научный журнал по космическим исследованиям Исследование Земли из космоса ISSN: 0205-9614

ПОНОМАРЕВ Е.И., ШВЕЦОВ Е.Г. — 2015 г.

Приведены данные о площадях пожаров в азиатской части РФ за период 2007–2013 гг. до и после применения процедуры нормировки данных спутникового мониторинга. Снижена степень неопределенности (на 29–42%) при оценке площадей, пройденных огнем, реализована геометрическая коррекция контуров полигонов пожаров в векторной геоинформационной базе данных. Дано описание предлагаемых методик калибровки.

БЫЧКОВА И.А., СМИРНОВ В.Г. — 2015 г.

Рассмотрены методы обработки оперативной спутниковой информации о ледяных образованиях, представляющих угрозу для безопасности работ на арктическом шельфе. Их совокупность разделена на интерактивные методы, автоматизированные и автоматические. Рассмотренные методы проиллюстрированы на примерах архивных спутниковых данных по российскому сектору Арктики. Источником спутниковой информации являлись радиолокационные и оптические данные. Показано, что для успеха спутникового мониторинга опасных ледяных образований необходимо оптимальное сочетание спутниковых средств наблюдений на различных его этапах, предусматривающее синергетический подход к усвоению данных разных спектральных диапазонов, полученных с различных космических аппаратов.

АНИСИМОВ О.А., КОКОРЕВ В.А. — 2015 г.

На основе анализа данных наземных, морских и спутниковых измерений были выявлены особенности изменений концентрации метана в нижней атмосфере в теплые месяцы года (июль–октябрь) в регионах Арктики, обладающих различным потенциалом метаногенеза. Данные спутникового ИК-спектрометра AIRS за 2002–2013 гг. были использованы для изучения изменения соотношения между локальными источниками метана в континентальной части евразийской Арктики и на шельфе арктических морей на протяжении теплого периода. Были рассчитаны параметры линейных трендов концентрации метана в атмосфере над различными районами Арктики и проверена гипотеза обусловленности вариаций концентрации климатическими факторами. На основе синтеза данных спутниковых, наземных и морских измерений была построена концептуальная модель формирования поля атмосферного метана в сухопутной части и на шельфе Арктической зоны России. Было показано, что в современный период скорость роста концентрации метана в Арктике не превышает среднюю по всему северному полушарию. Сделан вывод о том, что эмиссия метана за счет источников, находящихся в Арктике, оказывает малое влияние на глобальный климат по сравнению с другими факторами.

ПИЧУГИН М.К., ЧЕЧИН Д.Г. — 2015 г.

В статье приводится обзор современного состояния исследований в области численного моделирования и прогнозирования холодных вторжений над океаном в высоких широтах и связанных с ними мезомасштабных циркуляций. Показано, что наиболее актуальными задачами являются следующие: 1) повышение предсказуемости и адекватности воспроизведения полярных мезоциклонов; 2) повышение адекватности описания в численных моделях прикромочной зоны морского льда; 3) решение проблемы параметризации и явного воспроизведения в численных моделях атмосферы организованной конвекции и орографических струй. Продемонстрировано, что решение указанных задач может осуществляться только в результате комплексного развития различных элементов моделей климатической системы и технологии численного прогноза погоды. Одним из наиболее перспективных подходов по преодолению обозначенных проблем является развитие и использование в технологии численного прогноза погоды методов дистанционного спутникового зондирования атмосферы и подстилающей поверхности. На примере холодных вторжений над дальневосточными морями показан высокий потенциал мультисенсорного спутникового анализа для получения количественных оценок характеристик атмосферных циркуляций различного масштаба.

АЛЕКСАНДРОВ Е.И., АЛЕКСЕЕВ Г.В., ГЛОК Н.И., ИВАНОВ Н.Е., СМОЛЯНИЦКИЙ В.М., ХАРЛАНЕНКОВА Н.Е., ЮЛИН А.В. — 2015 г.

Представлен обзор недавно опубликованных результатов исследований по ключевым проблемам эволюции морского ледяного покрова в Арктике и отмечены дискуссионные вопросы, на которые авторы попытались ответить в исследовательской части работы. Показано, что потепление климата, отражаемое повышением приповерхностной температуры воздуха, и сокращение ледового покрова развиваются с высокой степенью согласия в летний сезон. На этом основании восстановлены аномалии сентябрьской площади льда с 1900 г., показавшие значительное понижение в 1930–1940 гг., но почти в 2 раза меньшее, чем в 2007–2012 гг. Влияние колебаний притока теплой и соленой атлантической воды отмечено в изменениях максимальной площади льда зимой в Баренцевом море. Установлено усиление положительного тренда температуры воздуха поздней осенью–в начале зимы 1993–2012 гг. в результате увеличения площади открытой воды в конце лета. Внутренние закономерности изменчивости площади льдов позволили разработать прогноз ежемесячных значений протяженности морских льдов (ПМЛ) с заблаговременностью от полугода до двух лет, а их тесная связь с температурой воздуха летом использована для оценки наступления летнего очищения Арктики ото льда.

ВЕТРОВ А.А., КУЗНЕЦОВ А.Е. — 2014 г.

В статье представлен алгоритм автоматической сегментации облачных объектов на спектрозональных снимках земной поверхности от съемочной аппаратуры, функционирующей по принципу пространственного разделения светового потока по светочувствительным элементам различных спектральных каналов. Высокая надежность распознавания облачности базируется на учете явления стереоэффекта, проявляющегося во взаимном смещении высотных объектов, наблюдаемых на спектрозональных снимках. При этом требуемое быстродействие достигается за счет учета этого эффекта применительно к “кандидатам” в облачные объекты, выделенным с использованием колометрического алгоритма и Байесовского классификатора. В статье приводятся оценки надежности сегментации и быстродействия представленного алгоритма.

ГОЛУБОВ Б.Н., ИВАНОВ А.Ю. — 2014 г.

На радиолокационных изображениях, полученных со спутников Radarsat-1 и Radarsat-2 в апреле–июне 2012 г. на поверхности Каспийского моря в районе п-ова Мангышлак и его подводного продолжения, разделяющего котловины Северного и Среднего Каспия, было обнаружено большое количество мелких нефтяных пятен, идентифицированных как грифонные. Область появления этих пятен приурочена в основном к молодой Скифско-Туранской плите, а также к соседним участкам Прикаспийской впадины древней Восточно-Европейской платформы. Подавляющее число пятен нефти появилось в период 25 мая–1 июня 2012 г. Периодичность срабатывания грифонов в виде “бегущих волн” отражает импульсы повышенной геодинамической активности недр тектонической впадины Каспийского моря, которые могли быть спровоцированы природно-техногенными факторами. Рассматриваются геолого-геофизические предпосылки и причины активизации грифонов. Активность грифонов свидетельствует о возможной нефтегазоносности локальных структур.

АРХИПОВА М.В. — 2014 г.

Космические снимки Landsat зимнего периода использованы для создания карты лесов на трансект, проходящий по центру Среднерусской возвышенности. Они позволяют быстро и четко отделить древесную хвойную, древесную лиственную и недревесную растительность. Для исключения антропогенной древесной растительности (лесополос, садов и небольших парков) был применен фильтр, показывающий колебания яркости вокруг каждого пиксела снимка. Слой экотопов создан на основе радарной топографической съемки (SRTM). Применен ряд алгоритмов для исправления ошибок SRTM. Разработана методика для выделения каждого экотопа (пойма, терраса, овражно-балочная система, водораздельный склон, ровная водораздельная поверхность). Результатом является карта приуроченности лесов к различным экотопам. Показано, что леса уходят с водоразделов лишь на самом юге исследуемой территории. Анализ засечных массивов выявляет антропогенную направленность изменения экотопической структуры лесов возвышенности.

ИВАНОВ А.Ю. — 2014 г.

Проведен анализ радиолокационного изображения (РЛИ) спутника Radarsat-2, полученного в конце сентябре 2013 г., на котором обнаружено проявление атмосферного фронта, проходящего над акваторией Северного Каспия. Анализ РЛИ с привлечением съемок спутников NOAA, Terra и Aqua, подспутниковых данных, метеоизмерений и ре-анализа позволил получить не только качественную, но и количественную информацию об отобразившемся на РЛИ явлении. Фронт имел характерный набор радиолокационных признаков и был идентифицирован как холодный; он имел узкую зону фронтальных шквалов и перемещался в юго-восточном направлении. Получены оценки скорости движения фронта, скоростей ветра в предфронтальной и зафронтальной зонах и ряда других параметров.

БЕЛИНСКАЯ А.Ю., КУРКИН В.И., МУХТАРОВ П., ПАНЧЕВА Д., РАТОВСКИЙ К.Г., СТЕПАНОВ А.Е., ЧЕРНИГОВСКАЯ М.А., ШПЫНЕВ Б.Г. — 2014 г.

В работе исследуются атмосферные и ионосферные эффекты над территорией сибирского региона во время внезапного стратосферного потепления (ВСП) в январе 2009 г. Для анализа глобальной динамики средней атмосферы используются данные Британского метеоцентра UKMO и данные по средней атмосфере MLS Aura. Анализ параметров ионосферы проводится на основе данных спутниковой программы COSMIC и данных сибирской сети ионозондов в Новосибирске, Иркутске, Норильске и Якутске. Стратосферное потепление 2009 г. явилось одним из самых мощных событий такого типа за всю историю наблюдений. Это связано с уникальными условиями распределения энергетического баланса в средней атмосфере, создавшимися в период затянувшегося минимума солнечной активности 2005–2010 гг. Данные сети сибирских ионозондов однозначно показали, что динамические эффекты, связанные с ВСП проявились на высотах ионосферы, причем эти эффекты зависели от положения пунктов наблюдения относительно зоны циркуляции. Наибольший ионосферный эффект наблюдался в Якутске в виде повышения высоты максимума ионизации hmF2 до 50 км в течение шести дней. В данных ионозондов Новосибирска и Иркутска вариации f0F2 и hmF2 показали обратную динамику, которая зависела от времени суток, однако эффект ВСП также был зафиксирован. В качестве механизма, обусловливающего вариации параметров ионосферы, рассматривается подъем/опускание молекулярного газа на высоты/с высот нижней термосферы в активных зонах циркуляций.

ДУБИНА В.А., КОШЕЛЕВА А.В., ХРАПЧЕНКОВ Ф.Ф., ЯРОЩУК И.О. — 2014 г.

В работе приводятся результаты комплексных спутниковых и гидрологических наблюдений явлений прибрежного ветрового апвеллинга в заливе Петра Великого Японского моря. Выявлена периодичность возникновения апвеллинга во время перехода с летнего на зимний муссон (сентябрь–ноябрь) при ветрах северо-западного направления. Пространственный и временной масштаб явления определяется силой и продолжительностью воздействующего ветра. Выявленная неоднородность поля ветра в заливе Петра Великого ведет к нарастанию в нем апвеллинга возле некоторых участков побережья (в частности, в заливе Посьета, где были выполнены натурные измерения), а также к формированию температурных фронтов, холодных поперечных струй и вихревых образований. Рассмотрено локальное развитие во времени апвеллинга в октябре.

АНДРЕЕВ А.Г., ЖАБИН И.А. — 2014 г.

Проведено исследование взаимодействия мезомасштабных и субмезомасштабных вихрей в глубоководной Курильской котловине Охотского моря. Анализ многолетнего ряда спутниковых альтиметрических наблюдений (2000–2011 гг.) показал, что циркуляция вод в Курильской котловине определяется тремя квазистационарными мезомасштабными антициклоническими вихрями. По данным скаттерометра SeaWind ИСЗ QuikSCAT в теплую половину года над глубоководной частью Охотского моря наблюдается отрицательная завихренность поля напряжения ветра, которая формирует антициклоническую циркуляцию вод, состоящую из мезомасштабных вихрей. Анализ спутниковых ИК-изображений показал, что субмезомасштабные процессы определяют взаимодействие мезомасштабных вихрей с водами зоны интенсивного приливного перемешивания, расположенной на шельфе Курильских о-вов. Субмезомасштабные циклонические вихри формируются на фронтах приливного перемешивания и в районе прол. Буссоль, расположенного в центральной части Курильской гряды. Лагранжева диагностика показала, что субмезомасштабные вихри распространяются по периферии северного мезомасштабного вихря в пределах адвективного стримера, ограниченного транспортными барьерами. Формирование и разрушение субмезомасштабных вихрей за счет горизонтального перемешивания приводят к поступлению холодных и богатых биогенными элементами вод зоны интенсивного приливного перемешивания в глубоководную Курильскую котловину. За счет взаимодействия субмезомасштабных и мезомасштабных вихрей в поверхностном слое северо-восточной части Охотского моря в летний период наблюдаются повышенные концентрации хлорофилла-а.

ОСТРИКОВ В.Н., ПЛАХОТНИКОВ О.В. — 2014 г.

Предложен метод предварительной радиометрической коррекции авиационных данных гиперспектральной съемки, адаптивный к условиям наблюдения и типу датчика. Рассмотрено влияние метода на качество идентификации малозаметных объектов, спектрально близких к окружающему фону.

АРХИПОВ С.А., БАКЛАНОВ А.И., ЛИНЬКО В.М. — 2014 г.

Гиперспектральная съемочная аппаратура, установленная на космическом аппарате “Ресурс-П”, обеспечивает получение гиперспектральной информации дистанционного зондирования Земли с пространственным разрешением 30 м в 130 спектральных каналах, в полосе захвата 30 км. Дается описание основных технических характеристик аппаратуры. Раскрыты состав, конструкция, оптическая схема, особенности фотограмметрической и радиометрической калибровок аппаратуры, функции и структура наземного программно-методического обеспечения сопровождения съемочной аппаратуры в эксплуатации.

2014

ГУРОВА Е.С., ЕСЮКОВА Е.Е., ЧУБАРЕНКО И.П. — 2014 г.

На основе анализа данных спектрорадиометров MODIS/Aqua, полученных в октябре–ноябре 2002, 2004, 2005 и 2009 гг., исследованы характеристики профилей температуры поверхности моря (ТПМ) в периоды интенсивного выхолаживания над береговыми подводными склонами юго-восточной части Балтийского моря. Типичная форма профилей, демонстрирующая дифференциальное выхолаживание до расстояний 10–20 км от берега, позволяет установить положение зоны выхода термоклина на подводный склон, что (при известной батиметрии) дает информацию о текущей толщине верхнего квазиоднородного слоя (ВКС). Форма профиля ТПМ довольно консервативна, малочувствительна к уклонам дна, особенностям батиметрии, интенсивности выхолаживания и даже ветровым условиям, указывая на устойчивость общей картины теплообмена между шельфом и открытым морем. Падение температуры воды при приближении к берегу составляет 2–3°С и практически не зависит от толщины ВКС и крутизны склона. Сравнение форм реальных профилей с некоторыми теоретическими решениями указывает, что водообмен между шельфом и глубоким морем значительно больше, чем может обеспечить горизонтальный транспорт только конвективной природы (т.е. движимый только наблюдаемой разностью температур), и влияние течений другой природы (ветровых, компенсационных и т.д.) существенно увеличивает тепло- и водообмен шельфов с глубоким морем в Балтике.

СТЕРЛЯДКИН В.В., ШАРКОВ Е.А. — 2014 г.

Рассмотрены дифференциальные методы определения высотного профиля одного из важнейших парниковых газов в атмосфере Земли – водяного пара, основанные на наземных и спутниковых радиотепловых микроволновых измерениях в полосе поглощения 22 ГГц. Проводится обоснование принципиально нового разностно-дифференциального метода, использующего различие дифференциальных сигналов на различных склонах линии поглощения измеряемого газа. Этот метод позволяет повысить пространственную избирательность измерений и снизить влияние облаков, осадков и сторонних газов, а также проводить измерения над водной поверхностью. Приводятся результаты расчета ядер интегральных уравнений при измерении в полосе поглощения водяного пара 22 ГГц. Избирательность полученных ядер позволяет восстанавливать профиль водяного пара как в нижнем слое тропосферы до высот 8 км, так и в стратосферно-мезосферном слое 30–80 км. Достоинством предлагаемых методов является дифференциальный характер измерений, не требующий абсолютной калибровки источников и долговременной стабильности аппаратуры.

БАЛТЕР Б.М., БАЛТЕР Д.Б., ЕГОРОВ В.В., СТАЛЬНАЯ М.В. — 2014 г.

По шлейфам, образованным на снимках Landsat факелами отдувок газовых скважин, определялась концентрация сажи и через нее – расход газа в продувке. Кроме того, определялись параметры атмосферы – скорость ветра, устойчивость, – от которых зависит форма шлейфа. Основой служила минимизация энтропийного критерия невязки между наблюдениями шлейфа и его расчетной формой и оптической плотностью, которые генерировались моделью рассеяния ISC3ST в зависимости от параметров атмосферы и источника выброса. Согласие модели и данных достаточно хорошее и оцененные таким образом параметры вполне согласуются с данными предприятия об источнике и метеоусловиях.

ГЛОК Н.И., МАЛИНИН В.Н. — 2014 г.

Предложена простая статистическая модель оценки стерических колебаний уровня Мирового океана (СКУМО) на основе спутниковых данных о температуре поверхности океана, достоинством которой являются простота, доступность и отсутствие необходимости в использовании глубоководных данных о температуре воды. Показано, что статистическая модель по данным всего лишь в семи реперных точках океана обеспечивает восстановление межгодовых колебаний аномалий СКУМО с ошибкой, значительно меньшей стандартного отклонения исходного временного ряда аномалий СКУМО.

ИШМУХАМЕТОВА В.Т. — 2014 г.

На основе изучения космических снимков Landsat в Далдыно-Алакитском районе Сибирской платформы предложен метод выявления алмазоносных кимберлитовых трубок на фоне вмещающих пород по яркостным характеристикам в диапазонах: 0.76–0.90; 1.55–1.75; 2.08–2.35 мкм. Предложена последовательность обработки материалов дистанционного зондирования, гравиметрических и магнитометрических данных для выявления кимберлитовых трубок “открытого” типа.