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

БОНДУР В.Г., ГАПОНОВА Е.В., ЗВЕРЕВ А.Т., ЗИМА А.Л. — 2012 г.

Изложены результаты исследования предвестниковой цикличности напряженно-деформированного состояния литосферы в период подготовки значительных сейсмических событий путем автоматизированного линеаментного анализа разновременных космических изображений. Предлагаемая методика апробирована на примере ряда сильных и катастрофических землетрясений, произошедших за последнее десятилетие в различных регионах мира. Выявленная предвестниковая цикличность динамики линеаментных систем имеет период от 1 до 3 мес. и позволяет осуществить прогноз времени, места и возможной силы землетрясения.

2012

ЗАПЕВАЛОВ А.С., ПУСТОВОЙТЕНКО В.В. — 2012 г.

Показано, что при вертикальном зондировании морской поверхности с использованием космических аппаратов основной вклад в формирование переднего фронта отраженного радиоимпульса дают отражения от участков морской поверхности, где ее возвышения лежат в пределах m s < < m s, при значении численного коэффициента 2.5 < m < 3, ( – дисперсия возвышений поверхности). Расчет асимметрии распределения возвышений морской поверхности по данным альтиметрических измерений соответствует расчету асимметрии усеченного распределения, что приводит к значительным ошибкам. Асимметрия распределения, полученная для усеченной модели Грама–Шарлье, оказывается заниженной примерно в 2 раза.

РОМАНОВ А.Е. — 2012 г.

Представлен комплекс математических моделей, включенных в модель экспонирования космических снимков: распределение света (от неравнояркой поверхности Земли, Солнца, Луны), изменение ориентации космического аппарата во время космической съемки, наступление критических условий освещенности, процесс функционирования светозащитных бленд оптической системы и др. Представлены и проанализированы результаты моделирования динамики прямой и фоновой освещенности выходного зрачка светозащитной бленды оптической системы в макромасштабах времени. Выполнено построение системы интегрально-функциональных включений (ИФВ), моделирующей процесс экспонирования в миллимасштабах времени. Определена функция распределения мод прямой освещенности, описывающая влияние объектов высокой яркости на процесс экспонирования в рамках стохастической модели яркости поверхности Земли. Проведен анализ влияния объектов высокой яркости на поля освещенности во время плановой и перспективной съемки. Формально изложены численные методы решения системы интегрально-функциональных включений и поиска оптимального времени экспонирования. Показано различие между эффективной выдержкой и оптимальным временем экспонирования.

КОРНИЕНКО С.Г. — 2012 г.

Оценка льдистости мерзлых грунтов в районах сплошного распространения многолетнемерзлых пород проведена на основе разновременных данных видимого и инфракрасного (ИК) теплового диапазона длин волн в летнее время съемок. Методика основана на выявлении различий в темпах роста сезонной радиационной температуры земной поверхности участков с различной льдистостью. Расчет сезонной радиационной температуры поверхности, соответствующей моментам суточной инверсии, проводился с учетом параметра, характеризующего тепловую инерцию приповерхностного слоя суточных колебаний температуры на основе пар дневных и ночных измерений со спутника NOAA. На примере территории Харасавэйского и Крузенштерновского газоконденсатных месторождений Западного Ямала показано, что различия грунтов по льдистости более достоверно могут быть оценены в границах однотипных природных комплексов. Аномально низкие значения разности сезонных радиационных температур поверхности, рассчитанных по данным съемки в августе и июне в пределах морских террас, предположительно, связаны с залегающими близко к поверхности пластовыми льдами. Разделение участков высокой льдистости мерзлых грунтов и участков высокой влажности талого слоя, характеризуемых одинаковыми разностями сезонных радиационных температур поверхности, предлагается проводить с учетом параметра, характеризующего тепловую инерцию слоя суточных колебаний температуры.

ВЫСОЦКАЯ Г.С., ЧЕРНЕЦКИЙ М.Ю., ШЕВЫРНОГОВ А.П. — 2012 г.

Найдено, что, начиная с 1999–2000 гг., нелинейный тренд NDVI горной тайги юга Красноярского края сменил направление с положительного на отрицательное. Сравнение с бореальным поясом Северной Евразии показало, что хотя смены направления тренда еще не произошло, наблюдается явное снижение скорости роста, т.е. выход на “плато”. Анализ трендов радиационной температуры поверхности показал, что для выделенного района горной тайги тренд температуры снижается, в то время как для Северной Евразии повышается. Для того чтобы исключить ошибку предварительной обработки данных, было проведено сравнение с данными температуры воздуха метеостанции “Ермаковское”. Регрессионный анализ показал достаточно высокую степень связи. Также была найдена довольно высокая степень связи между временными рядами и трендами температуры воздуха и NDVI. Тренды температуры воздуха Северной Евразии по данным NCEP-DOE Reanalysis 2 также подтверждают тренд, найденный на основе спутниковых данных.

КОЗОДЕРОВ В.В., КУЛЕШОВ А.А. — 2012 г.

Рассматриваются особенности модельного описания распространения лесных пожаров от очага их возникновения вместе с формированием изображений природно-техногенных объектов (водоемов, дорожно-транспортных сетей, лесных экосистем), охваченных дымами разной интенсивности, по данным их гиперспектрального аэрозондирования. Описываются приложения данных гиперспектрального аэрозондирования для прогнозирования возможной опасности от продуктов горения. Демонстрируются примеры модельных расчетов распространения фронта лесного пожара и характерные спектры разных объектов: водоемов при задымлении от пожаров, различных типов зеленой и пожелтевшей растительности, гарей и др. Показаны перспективы использования данных гиперспектрального аэрозондирования для распознавания перечисленных объектов.

ЕМАНОВ А.А., ЕМАНОВ А.Ф., ЗАХАРОВ А.И., ЗАХАРОВА Л.Н., МИРОНОВ В.Л., СЕЛЕЗНЕВ В.С., ФАТЕЕВ А.В., ЧИМИТДОРЖИЕВ Т.Н., ЭПОВ М.И. — 2012 г.

В данной работе приводятся результаты космической радиолокационной интерферометрии просадок земной поверхности в местах шахтной добычи угля в Кузбассе. На основе сопоставления данных радиолокационных и синхронных сейсмических наблюдений обнаружено, что просадки грунта хорошо коррелируют с событиями техногенной сейсмичности.

ЕВТУШЕНКО Н.В., ИВАНОВ А.Ю. — 2012 г.

Одна из задач, которая решалась в ходе мониторинга нефтяных загрязнений в Черном море, – исследование естественных нефтепроявлений; два из них находятся в юго-восточной части моря (грузинский сектор). В архивах Европейского космического агентства и Инженерно-технологического центра “СКАНЭКС” было обнаружено большое количество радиолокационных изображений (РЛИ) спутников ERS-1/2, Envisat и Radarsat-1, на которых отобразились грифонные пятна нефти на поверхности моря. Обработка РЛИ в сочетании с геоинформационным подходом выявила однозначную связь этих пятен с очагами разгрузки нефти на структурах осадочного чехла в юго-восточой части Черного моря. Анализ РЛИ позволил получить ряд новых сведений об этих нефтепроявлениях – с учетом детальных батиметрических данных определено положение основных источников на дне, получены оценки объемов естественных выбросов нефти.

КУЗЬМИН А.В., СЕМИН А.Г., ХАПИН Ю.Б., ШАРКОВ Е.А. — 2012 г.

Радиометрические спутниковые данные могут быть с успехом использованы не только опосредованно для восстановления значений метеорологических параметров, но и непосредственно, в качестве прямых характеристик теплового и динамического взаимодействия океана и атмосферы. В настоящей работе рассматривается возможность получения детальных данных по восстановлению профиля водяного пара в атмосфере. Решение этой задачи, несомненно, будет принципиально важным шагом в изучении физических условий генезиса и эволюции тропических циклонов. Анализируется возможность детального (8–10 градаций на высотах от 0 до 10 км) восстановления профиля водяного пара с использованием резонансной линии поглощения 183 ГГц. Наряду с этим, чтобы исключить влияние неопределенности в определении профиля температуры, рассматривается целесообразность введения в состав радиометра измерений в линии 118 ГГц.

ДМИТРИЕВ Е.В., КАЗАНЦЕВ О.Ю., КОЗОДЕРОВ В.В., КОНДРАНИН Т.В., ПЕРСЕВ И.В., ЩЕРБАКОВ М.В. — 2012 г.

Показаны особенности приложений данных гиперспектрального (ГС) аэрозондирования для решения задач распознавания природно-техногенных объектов и оценки параметров, характеризующих состояние лесной растительности. Описаны основы калибровки аппаратного комплекса ГС-зондирования, регистрации спектральной плотности энергетической яркости на ПЗС-матрицах. Приведена постановка задачи формирования регистрируемых спектров на ГС-изображениях с учетом пропускания оптической системы, спектральной чувствительности и шумовой составляющей используемой аппаратуры. Демонстрируются примеры обработки данных ГС-аэрозондирования с классификацией выбранного изображения при разном спектральном разрешении и восстановлением параметров, характеризующих состояние лесной растительности разного породного состава, включая плотность лесного полога и плотность крон древостоев, объем фитомассы листвы/хвои, чистую первичную продукцию и долю поглощенной фотосинтетически активной радиации.

ТЮКАВИНА А.Ю. — 2012 г.

По результатам экспедиционных исследований на участке Ары-Мас Таймырского заповедника в рамках международного научного проекта PPS Arctic изучены особенности изображения разреженных лиственничников разной сомкнутости на снимках субметрового и тридцатиметрового пространственного разрешения. По снимкам разного разрешения составлены карты сомкнутости древостоев. Рекомендована методика построения карт сомкнутости древостоев по космическим снимкам с разрешением в десятки метров с использованием детальных полевых схем, снимков субметрового разрешения и зимних снимков.

КАНЕВСКИЙ М.Б., КАРАЕВ В.Ю., МЕШКОВ Е.М. — 2012 г.

В приближении метода Кирхгофа и двухмасштабной модели рассеивающей поверхности рассматривается обратное рассеяние электромагнитных волн сантиметрового диапазона при надирном зондировании морской поверхности. В предположении заданной модели спектра волнения строится модель эффективного коэффициента отражения, и вычисляются коэффициенты для Ku (0.021 м), C (0.055 м) и S (0.09 м) диапазонов. Численно исследуется зависимость сечения обратного рассеяния от скорости ветра, длины ветрового разгона, высоты волн зыби; показана близость численных оценок и экспериментальных данных. Для двухчастотных измерений рассматривается зависимость разности двух сечений от скорости ветра или от одного из сечений обратного рассеяния и показано, что численная модель впервые позволяет описать наблюдаемое в экспериментах немонотонное поведение разностного сечения для пар: Ku и С, Ku и S. Разработанная модель эффективного коэффициента отражения позволила в численном эксперименте предсказать поведение разностного сечения новой пары частот (C и S), для которой пока не производились натурные измерения.

ЧУХЛАНЦЕВ А.А., ШУТКО А.М. — 2012 г.

Проведен сравнительный анализ погрешностей определения яркостной температуры и влажности почвы, возникающих при использовании той или иной конфигурации СВЧ-радиометрических измерений (на одной длине волны с привлечением априорной информации, на двух длинах волн или двух поляризациях, на двух поляризациях и нескольких углах наблюдения) в лесных районах. Показано, что картирование влажности почвы с абсолютной погрешностью 0.04 г/см3 (программная цель проекта SMOS) может быть выполнено при наличии растительного покрова, в том числе и леса, при наблюдении в L-диапазоне в надир и привлечении априорной информации о растительном покрове. При невысоких значениях влагосодержания растительного покрова на единицу площади W 1–1.5 кг/м3 многоконфигурационные измерения также могут обеспечить приемлемую точность определения влажности почвы. При этом одновременно проводится оценка средней по пятну диаграммы направленности антенны оптической толщины (влагосодержания) растительности. Для больших значений влагосодержания растительности, в частности в лесных районах, погрешность многоконфигурационных измерений становится существенно больше требуемой.

БОЯРЧУК К.А., МИЛОСЕРДОВА Л.В., ТУМАНОВ М.В. — 2012 г.

Рассмотрены различные аспекты информативности космических изображений. Показано, что благодаря высокой генерализации и большой обзорности тематическая (геологическая) информативность космических изображений, полученных со спутника “Метеор-М” № 1, не уступает, а по ряду характеристик (доступность, своевременность, краткость) превосходит изображения с высоким разрешением.

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

Рассмотрены широкомасштабные связи между растительной фенологией и физической средой в умеренных широтах Северного полушария в течение периода 1982–2007 гг. с использованием линейных методов пространственной корреляции, анализа главных компонент и анализа канонических корреляций, примененных к данным нормализованного дифференциального вегетационного индекса, полученных по измерениям AVHRR, концентрации морского льда (многоканальный радиометр SMMR, SSM/I) и температуры воздуха (атлас повторного анализа NCEP/NCAR). Показано, что обратная связь между июньской растительностью тундровых зон и сохранением льда в прибрежных акваториях Северного Ледовитого океана в летний период определяется широкомасштабными атмосферными процессами. Построенная модель с одним предиктором позволила реконструировать пространственное распределение вегетационного индекса на период, предшествующий спутниковым измерениям. В целом региональная изменчивость летней растительности может быть объяснена особенностями весенней атмосферной циркуляции.

АСАДОВ Х.Г., БЕКИРОВА Л.Р., МЕХТИЕВ А.Ш. — 2012 г.

Теоретически обоснована возможность осуществления аппаратурной коррекции искажений цветности, вызванных влиянием атмосферного аэрозоля. Предложены три способа аппаратурной коррекции искажений цветности, вызванных влиянием атмосферного аэрозоля. Изложены различные варианты реализации предложенных способов коррекции.

ЮРЧАК Б.С. — 2012 г.

В приближении физической оптики выведено уравнение радиолокации для зеркальной компоненты обратного рассеяния от поверхности с произвольным распределением коэффициента отражения Френеля. Аналитическая форма уравнения получена для однородного плоского кольца и диска. Показана ограниченность применения концепции эффективной поверхности радиолокационного (РЛ) рассеяния для оценки рассеивающих свойств пространственно распределенной цели. Полученные результаты могут быть основой для разработки модели альтиметрического эхо-сигнала от геофизической поверхности.

ПОКРОВСКАЯ И.В., ШАРКОВ Е.А., ШРАМКОВ Я.Н. — 2012 г.

С помощью сформированной авторами базы данных EVA-01 (ИКИ РАН) с элементами объектно-реляционного типа выполнена проверки гипотезы о взаимосвязи интегральной концентрации водяного пара (по данным микроволновых спутниковых систем) и множественного тропического циклогенеза в циклоногенерирующих акваториях Мирового океана за 2001 г. В работе экспериментально показано, что существует критическое значение содержания интегрального водяного пара (своего рода необходимое условие), при котором формируется зрелая форма тропического циклона со временем жизни, превышающим сутки. При этом экспериментально показано, что в этот же промежуток времени существует другой массив тропических циклонов с кратким периодом жизни (менее суток), которые не обладают ярко выраженным граничным значением интенсивности водяного пара и могут формироваться в большом диапазоне его значений. Выявленные связи областей водяного пара повышенной концентрации и генезиса тропических циклонов стали очевидными только при применении объектно-реляционных компьютерных технологий.

ЕРМАКОВ Д.М., ПОКРОВСКАЯ И.В., ЧЕРНУШИЧ А.П., ШАРКОВ Е.А. — 2012 г.

В настоящей работе рассмотрена возможность применения специализированного подхода для пространственно-временной интерполяции спутниковых данных, учитывающих кинематику многомасштабных процессов при решении задач дистанционного зондирования (ДЗ) быстро протекающих процессов в земной атмосфере. Подход заимствован из интенсивно развивающихся дисциплин технического зрения и компрессии видеоданных. Основными достоинствами обсуждаемого метода являются его замкнутость относительно входных (интерполируемых) спутниковых данных, способность оценивать и учитывать кинематику многомасштабных процессов, сравнительно низкая вычислительная стоимость и простота программно-алгоритмической реализации. На основе разработанного программно-алгоритмического подхода решена задача о “мгновенном” источнике скрытой энергии при интенсификации тропического циклона (ТЦ) Katrina по данным спутниковых радиометров SSM/I миссии DMSP.