Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 5. С. 306-320
Использование данных спутниковой альтиметрии для оценки условий наблюдения на радиолокационных изображениях выносов из Калининградского и Куршского заливов
М.В. Врублевский
1 , О.Ю. Лаврова
1 , М.И. Митягина
1 , А.Н. Якушева
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 12.10.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-5-306-320
Выносы из заливов, таких как Калининградский и Куршский, оказывают существенное влияние на гидрохимические и гидробиологические процессы прибрежной зоны Балтийского моря. Они являются важными объектами наблюдения как с помощью традиционных гидрологических измерений, так и с помощью данных дистанционного зондирования Земли. Мониторинг выносов с помощью данных спутниковых оптических сенсоров нашёл широкое распространение, но они могут быть сильно разрежены по времени из-за облачности. Чтобы дополнить ряд наблюдений, можно применять радиолокационные изображения. Для этого необходимо понимать механизмы проявления выносов на них и условия, благоприятствующие их возникновению. Одно из таких условий — наличие течений в проливах, возникающих между заливом и морем в результате разницы уровня. Целью данной работы стала разработка метода оценки условий наблюдения выносов на радиолокационных изображениях на основе данных спутниковой радиолокационной альтиметрии исследуемых заливов и Балтийского моря. В работе приводятся результаты сопоставления наблюдений зарегистрированных выносов с соотношением уровня заливов и моря, а также даётся оценка применимости предложенной методики и анализ возможности её расширения с помощью использования данных о расходе рек, впадающих в исследуемые заливы.
Ключевые слова: спутниковая альтиметрия, вынос из залива, SAR-C Sentinel-1, SRAL Sentinel-3, Куршский залив, Калининградский залив, Балтийское море
Полный текстСписок литературы:
- Врублевский М. В., Константинова А. М., Бурцев М. А. Интерфейс для работы с данными альтиметрии для мониторинга внутренних водоемов // Материалы 21-й Международ. конф. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2023. С. 76. DOI: 10.21046/21DZZconf-2023a.
- Есюкова Е. Е. Результаты еженедельного мониторинга побережья Вислинского залива в районе пос. Прибрежный в 2011–2012 годах // Вестн. Балтийского федерального ун-та им. И. Канта. 2013. № 1. С. 82–91.
- Закиров Р. Б., Чубаренко Б. В., Чечко В. А. Гидролитодинамические условия движения наносов через Балтийский пролив (Калининградский залив, Балтийское море) // Эколог. безопасность прибреж. и шельфовой зон моря. 2022. № 4. С. 52–68. DOI: 10.22449/2413-5577-2022-4-52-68.
- Иванов А. Ю., Хлебников Д. В., Коновалов Б. В. и др. Особенности отображения выносов рек в Чёрном море в данных дистанционного зондирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 5. С. 191–202. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-5-191-202.
- Килесо А. В., Стонт Ж. И. Некоторые аспекты изменчивости уровня Куршского залива (Юго-Восточная Балтика) при различных синоптических ситуациях // Гидрометеорология и экология. 2020. № 61. С. 494–506. DOI: 10.33933/2074-2762-2020-61-494-506.
- Лаврова О. Ю., Краюшкин Е. В., Соловьев Д. М., Голенко М. Н., Голенко Н. Н., Калашникова Н. А., Демидов А. Н. Влияние ветрового воздействия и гидродинамических процессов на распространение вод Калининградского залива в акватории Балтийского моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 4. С. 76–99.
- 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.
- Лебедев С. А., Костяной А. Г. Спутниковая альтиметрия Каспийского моря. М.: Море, 2005. 366 с.
- Лисицын А. П. Маргинальный фильтр океанов // Океанология. 1994. Т. 34. № 5. С. 735–747.
- Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А. и др. Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 151–170. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-151-170.
- Митягина М. И., Лаврова О. Ю. Возможности спутникового радиолокационного наблюдения плюмов речных и лагунных вод в юго-восточной части Балтийского моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 5. С. 288–305. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-5-288-305.
- Назирова К. Р., Краюшкин Е. В. Мониторинг распространения вод Калининградского залива в акватории Гданьского залива (Юго-Восточная Балтика) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2021. Т. 18. № 2. С. 271–284. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-2-271-284.
- Чурин Д. А., Стонт Ж. И., Ульянова М. О. Влияние штормовых ситуаций на изменчивость уровня воды в Куршском заливе (Балтийское море) в 2019 г. // Материалы 7-го Международ. Балтийского морского форума. 2019. С. 408–415.
- Chubarenko B., Margonski P. The Vistula Lagoon // Ecology of Baltic Coastal Waters. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2008. P. 167–195. DOI: 10.1007/978-3-540-73524-3_8.
- Devlin M. J., Petus C., Da Silva E. et al. Water quality and river plume monitoring in the Great Barrier Reef: An overview of methods based on Ocean Colour satellite data // Remote Sensing. 2015. V. 7. P. 12909–12941. DOI: 10.3390/rs71012909.
- Dzwonkowski B., Yan X-H. Tracking of a Chesapeake Bay estuarine outflow plume with satellite-based Ocean Color data // Continental Shelf Research. 2005. V. 25. P. 1942–1958. https://doi.org/10.1016/j.csr.2005.06.011.
- Gasiūnaitė Z. R., Daunys D., Olenin S. et al. The Curonian Lagoon // Ecology of Baltic Coastal Waters. Berlin; Heidelberg: Springer. 2008. P. 197–215. https://doi.org/10.1007/978-3-540-73524-3_9.
- Hopkins J., Lucas M., Dufau C. Detection and variability of the Congo River plume from satellite derived sea surface temperature, salinity, ocean colour and sea level // Remote Sensing of Environment. 2013. V. 139. P. 365–385. DOI: 10.1016/j.rse.2013.08.015.
- Horner-Devine A. R., Jay D. A., Orton P. M. et al. A conceptual model of the strongly tidal Columbia River plume // J. Marine Systems. 2009. V. 78. No. 3. P. 460–475. DOI: 10.1016/j.jmarsys.2008.11.025.
- Jakimavičius D., Kriaučiūnienė J., Šarauskienė D. Impact of climate change on the Curonian Lagoon water balance components, salinity and water temperature in the 21st century // Oceanologia. 2018. V. 60. Iss. 3. P. 378–389. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2018.02.003.
- Jay D. A., Zaron E. D., Pan J. Initial expansion of the Columbia River tidal plume: Theory and remote sensing observations // J. Geophysical Research Oceans. 2010. V. 115. Iss. C2. Article C00B15. https://doi.org/10.1029/2008JC004996.
- Johnson D. R., Weidemann A., Arnone R. et al. Chesapeake Bay outflow plume and coastal upwelling events: physical and optical properties // J. Geophysical Research. 2001. V. 106. P. 11613–11622. DOI: 10.1029/1999JC000185.
- Kahru M., Elmgren R. Multidecadal time series of satellite-detected accumulations of cyanobacteria in the Baltic Sea // Biogeosciences. 2014. V. 11. Iss. 13. P. 3619–3633. https://doi.org/10.5194/bg-11-3619-2014.
- Lavrova O., Krayushkin E., Golenko M. et al. Effect of wind and hydrographic conditions on the transport of Vistula Lagoon waters into the Baltic Sea: Results of a combined experiment // IEEE J. Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2016. V. 9. Iss. 9. P. 5193–5201. DOI: 10.1109/JSTARS.2016.2580602.
- Li C., Li X., Zhang G. et al. Estuarine plume: A case study by satellite SAR observations and in situ measurements // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2017. V. 55. P. 2276–2287. DOI: 10.1109/TGRS.2016.2641161.
- McClimans T. A. Estuarine fronts and river plumes // Physical Processes in Estuaries / eds. J. Dronkers, W. van Leussen. Springer, 1988. P. 55–69.
- Osadchiev A. A., Sedakov R. O. Spreading dynamics of small river plumes off the northeastern coast of the Black Sea observed by Landsat-8 and Sentinel-2 // Remote Sensing of Environment. 2019. V. 221. P. 522–533. DOI: 10.1016/j.rse.2018.11.043.
- Ranz S. E. Measurement and computation of streamflow. V. 2. Computation of discharge // Water Supply Paper 2175. U. S. Geological Survey. 1982. P. 285–631.
- Rud O., Gade M. Monitoring algae blooms in the Baltic Sea: A multi-sensor approach // Proc. IGARSS’99. 1999. V. 2. P. 1211–1213.
- Szydłowski M., Kolerski T., Zima P. Impact of the artificial strait in the Vistula Spit on the hydrodynamics of the Vistula Lagoon (Baltic Sea) // Water. 2019. V. 11. No. 5. Article 990. https://doi.org/10.3390/w11050990.
- Umgiesser G., Zemlys P., Erturk A. Seasonal renewal time variability in the Curonian Lagoon caused by atmospheric and hydrographical forcing // Ocean Science. 2016. V. 12. P. 391–402. DOI: 10.5194/os-12-391-2016.
- Zhang X., Twarog E. M., McLaughlin D. J. et al. Radar scattering behavior of estuarine outflow plumes // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2004. V. 42. No. 2. P. 367–379. DOI: 10.1109/TGRS.2003.821056.