Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2025. Т. 22. № 1. С. 205-211
Наблюдения локализации пластикового мусора в ветровых полосах на водной поверхности
О.А. Даниличева
1 , С.А. Ермаков
1, 2 , Г.В. Лещев
1 1 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
2 Волжский государственный университет водного транспорта, Нижний Новгород, Россия
Одобрена к печати: 28.11.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2025-22-1-205-211
Настоящая работа нацелена на изучение эффекта локализации пластикового мусора в ветровых полосах как по данным анализа мультиспектральных изображений Каспийского моря со спутника Sentinel-2, так и по результатам специальных модельных экспериментов, выполненных на Горьковском водохранилище, в ходе которых моделировались процессы вовлечения плавающих в приповерхностном слое воды пластиковых объектов в области конвергенции циркуляций Ленгмюра. На основе анализа спутниковых мультиспектральных данных и расчётов распределения пластикового индекса PI (англ. Plastic Index) проиллюстрирован эффект локализации пластикового мусора в ветровых полосах, связанных с циркуляцией Ленгмюра. С использованием данных специальных экспериментов с имитаторами пластикового мусора показано, что пластиковый мусор ориентируется вдоль ветра, локализуясь в ветровых полосах за время порядка 10–20 мин, которое предположительно зависит от скорости ветра. Полученные результаты хорошо согласуются с данными наблюдений скорости в циркуляциях Ленгмюра, представленными в литературе.
Ключевые слова: пластиковый мусор, циркуляции Ленгмюра, ветровые полосы, водная поверхность
Полный текстСписок литературы:
- Монин А. С., Красицкий В. П. Явления на поверхности океана. Л.: Гидрометеоиздат. 1985. 375 с.
- Acha E. M., Mianzan H. W., Iribarne O. et al. The role of the Río de la Plata bottom salinity front in accumulating debris // Marine Pollution Bull. 2003. V. 46. No. 2. P. 197–202. DOI: 10.1016/S0025-326X(02)00356-9.
- Carlson D. F., Özgökmen T., Novelli G. et al. Surface ocean dispersion observations from the ship-tethered aerostat remote sensing system // Frontiers in Marine Science. 2018. V. 5. Article 479. DOI: 10.3389/fmars.2018.00479.
- Chang H., Huntley H. S., Kirwan A. D. et al. Small-scale dispersion in the presence of Langmuir circulation // J. Physical Oceanography. 2019. V. 49. No. 12. P. 3069–3085. DOI: 10.1175/JPO-D-19-0107.s1.
- Cózar A., Echevarría F., González-Gordillo J. I. et al. Plastic debris in the open ocean // Proc. National Academy of Sciences. 2014. V. 111. No. 28. P. 10239–10244. DOI: 10.1073/pnas.1314705111.
- Cózar A., Aliani S., Basurko O. C. et al. Marine litter windrows: a strategic target to understand and manage the ocean plastic pollution // Frontiers in Marine Science. 2021. V. 8. Article 571796. DOI: 10.3389/fmars.2021.571796.
- Craik A. D. D. The generation of Langmuir circulations by an instability mechanism // J. Fluid Mechanics. 1977. V. 81. No. 2. P. 209–223. DOI: 10.1017/S0022112077001980.
- Eriksen M., Lebreton L. C., Carson H. S. et al. Plastic pollution in the world’s oceans: more than 5 trillion plastic pieces weighing over 250,000 tons afloat at sea // PLOS One. 2014. V. 9. No. 12. Article e111913. DOI: 10.1371/journal.pone.0111913.
- Law K. L., Morét-Ferguson S., Maximenko N. A. et al. Plastic accumulation in the North Atlantic subtropical gyre // Science. 2010. V. 329. No. 5996. P. 1185–1188. DOI: 10.1126/science.1192321.
- Law K. L., Morét-Ferguson S. E., Goodwin D. S. et al. Distribution of surface plastic debris in the eastern Pacific Ocean from an 11-year data set // Environmental Science and Technology. 2014. V. 48. No. 9. P. 4732–4738. DOI: 10.1021/es4053076.
- Leibovich S. Convective instability of stably stratified water in the ocean // J. Fluid Mechanics. 1977. V. 82. No. 3. P. 561–581. DOI: 10.1017/S0022112077000846.
- Leibovich S. On wave-current interaction theories of Langmuir circulations // Annu. Review of Fluid Mechanics. 1980. V. 15. P. 391–427. DOI: 10.1017/S0022112080000857.
- Suaria G., Berta M., Griffa A. et al. Dynamics of transport, accumulation, and export of plastics at oceanic fronts // Chemical Oceanography of Frontal Zones. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2021. P. 355–405. DOI: 10.1007/698_2021_814.
- Themistocleous K., Papoutsa C., Michaelides S., Hadjimitsis D. Investigating detection of floating plastic litter from space using Sentinel-2 imagery // Remote Sensing. 2020. V. 12. No. 16. Article 2648. DOI: 10.3390/rs12162648.
- Thorpe S. A. Langmuir circulation // Annu. Review of Fluid Mechanics. 2004. V. 36. No. 1. P. 55–79. DOI: 10.1146/annurev.fluid.36.052203.071431.
- Van Roekel L. P., Fox‐Kemper B., Sullivan P. P. et al. The form and orientation of Langmuir cells for misaligned winds and waves // J. Geophysical Research: Oceans. 2012. V. 117. No. C5. Article C05001. 22 p. DOI: 10.1029/2011JC007516.
- van Sebille E., Wilcox C., Lebreton L. et al. A global inventory of small floating plastic debris // Environmental Research Letters. 2015. V. 10. No. 12. Article 124006. 11 p. DOI: 10.1088/1748-9326/10/12/124006.