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

ВИРОЛАЙНЕН Я.А., ПОБЕРОВСКИЙ А.В., ТИМОФЕЕВ Ю.М. — 2013 г.

В работе проанализированы измерения общего содержания озона (ОСО), выполненные в 2009–2012 гг. в окрестностях Санкт-Петербурга с помощью ИК-Фурье-спектрометра (ИКФС) (Петергоф, СПбГУ), фильтрового озонометра М-124 и спектрофотометра Добсона (станция ГГО в п. Воейково), а также спектрометром OMI (на борту спутника AURA). Проведено сопоставление ансамблей наземных измерений между собой, а также их сопоставление со спутниковыми данными. Показано, что среднеквадратичное (СК) отклонение от среднего рассогласования для всех приборов составляет 2.5–4.5%, при этом приборы ИКФС и Добсон, измеряющие по прямому Солнцу, лучше согласуются с OMI, чем М-124, измеряющий также и рассеянное в зенит солнечное излучение. При сопоставлении измерений ОСО прибором М-124 и прибором OMI (850 дней измерений) обнаружен сезонный ход рассогласований между двумя сериями измерений с амплитудой 1.5%. Осенью и зимой наземный прибор занижает данные по ОСО по сравнению со спутниковым прибором; весной и летом, наоборот, завышает. Также обнаружено, что прибор ИКФС систематически завышает данные по ОСО по сравнению с результатами измерений другими приборами от 1.4% (Добсон) до 3.4% (OMI). Учитывая пространственно-временное рассогласование независимых ансамблей измерений, анализ СК-расхождений между наземными и спутниковыми данными, прибор ИКФС (СПбГУ), может быть рекомендован для валидации спутниковых измерений ОСО.

ГАВРИЛОВ Н.М., ТИМОФЕЕВ Ю.М. — 2013 г.

Выполнено сравнение средних по столбу атмосферы отношений смеси углекислого газа, измеренных методом наземной Фурье-спектроскопии на Петергофской базе Санкт-Петербургского государственного университета (59.9° с.ш., 29.8° в.д.) в 2009–2011 гг., с аналогичными данными, полученными японским спутником GOSAT. Сравнение показывает, что средние значения отношений смеси СО2 по спутниковым данным версии V01.xx на 9.8 ± 3 млн-1 меньше, чем соответствующие значения, полученные из наземных измерений. Для версии данных GOSAT V02.xx занижение в среднем составляет 4.7 ± 2.6 млн-1. Косвенно обнаружено некоторое завышение значений XCO2, измеряемых в районе Санкт-Петербурга по сравнению с данными сети наземных станций TCCON, причины которого требуют дальнейших исследований.

ГАВРИЛОВ Н.М., МАКАРОВА М.В., ПОБЕРОВСКИЙ А.В., ТИМОФЕЕВ Ю.М. — 2013 г.

Проведено сравнение средних по столбу атмосферы отношений смеси метана, измеренных гиперспектральными методами наземной Фурье-спектроскопии на физическом факультете Санкт-Петербургского государственного университета (59.9° с.ш., 29.8° в.д.) в 2009–2012 гг., с аналогичными данными, полученными японским спутником GOSAT. Средние значения отношения смеси метана XCH4 по спутниковым данным версии V01.xx на 17–21 млрд-1 меньше, чем соответствующие значения, полученные из наземных измерений при дисперсии 13 млрд-1. Для версии данных GOSAT V02.xx занижение в среднем составляет 2 млрд-1, а дисперсия 18 млрд-1. Это соответствует расхождениям XCH4, измеренным спутником GOSAT с данными международных сетей фурье-спектроскопических наблюдений TCCON и NDACC.

КАРДАКОВ А.А., КИВИСТЕ А.К., ПЕТЕРСОН У.К. — 2013 г.

В данной статье проанализированы факторы из таксационной базы данных, влияющие на формирование средней яркости пикселов возобновляющихся сплошных рубок на разностном снимке. Использован метод разностных изображений, вычитание значений яркости пикселов одного снимка из значений яркости другого и зимние снимки Landsat TM. Выявлены факторы, влияющие на повыдельные различия площади классифицированных и полученных из базы данных объектов. Наибольшее влияние на формирование средней яркости пикселов возобновляющихся сплошных рубок на разностном снимке оказывают возраст древостоя и проводимые лесохозяйственные работы. Анализ факторов из таксационной базы данных, способных влиять на повыдельные различия площадей между классифицированными и взятыми из таксационных баз данных, показал, что классы Соседство с лесом и Соседство с рубкой имеют более сильное влияние на различие площадей, нежели переменные таксационной базы данных.

ПОНОМАРЕВ Е.И., ШВЕЦОВ Е.Г. — 2013 г.

Представлены результаты обработки базы данных о пожарах растительности за период 1996–2012 гг., созданной на основе спутникового детектирования в тепловом диапазоне термически активных зон. Обсуждаются результаты анализа характеристик пожаров на территории Сибири. Выделена категория “короткоживущих” объектов – однократные наблюдения термически активных зон, а также категория крупноразмерных пожаров. Исследован вклад выделенных категорий пожаров в итоговые статистики горимости. Получены картосхемы пространственного распределения пожаров растительности в Сибири и оценки уровня их воздействия на лесные территории.

2012

КАРИМОВА С.С. — 2012 г.

ТЕРЕХИН Э.А. — 2012 г.

Изложены результаты исследования информативности спектральных диапазонов снимка LANDSAT TM для анализа группы параметров лесных насаждений: возраста, высоты и диаметра стволов. Объект исследования – дубравы Белгородской области. Проводилась оценка шести спектральных диапазонов. На основе анализа данных, собранных почти с 1300 выделов, установлено, что наиболее чувствительным диапазоном для оценки всех исследуемых параметров насаждений является канал 5 (средний инфракрасный) снимка.

АЛПАЦКИЙ И.В., МОРДВИНЦЕВ И.Н., ПЛАТОНОВ Н.Г., РОЖНОВ В.В. — 2012 г.

В работе оценен летний минимум площади и протяженности морского льда Арктики в 2011 г. по данным пассивного микроволнового зондирования. По сравнению с ледовой обстановкой за период спутниковых наблюдений (1979 г.–настоящее время) выявлено, что размер ледовой шапки близок к абсолютному рекордно низкому значению, зафиксированному в 2007 г., но пространственное распределение льда в конце лета 2007 и 2011 гг. различно из-за влияния атмосферной циркуляции на положение ледовой кромки. Показано, что, начиная с 2003 г., скорость убывания ледового покрова возросла в 4 раза. С помощью методов уменьшения размерности и анализа канонических корреляций построена линейная модель, позволяющая осуществлять краткосрочные прогнозы ледовой обстановки в Арктике в глобальном масштабе и реконструировать значения летней концентрации льда в доспутниковую эру до середины XX в. по полям температуры воздуха. Результаты моделирования подтверждают резкое изменение площади морского льда на конец лета после 2002 г.

МАТИЯСЕВИЧ Л.М. — 2012 г.

Книга не является историей аэрофоторазведки, ее задача показать, какое значение придавалось аэрофоторазведке в разные периоды истории нашей страны; к каким трагическим последствиям привела недооценка аэрофоторазведки руководством Красной Армии; как после Великой Отечественной войны вновь об аэрофоторазведке забыли; как непрост был наш путь в космос, и какую роль в создании космической разведки сыграл Сергей Павлович Королёв; и, наконец, напомнить уроки прошлого, наметить пути дальнейшего развития аэрофоторазведки – призвать к их обсуждению и реализации.

БУТУХАНОВ В.П., ЛОМУХИН Ю.Л. — 2012 г.

В работе представлены результаты анализа взаимосвязи общего содержания озона (ОСО) и приземной концентрации озона (ПКО) по многолетним наблюдениям в атмосфере г. Улан-Удэ, полученных с прибора EP TOMS и наземного автоматизированного измерительного комплекса газовых примесей. Изложены особенности сезонно-суточных и межгодовых вариаций. Обсуждается связь ОСО с концентрацией озона в зимней стратосфере в период прохождения полярного вихря.

БОНДУР В.Г., ПУЛИНЕЦ С.А. — 2012 г.

Рассматриваются механизмы зарождения и интенсификации таких опасных атмосферных вихревых явлений, как тропические циклоны (ТЦ), а также процессы их электромагнитного взаимодействия с ионосферой Земли. Приведен анализ различных моделей ТЦ, в том числе принимающих во внимание процессы ионизации. Проанализированы механизмы, учитывающие спиральное поле скоростей при формировании ТЦ, а также физический механизм, объясняющий установленную статистическую связь кратковременных вариаций галактических космических лучей (Форбуш-понижений) с частотой зарождения и усилением ТЦ. Показано, что такого рода воздействие обусловлено уменьшением ионообразования во время Форбуш-понижений на уровне тропопаузы, а соответственно, понижением температуры на уровне верхней кромки облаков за счет уменьшения выделения скрытой теплоты, связанной с конденсацией влаги на вновь образуемых ионах. Этот процесс приводит к увеличению разницы температур между поверхностью океана и верхней частью тропического циклона, и, соответственно, к увеличению вертикальной конвекции, что приводит к интенсификации циклона. Делается вывод о том, что при исследовании таких мезомасштабных вихревых процессов в атмосфере, как ТЦ, следует учитывать не только гидродинамические особенности, но также термодинамические и электромагнитные свойства этих структур. Полученные результаты важны для организации исследований и мониторинга ТЦ, в том числе космическими методами.

БАЛАНДИНА Г.Н., КАРАЕВ В.Ю., ПАНФИЛОВА М.А., ЧУ К. — 2012 г.

Для повышения достоверности извлекаемой из отраженного радиолокационного (РЛ) сигнала информации предложена оригинальная процедура обработки данных дождевого радиолокатора (Precipitation Radar (PR)). Для восстановления дисперсии наклонов одновременно используются два известных подхода: линейный угловой алгоритм и двухточечный угловой алгоритм. Оба алгоритма основаны на теоретической модели обратного рассеяния, однако отличаются подходом к обработке PR-данных. Точность алгоритмов зависит от исходных данных, поэтому в работе значительное внимание уделяется выявлению выбросов (промахов). Разработанная процедура впервые позволяет оценивать точность восстановления дисперсии наклонов крупномасштабного волнения. Одновременно алгоритмы восстанавливают сечение обратного рассеяния, соответствующее нулевому углу падения, что позволяет сформировать радиолокационное панорамное изображение поверхности. В результате обработки PR-данных построена зависимость дисперсии наклонов и сечения обратного рассеяния от скорости ветра и показано, что сечение обратного рассеяния при надирном зондировании сильнее коррелирует с дисперсией наклонов. Был разработан однопараметрический алгоритм восстановления дисперсии наклонов по сечению обратного рассеяния, измеренного при нулевом угле падения.

АФОНИН В.В., ШАРКОВ Е.А. — 2012 г.

На основе разработанной и накопленной по дистанционным наблюдениям в ИКИ РАН детальной базы данных, содержащей временные ряды интенсивности тропического циклогенеза за 19 лет – с 1983 по 2001 гг. – и анализа архивных данных по индексу солнечной активности F10.7 показано, что в частотно-временных спектрах годовых рядов наблюдается отклик глобального циклогенеза на внешнее воздействие с 27-суточным периодом солнечной активности на частотах, близких к этой вынуждающей частоте, а также на ее второй гармонике и субгармониках. В спектрах, усредненных за 19 лет в области характерных временных масштабов циклогенеза S = 10–80 сут, наиболее яркой компонентой является S = 27 сут, практически всегда наблюдаемой в циклогенезе Северного полушария. В Южном полушарии максимальный отклик чаще всего наблюдается на частотах, близких к гармоникам и субгармоникам основной частоты f = 13.5 год-1.

МАРЧУКОВ В.С., СТЫЦЕНКО Е.А. — 2012 г.

Статья посвящена исследованию возможностей повышения эффективности дешифрирования растительного покрова земной поверхности автоматизированными методами с использованием временных рядов снимков разных сезонов. Показано, что дешифрирование растительного покрова с использованием сезонного временного ряда (спектрально-временного снимка) позволяет существенно повысить достоверность дешифрирования большинства классов объектов растительного покрова.

ПЕРАКИС К., САВИН И.Ю., СТАТАКИС Д. — 2012 г.

Несмотря на то, что распознавание урбанизированных территорий может быть сделано на основе подходов простой классификации изображений, более эффективным представляется создание подхода, базирующегося на специально разработанных индексах, – так например, как это сделано в случае NDVI и растительного покрова. В статье приведен обзор существующих на данный момент индексов, позволяющих выделять урбанизированные территории, а также их сравнение на конкретном примере. На основе анализа предложен новый, более эффективный индекс (VIBI), который представляет собой нормализованную комбинацию широко известных индексов NDVI и NDBI. Апробация разработанного подхода на тестовом участке показала его преимущество над существующими индексами.

ПОЛИЩУК В.Ю., ПОЛИЩУК Ю.М. — 2012 г.

Исследования изменчивости формы береговых границ термокарстовых озер проведены на трех тестовых участках, выбранных в разных зонах вечной мерзлоты на территории Западной Сибири. Разработаны методические вопросы статистического анализа изменчивости границ озер с использованием космических снимков. Исследования границ 30 озер показали, что с погрешностью приблизительно 5% береговые границы реальных озер могут быть аппроксимированы окружностями. Результаты работы могут быть использованы при моделировании полей термокарстовых озер в исследованиях динамики термокарста на территориях многолетней мерзлоты.

КАРАЕВ В.Ю., МЕШКОВ Е.М. — 2012 г.

Рассмотрены особенности формирования формы отраженного импульса при надирном зондировании радиоальтиметрами с узкой и широкой диаграммами направленности антенны. Предложена концепция радиолокатора с ножевой диаграммой направленности антенны, обеспечивающего панорамный режим измерения высоты значительного волнения в широкой полосе обзора вдоль траектории полета с заданным пространственным разрешением. Использование в приемном тракте радиолокатора частотных фильтров позволит разделить широкую полосу обзора на элементарные рассеивающие ячейки заданного размера и записать форму отраженного импульса для каждой ячейки. В этом случае форма отраженного импульса будет состоять из трех участков: переднего фронта, плато и заднего фронта. Численное моделирование показало, что передний фронт отраженного импульса сохранил информацию о высоте значительного волнения, и высота значительного волнения в каждой рассеивающей ячейке может быть восстановлена с помощью стандартного алгоритма, применяемого при обработке радиоальтиметрических данных.

БОТВИЧ И.Ю., ПИСЬМАН Т.И., СИДЬКО А.Ф., ШЕВЫРНОГОВ А.П. — 2012 г.

Представлена новая методика оценки потенциальной урожайности посевов с.-х. культур на основе использования хлорофилльного фотосинтетического потенциала (ХФСП), вычисляемого по спутниковым данным. ХФСП определяется концентрацией пигментов (в основном хлорофилла и каротиноидов) и внутренней структурой тканей растений. Величина параметра ХФСП рассчитывается как площадь треугольника, координатами вершин которого являются значения спектрального отражения в зеленом, красном и ближнем инфракрасном каналах, и средние значения длин волн в соответствующих каналах. Проведено изучение ХФСП с.-х. культур в течение вегетационного периода по спутниковым данным среднего и высокого пространственного разрешения (MODIS/Terra и Landsat 7 ETM+). Определена степень взаимосвязи ХФСП и урожайности культур. Полученные спутниковые оценки хорошо согласуются с наземными наблюдениями.

ЕРЕМЕЕВ В.Н., ЖУКОВ А.Н., СИЗОВ А.А. — 2012 г.

Представлены результаты исследований пространственной изменчивости поля температуры поверхности (SST) Атлантического океана на межгодовых масштабах. Анализ выполнен по среднемесячным спутниковым данным AVHRR Pathfinder Data JPL NOAA/NASA за 1985–2001 гг. Описаны особенности структуры полей средних за 17 лет значений SST, а также полей градиента и дисперсии временных рядов SST по каждому узлу сетки данных. С помощью ритмодинамического подхода показано существование пространственных тепловых волн в межгодовой изменчивости поля SST по двум основным направлениям – зональному и меридиональному.