Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2026. Т. 23. № 5. С. 22-34
Алгоритмы оценки концентрации взвеси в море Лаптевых по данным спутниковых сканеров цвета
С.В. Вазюля 1 , Д.Н. Дерягин 1 , М.Д. Кравчишина 1 , З.Ю. Реджепова 1 1 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 30.06.2026
DOI: 10.21046/2070-7401-2026-23-5-22-34
Глобальное потепление способствует увеличению поступления взвешенного вещества в воды арктических морей. Спутниковый мониторинг с использованием калиброванных по данным натурных измерений алгоритмов обеспечивает достоверное отслеживание происходящих изменений. В работе представлены региональные алгоритмы оценки концентрации взвешенного вещества в верхнем слое моря Лаптевых по данным дистанционного зондирования. Качество и надёжность алгоритмов обеспечены использованием результатов судовых измерений концентрации взвеси и коэффициентов яркости моря, выполненных в 2015, 2017 и 2018 гг. Моделирование на основе гидрооптических измерений в районах моря с разным содержанием жёлтого вещества и взвеси позволило выбрать лучший алгоритм для определения показателя рассеяния назад взвесью. Этим алгоритмом является QAA (англ. Quasi-Analytical Algorithm), который обеспечивает относительную точность восстановления 18–22 %. Итоговые формулы для расчёта концентрации взвешенного вещества получены по данным измерений спектров коэффициента яркости моря in situ, что позволило исключить влияние ошибок атмосферной коррекции. Валидация по данным второго и третьего уровня спутниковых сканеров MODIS (англ. Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) и VIIRS (англ. Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) показала, что предложенные формулы обеспечивают оценку концентрации взвеси с относительной погрешностью 30–45 % при временном интервале между спутниковыми и натурными измерениями не более одних суток. Выполнен анализ абсолютных ошибок алгоритмов для оценки концентрации взвеси по спутниковым данным. В приустьевых районах среднеквадратичная ошибка составляет около 5 мг/л. В более прозрачных водах, где по данным прямых измерений концентрация взвеси не превышает 0,35 мг/л, среднеквадратичная ошибка снижается до 0,1 мг/л.
Ключевые слова: региональный алгоритм, концентрация взвеси, показатель рассеяния назад взвесью, QAA, HydroLight, MODIS, VIIRS, море Лаптевых
Полный текстСписок литературы:
- Артемьев В. А., Буренков В. И., Вортман М. И., Григорьев А. В., Копелевич О. В., Храпко А. Н. Подспутниковые измерения цвета океана: новый плавающий спектрорадиометр и его метрология // Океанология. 2000. Т. 40. № 1. С. 148–155.
- Буренков В. И., Купцов В. М., Сивков В. В., Шевченко В. П. Пространственное распределение и дисперсный состав взвеси в море Лаптевых в августе–сентябре 1991 г. // Океанология. 1997. Т. 37. № 6. С. 920–927.
- Вазюля С. В., Дерягин Д. Н., Павлова М. А. и др. (2025а) Алгоритм оценки концентрации взвеси в море Лаптевых по данным спутникового сканера VIIRS // 31-й Международ. симп. «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы»: сб. ст. Томск, 2025. 4 с. DOI: 10.56820/conferencearticle_685be465a4bfe6.80742597.
- Вазюля С. В., Дерягин Д. Н., Павлова М. А. и др. (2025б) Алгоритм оценки концентрации взвеси в море Лаптевых по данным спутникового сканера MODIS // 26-я Международ. науч. конф. (Школа) по морской геологии «Геология морей и океанов»: сб. ст. М.: ИО РАН, 2025. Т. 1. С. 52–56. DOI: 10.29006/978-5-6051054-7-3.
- Дерягин Д. Н., Вазюля С. В., Глуховец Д. И. Влияние параметров поверхностного слоя в Карском море на точность оценки концентрации хлорофилла-а биооптическими алгоритмами // Фундам. и приклад. гидрофизика. 2024. Т. 17. № 3. С. 91–101. DOI: 10.59887/2073-6673.2024.17(3)-8.
- Колтовская Е. В., Немировская И. А. Распределение взвешенного вещества и углеводородов в морях Карском и Лаптевых в августе – сентябре 2018 года // Вестн. Московского ун-та. Сер. 5. География. 2023. № 1. С. 81–94. DOI: 10.55959/MSU0579-9414-5-2023-1-81-94.
- Копелевич О. В., Салинг И. В., Вазюля С. В., Глуховец Д. И., Шеберстов С. В., Буренков В. И., Каралли П. Г., Юшманова А. В. Биооптические характеристики морей, омывающих берега западной половины России, по данным спутниковых сканеров цвета 1998–2017 гг. М.: ООО «Ваш Формат», 2018. 140 с.
- Лисицын А. П. Современные представления об осадкообразовании в океанах и морях. Океан как природный самописец взаимодействия геосфер Земли // Мировой океан. Т. 2. Физика, химия и биология океана. Осадкообразование в океане и взаимодействие геосфер Земли. М.: Научный мир, 2014. С. 331–571.
- Лисицын А. П., Шевченко В. П., Буренков В. И. Гидрооптика и взвесь арктических морей // Оптика атмосферы и океана. 2000. Т. 13. № 1. С. 70–79.
- Флинт М. В., Поярков С. Г., Римский-Корсаков Н. А. Экосистемы Российской Арктики-2015 (63-й рейс научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш») // Океанология. 2016. Т. 56. № 3. С. 499–501. DOI: 10.7868/S0030157416030060.
- Флинт М. В., Поярков С. Г., Римский-Корсаков Н. А. Экосистемы морей сибирской Арктики-2017 (69-й рейс научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш») // Океанология. 2018. Т. 58. № 2. С. 331–333. DOI: 10.7868/S0030157418020168.
- Флинт М. В., Поярков С. Г., Римский-Корсаков Н. А., Мирошников А. Ю. Экосистемы морей сибирской Арктики-2018 (72-й рейс научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш») // Океанология. 2019. Т. 59. № 3. С. 506–509. DOI: 10.31857/S0030-1574593506-509.
- Чаркин А. Н., Дударев О. В., Шахова Н. Е. и др. Особенности формирования полей взвеси в морях Восточной Арктики // Докл. Акад. наук. 2015. Т. 462. № 5. С. 595–600. DOI: 10.7868/S086956521517017X.
- Шеберстов С. В. Система пакетной обработки океанологических спутниковых данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 6. С. 154–161.
- Burenkov V. I., Sheberstov S. V. Modified algorithm for assessment of the particle backscattering coefficient from satellite data // Proc. 7th Intern. Conf. “Current Problems in Optics of Natural Waters” (ONW’2013). Saint Petersburg: “Nauka”, 2013. P. 151–153.
- Chalov S., Ivanov V. Catchment and in-channel sources in three large Eurasian Arctic rivers: Combining monitoring, remote sensing and modelling data to construct Ob’, Yenisey and Lena rivers sediment budget // CATENA. 2023. V. 230. Article 107212. DOI: 10.1016/j.catena.2023.107212.
- Günther F., Overduin P. P., Sandakov A. V. et al. Short- and long-term thermo-erosion of ice-rich permafrost coasts in the Laptev Sea region // Biogeosciences. 2013. V. 10. No. 6. P. 4297–4318. DOI: 10.5194/bg-10-4297-2013.
- Heim B., Abramova E., Doerffer R. et al. Ocean colour remote sensing in the Southern Laptev Sea: evaluation and applications // Biogeosciences. 2014. V. 11. No. 15. P. 4191–4210. DOI: 10.5194/bg-11-4191-2014.
- Lee Z., Carder K. L., Arnone R. A. Deriving inherent optical properties from water color: A multiband quasi-analytical algorithm for optically deep waters // Applied Optics. 2002. V. 41. P. 5755–5772. DOI: 10.1364/AO.41.005755.
- Mobley C. D. Light and water: radiative transfer in natural waters. San Diego: Academic Press, 1994. 592 p.
- Rusakov V. Y., Kuz’mina Т. G., Lukmanov R. A. Assessment of the sediment budget of the Kara and Laptev seas // Continental Shelf Research. 2025. V. 292. Article 105506. DOI: 10.1016/j.csr.2025.105506.
- Wegner C., Bauch D., Hölemann J. A. et al. Interannual variability of surface and bottom sediment transport on the Laptev Sea shelf during summer // Biogeosciences. 2013. V. 10. No. 2. P. 1117–1129. DOI: 10.5194/bg-10-1117-2013.