.
- Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Костяной А. Г. Спутниковые методы исследования изменчивости Каспийского моря. М.: ИКИ РАН, 2022. 250 с.
- Мамедов Р. М. Гидрометеорологическая изменчивость и экогеографические проблемы Каспийского моря. Баку: «ЭЛМ», 2007. 433 с.
- Матросова Е. Р., Ходаева В. Н., Иванов А. Ю. Определение характеристик естественных нефтепроявлений и их подводных источников по данным дистанционного зондирования // Исслед. Земли из космоса. 2022. № 2. С. 3–27. DOI: 10.31857/S0205961422020063.
- Митягина М. И., Лаврова О. Ю. Многолетний комплексный спутниковый мониторинг нефтяных загрязнений поверхности Балтийского и Каспийского морей // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 5. С. 269–288.
- Митягина М. И., Лаврова О. Ю. Выход естественных углеводородов со дна Каспийского моря в районе туркменского шельфа, выявленный по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 2. С. 292–298. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-2-292-298.
- Митягина М. И., Лаврова О. Ю., Бочарова Т. Ю. Спутниковый мониторинг нефтяных загрязнений морской поверхности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 130–149.
- Bayramov E., Knee K., Kada M., Buchroithner M. Using multiple satellite observations to quantitatively assess and model oil pollution and predict risks and consequences to the shoreline from oil platforms in the Caspian Sea // Human and Ecological Risk Assessment: Intern. J. 2018. V. 24. No. 6. P. 1501–1514. https://doi.org/10.1080/10807039.2017.1416454.
- Bohluly A., Esfahani F., Mamin M., Chegini F. Evaluation of wind induced currents modeling along the Southern Caspian Sea // Continental Shelf Research. 2018. V. 153. P. 50–63. https://doi.org/10.1016/j.csr.2017.12.008.
- Brekke C., Solberg A. Oil spill detection by satellite remote sensing // Remote Sensing of Environment. 2005. V. 95. Iss. 1. P. 1–13. https://doi.org/10.1016/j.rse.2004.11.015.
- Fingas M., Brown C. Review of oil spill remote sensing // Marine Pollution Bull. 2014. V. 83. P. 9–23. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2014.03.059.
- Jackson C. R., Alper W. The role of the critical angle in brightness reversals on sunglint images of the sea surface // J. Geophysical Research. 2010. V. 115. Iss. C10. Article C09019. DOI: 10.1029/2009JC006037.
- Jatiault R., Dhont D., Lonce L., Dubucq D. Monitoring of natural oil seepage in the Lower Congo Basin using SAR observations // Remote Sensing of Environment. 2017. V. 191. P. 258–272. https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.01.031.
- Körber J. H., Sahling H., Pape T. et al. Natural oil seepage at Kobuleti Ridge, eastern Black Sea // Marine and Petroleum Geology. 2014. V. 50. P. 68–82. https://doi.org/10.1016/J.MARPETGEO.2013.11.007.
- Lavrova O. Yu., Mityagina M. I. Natural Oil Slicks in the Southeastern Black Sea // The Handbook of Environmental Chemistry. Berlin; Heidelberg, Germany: Springer, 2020. DOI: 10.1007/698_2020_475.
- Leifer I. A. Synthesis Review of Emissions and Fates for the Coal Oil Point Marine Hydrocarbon Seep Field and California Marine Seepage // Geofluids. 2019. V. 2019. Article 4724587. 48 p. DOI: 10.1155/2019/4724587.
- Li X., Li C., Yang Z., Pichel W. SAR imaging of ocean surface oil seep trajectories induced by near inertial oscillation // Remote Sensing of Environment. 2013. V. 130. P. 182–187. DOI: 10.1016/j.rse.2012.11.019.
- Logan G., Jones A., Ryan G., Wettle M., Thankappan M., Grosjean E., Rolle N., Williams J. K. Review of Australian Offshore Natural Hydrocarbon Seepage Studies / Geoscience Australia Record. 2008. V. 17. 235 p.
- MacDonald I. R., Garcia-Pineda O., Beet A. et al. Natural and unnatural oil slicks in the Gulf of Mexico // J. Geophysical Research: Oceans. 2015. V. 120. P. 8364–8380. DOI: 10.1002/2015JC011062.
- Mitra D. S., Majumdar T. J., Ramakrishnan R. et al. Detection and monitoring of offshore oil seeps using ERS/Envisat SAR/ASAR data and seep-seismic studies in Krishna – Godavari offshore basin, India // Geocarto Intern. 2013. V. 28. P. 404–419. DOI: 10.1080/10106049.2012.715207.
- Mityagina M., Lavrova O. Satellite Survey of Inner Seas: Oil Pollution in the Black and Caspian Seas // Remote Sensing. 2016. V. 8. P. 875–899. DOI: 10.3390/rs8100875.
- Mityagina M. I., Lavrova O. Yu. Oil pollution hotspots on the Caspian Sea surface identified using satellite remote sensing // Proc. SPIE. V. 11529. Remote Sensing of the Ocean, Sea Ice, Coastal Waters, and Large Water Regions. 2020. Article 1152900L. https://doi.org/10.1117/12.2573501/.
- Mityagina M., Lavrova O. Satellite Survey of Offshore Oil Seep Sites in the Caspian Sea // Remote Sensing. 2022. V. 14. Iss. 3. Article 525. https://doi.org/10.3390/rs14030525.
- Mityagina M. I., Lavrova O. Yu., Kostianoy A. G. Main pattern of the Caspian Sea surface oil pollution revealed by satellite data // Ecologica Montenegrina. 2019. V. 25. P. 91–105. https://doi.org/10.37828/em.2019.25.9.
- Najoui Z., Amoussou N., Riazanoff S. et al. Oil slicks in the Gulf of Guinea — 10 years of Envisat Advanced Synthetic Aperture Radar observations // Earth System Science Data. 2022. V. 14. P. 4569–4588. https://doi.org/10.5194/essd-14-4569-2022.
- Nunziata F., de Macedo C. R., Buono A. et al. On the analysis of a time series of X-band TerraSAR-X SAR imagery over oil seepages // Intern. J. Remote Sensing. 2018. V. 40. P. 3623–3646. https://doi.org/10.1080/01431161.2018.1547933.
- Shrira V., Forget P. On the Nature of Near-Inertial Oscillations in the Uppermost Part of the Ocean and a Possible Route toward HF Radar Probing of Stratification // J. Physical Oceanography. 2015. V. 45. No. 10. P. 2660–2678. DOI: https://doi.org/10.1175/JPO-D-14-0247.1.
- Topouzelis K. N. Oil spill detection by SAR images: dark formation detection, feature extraction and classification algorithms // Sensors. 2008. V. 8. No. 10. P. 6642–6659. https://doi.org/10.3390/s8106642.
- Wagner-Friedrichs M. Seafloor Seepage in the Black Sea: Mud Volcanoes, Seeps and Diapiric Structures Imaged by Acoustic Methods: Ph.D. Thesis. Bremen, Germany, 2007. 166 p.