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

ГОНЧАРЕНКО И.В., РОСТОВЦЕВА В.В. — 2014 г.

В статье предложен температурно-влажностный критерий (ТВ-критерий), который может быть рассчитан по оперативной информации со спутников для изучения районов Мирового океана, где формируется или действуют тропические циклоны. Для его получения оценивалось интегральное количество водяного пара в тропосфере в предциклонном состоянии. Исследование статистических свойств критерия в Северной Атлантике показало его высокую корреляцию с количеством зародившихся циклонов. Однако характерная величина ТВ-критерия менялась в разные годы. Причины этих изменений и их связь с активностью циклогенеза были исследованы с использованием баз данных по вертикальному профилю температуры и влажности атмосферы в Атлантическом океане для двух лет (2004 и 2009 гг.), характеризующихся высокой и низкой активностью циклогенеза. Было выявлено некоторое увеличение температуры атмосферы на значительном интервале высот в 2009 г. по сравнению с 2004 г., зафиксированное в июле, т.е. до начала сезона ураганов. ТВ-критерий был пересчитан с учетом измененного профиля температуры атмосферы. Его статистические свойства и корреляция с частотой циклогенеза подтвердили высказанное предположение о том, что одной из причин, уменьшающей активность циклогенеза, является “потепление” значительного слоя тропосферы.

АРХИПОВА О.Е., КАЧАЛИНА Н.А., КОВАЛЕВ О.В., ТЮТЮНОВ Ю.В. — 2014 г.

Представлены результаты дешифрования космических снимков среднего разрешения спутников Landsat, позволившие идентифицировать очаги амброзии полыннолистной (Ambrosia artemisiifolia) в агрофитоценозах Юга России на основе использования стандартного вегетационного индекса NDVI. Отсутствие на полученных картах протяженных участков высокой засоренности подтверждают выводы полевых исследований о долгосрочной эффективности работ по интродукции североамериканского насекомого – амброзиевого листоеда (Zygogramma suturalis), – проведенных в период 1978–1990 гг. Ретроспективный анализ архивных космических снимков, сделанных во второй половине 1980-х годов, показал сокращение в этот период площадей, покрытых сорной растительностью. Более сильная засоренность систематически отмечается на краях полей и по обочинам дорог.

ДАВЫДЕНКО Д.Б., КЛЕЩЕНКОВ А.В. — 2014 г.

Изложены вопросы, связанные с общей характеристикой новой технологии математического преобразования спектрозональных космических снимков – методом дистанционной флюидоиндексации (МДФ). Результатом применения МДФ являются карты аномалий индекса флюидонасыщения легкими углеводородами и соответственно флюидонасыщения тяжелыми углеводородами (раздельное прогнозирование). Разработано два модуля: МДФ-локальный (для прогнозирования залежей) и МДФ-зональный (прогнозирование зон нефтегазонакопления). Бурением результаты МДФ не заверялись. Приведены результаты различных подходов к верификации новой технологии прогнозирования нефтегазоперспективных объектов (сопоставление аномалий индекса флюидонасыщения с ранее выявленными месторождениями углеводородов, с результатами испытаний в поисково-разведочных скважинах, с данными заверки этих аномалий газогеохимическими исследованиями). По результатам проведенного анализа сделан вывод, что достоверность локального прогноза составляет не менее 70%. Этот метод в комплексе с сейсморазведочными работами будет способствовать существенному повышению достоверности прогнозирования залежей углеводородов. МДФ-зональный может оказаться достаточно эффективным для анализа перспектив нефтегазоносности слабо изученных регионов.

ЕРМАКОВ Д.М., ЧЕРНУШИЧ А.П., ШАРКОВ Е.А. — 2014 г.

Подробно описан очередной этап развития предложенного авторами анимационного анализа спутниковых данных, состоящий в разработке методики расчета адвективных потоков скрытого тепла по данным спутниковых радиотепловых наблюдений. В соответствии с ранее выработанными принципами алгоритм расчета замкнут относительно входных спутниковых данных, отсутствуют требования к привлечению дополнительной информации, которые часто существенно ограничивают возможности применения новых методов обработки. Описанный в работе шаг анализа естественным образом связан с ранее созданными алгоритмами и использует результаты проводимых по ним расчетов (пространственно-временной интерполяции полей геофизических параметров системы “атмосфера–океан”) для оценки адвективных потоков производных величин. При использовании в качестве входной информации полей интегрального паросодержания атмосферы результатами расчетов являются потоки скрытого тепла, приведенные к стандартным единицам измерения (МВт). Подход продемонстрирован на примере обработки массива спутниковых данных SSM/I за август 2000 г. в контексте исследования эволюции тропического циклона Alberto.

КУУЛАР Х.Б. — 2014 г.

Лесные пожары являются одним из основных источников повреждения горных лесов региона. В работе представлены результаты исследования с использованием спектральных вегетационных индексов повреждения лесов Уюкского хребта пожарами. При выделении гарей использованы индексы на красном, ближнем и среднем инфракрасном диапазонах волн, которые лучше характеризуют повреждения растительного покрова после пожаров. Для оценки динамики гарей были использованы снимки Landsat за 19.08.1988, 25.06.1992, 18.08.2011 и 08.09.2013.

АСТАФУРОВ В.Г., СКОРОХОДОВ А.В. — 2014 г.

Приведена методика поиска изображений различных типов облачности по спутниковым снимкам MODIS путем сопоставления с архивными данными результатов наблюдений сети метеостанций. На основе экспертной оценки выделено 14 разновидностей облачности, имеющих уникальную текстуру на снимках с пространственным разрешением 250 м. Приводятся изображения этих типов облачности и результаты исследования их текстурных признаков, найденных на основе статистического подхода Gray-Level Co-occurrences Matrix. Для выделенных типов облачности определены характерные текстурные признаки или их сочетания. Для классификации облачности на основе информации о текстуре предложено использовать нейронную сеть на основе трехслойного персептрона. Приведено описание модифицированного метода адаптивной подстройки коэффициента скорости настройки нейронной сети. Обсуждаются результаты классификации облачности и их достоверность.

ЕЛСАКОВ В.В., КУЛЮГИНА Е.Е. — 2014 г.

Материалы спектрозональных спутниковых съемок в сочетании с полевыми исследованиями были использованы для проведения геоботанического картирования и анализа временных изменений доминирующих фитоценозов территории Югорского п-ова за период последних десятилетий. В зависимости от погодных особенностей вегетационного сезона в разные годы большинство рассмотренных фитоценозов обнаруживают возможность положительных и отрицательных смещений показателя NDVI относительно средних многогодовых величин. Общее направление изменений фитоценозов за период последних десятилетий связано с увеличением показателя индекса и ростом зеленой фитомассы, что обусловлено наблюдаемым трендом потепления в этот временной интервал, и увеличением количества осадков преимущественно в зимний период.

БЕЛЯЕВ Б.И., БЕЛЯЕВ М.Ю., ДЕСИНОВ Л.В., КАТКОВСКИЙ Л.В., КРОТ Ю.А., САРМИН Э.Э. — 2014 г.

Описаны методы и результаты предполетных спектрально-энергетических калибровок фотоспектральной системы. По результатам анализа измерений из космоса установлена стабильность калибровочных характеристик. Коррекция взаимной ориентации полей зрения модуля спектрорадиометра и модуля регистрации изображений выполнена с использованием данных специального эксперимента по сканированию Лунного диска. На основе анализа измеренных из космоса спектров зарегистрированы сдвиги максимума спектральной яркости излучения по отношению к максимуму солнечной постоянной, обусловленные влиянием атмосферы на спектры отражения и рассеяния солнечного излучения различными природными поверхностями, полученные в результате космического и наземного спектрометрирования в видимом и ближнем ИК-диапазонах длин волн. Результаты хорошо согласуются с теоретическими расчетами яркости.

2014

ЕРМАКОВ Д.М., ЧЕРНУШИЧ А.П., ШАРКОВ Е.А. — 2014 г.

Средствами анимационного анализа данных глобального радиотеплового спутникового мониторинга за август 2000 г. исследованы процессы эволюции тропических циклонов Северного полушария. Выявлена и подтверждена на имеющихся примерах важнейшая роль адвективных тропосферных потоков скрытого тепла при быстрой интенсификации тропического циклона. Основным мешающим фактором, вносящим существенные погрешности в оценки по примененной методике, является близость больших массивов суши, поэтому более глубокий анализ требует предварительного отбора в качестве объектов исследования тропических циклонов, двигавшихся над открытыми акваториями на удалении от береговой линии. Сформулированы предложения по дальнейшему совершенствованию представленной методики анализа с целью детального изучения отдельных фаз эволюции тропических циклонов на больших массивах радиотепловых дистанционных данных.

СОНЮШКИН А.В. — 2014 г.

Проведено тестирование спутниковых данных, полученных с аппарата TH-01-1 (Китай), и выполнено их сравнение с данными французской программы SPOT. Спутниковые снимки, полученные системой TH-01, представляют большой интерес для пользователей и фактически являются конкурентами для данных, получаемых европейской программой SPOT, которая в настоящее время представлена аппаратами SPOT 5 и SPOT 6.

АРШИНОВ М.Ю., АФОНИН С.В., БЕЛАН Б.Д., БЕЛОВ В.В., ГРИДНЕВ Ю.В., ДАВЫДОВ Д.К., НЭДЭЛЕК Ф., ПАРИЖ Ж.-Д., ФОФОНОВ А.В. — 2014 г.

Проведено сравнение вертикальных профилей концентрации О3, СО, СО2 и СН4, измеренных с помощью самолета-лаборатории Ту-134 “Оптик” (СМЛ) и восстановленных по данным Фурье-спектрометрометра IASI, работающего на спутнике MetOp Европейского космического агентства. Проведенное сопоставление показывает, что абсолютные различия концентрации озона между измерениями СМЛ–IASI могут изменяться от +55 до +15 млрд-1 у поверхности Земли и в нижней части пограничного слоя и от +30 млрд-1 до –15 млрд-1 на 7 км. Относительные разницы находятся в диапазоне +60%... +30% на уровне 0.5 км и +30%... –35% на уровне 7 км. Абсолютные различия концентрации оксида углерода между измерениями СМЛ–IASI могут изменяться от +80 до +2300 млрд-1. Относительные разницы находятся в диапазоне –140%... +98%. Для метана средние разницы измерений максимальны в пограничном слое, где наблюдается величина +90 млрд-1. Максимальная разница по данным всех профилей достигает в пограничном слое +220 млрд-1, а минимальная +8 млрд-1. Минимальные различия лежат в диапазоне от нуля у поверхности земли до –100 млрд-1 в верхней тропосфере. Средняя разница между измерениями СМЛ–IASI для диоксида углерода лежит в коридоре от –2 до –9 млн-1. В свободной тропосфере, выше 3 км разница почти постоянна и равна –6 млн-1. Максимальные разности измерений СО2 по всем полетам дают большую величину, а именно в пограничном слое атмосферы +14 и –4 млн-1. Минимальные разности лежат в диапазоне –7... –16 млн-1. При этом максимальные и минимальные относительные отклонения по всем полетам составляют +3.4 и –4.2% в пограничном слое. Полученные различия значительно больше, чем найденные ранее для фоновых условий. Возникает необходимость в улучшении моделей вертикального распределения газов используемых в алгоритмах обработки спутниковых данных.

РОГАЧЕВ К.А., ШЛЫК Н.В. — 2014 г.

Продолжительные наблюдения за дрейфом льда, полученные с помощью данных радиометра MODIS/Terra/Aqua, указывают на формирование антициклонической циркуляции и узкого струйного течения на шельфе Шантарского архипелага. Средний поток этого течения имеет значения скорости более 30 см/с на северном склоне о-ва Большой Шантар и к северо-западу от о-ва Феклистова. Максимальные скорости наблюдаются в области максимального наклона дна. Течение представляет собой узкую струю шириной 20–25 км. При этом, на шельфе доминируют полусуточные приливные течения с амплитудой 30–50 см/с, а приливное смещение достигает 8 км. Два разных механизма могут приводить к формированию струйного течения. Первый связан с бароклинным потоком воды низкой солености вдоль побережья. Второй механизм определяется выпрямлением полусуточных приливных течений (М2) на шельфе.

ГАВРИЛОВ В.Р., ПАНФИЛОВ А.С., САПРИЦКИЙ В.И. — 2014 г.

Рассмотрен комплекс мероприятий, необходимых для выполнения качественных радиометрических измерений с помощью космической оптико-электронной аппаратуры наблюдения Земли (АНЗ), в том числе гиперспектрометрической. Он определяется обеспечением единства измерений, законодательно принятым в России. Помимо реализации организационных мер необходимо решение вопросов взаимосвязи радиометрических данных и получаемых с их помощью геофизических параметров, а также методических вопросов радиометрической калибровки АНЗ и полетного контроля радиометрических характеристик АНЗ. Изложенные подходы в значительной мере близки положениям международного документа “Quality Assurance Framework for Earth Observation” – QA4EO (“Стратегия обеспечения качества данных наблюдения Земли”).

ПОКРОВСКИЙ О.М. — 2014 г.

Показано, что аномальные осадки на водосборе р. Амур в 2013 г. имели муссонную природу. Проведен анализ возникновения и эволюции азиатского муссона (АМ), начиная от области его зарождения в западной части Индийского океана и до проникновения на север Азии. Показано, что индексы диполя Индийского океана, Эль-Ниньо и северо-тихоокеанские индексы находились в фазах, способствующих не только максимизации его интенсивности, но и наискорейшему перемещению АМ от области зарождения через территорию п-ова Индостан, юго-восточной Азии и Китая на Дальний Восток России. Благодаря сложившейся композиции климатических индексов в Индийском и Тихом океанах, переувлажненные массы муссонного воздуха принесли минимально возможные потери осадков на своем пути до достижения конечной области. Усилению выпадения муссонных осадков на обширном водосборе р. Амур способствовало и то обстоятельство, что арктическое колебание находилось в отрицательной фазе, что приводило к забросам холодного арктического воздуха в этот регион. Последнее обстоятельство влияло на усиление осадков через механизм ускорения конденсации во влажном воздухе. Отрицательные значения северо-тихоокеанских индексов способствовали развитию блокирующих ситуаций в зональном токе умеренных широт, что локализовало зону выпадения осадков.

МЕЛЕНТЬЕВ В.В., ШИЛИН М.Б. — 2013 г.

ЕГОРОВ В.Д., КОЗОДЕРОВ В.В. — 2013 г.

Предлагается автоматизированная система разделения спектральных плотностей энергетической яркости, регистрируемых аппаратурой гиперспектрального самолетного зондирования, на основе рассмотрения средних спектров и их внутриклассовой изменчивости с разделением пикселов, относящихся к освещенным и затененным элементам кроны деревьев разного породного состава и возраста. В качестве априорных сведений используются картосхемы наземной лесотаксации для выбранной территории самолетного зондирования. Система в автоматизированном режиме на основе выделенных контуров объектов на обрабатываемом изображении формирует базу данных выбранных классов объектов. Демонстрируются возможности различимости этих классов на основе величин смещения спектров при переходе от полосы поглощения хлорофилла к максимуму спектральной отражательной способности растительности.

ГОПП Н.В. — 2013 г.

В работе рассматривается методика составления цифровых почвенных карт с использованием параметров растительности и рельефа, рассчитываемых по спутниковым снимкам (Landsat ETM+, SPOT 4) и матрицам высот поверхности Земли (SRTM90). На примере ключевого участка показана возможность эффективного использования материалов лабораторно-полевых и спутниковых данных для дешифрирования ареалов почв по косвенным признакам.

ГОЛУБЦОВ Д.В., КРАВЦОВ С.Л., ЛИСОВА Е.Н. — 2013 г.

Охарактеризованы основные пигменты растений, биофизические и биохимические факторы, определяющие спектры поглощения и отражения растительности. Рассмотрено влияние фаз развития, дефицита минеральных элементов, заморозков, болезней, повреждения градом и условий влажности на спектр отражения растительности. Представлены оптимальные для дистанционного мониторинга состояния растительности узкие спектральные каналы в диапазонах 395–1010 и 350–2500 нм, а также их ширина. Проведено сравнение информативности данных узких и широких каналов для дистанционного мониторинга состояния растительности. Работа представляет собой систематизацию зарубежных публикаций по изложенным вопросам.

АНТОНЮК А.Ю., ИВАНОВ А.Ю. — 2013 г.

С использованием данных дистанционного зондирования анализируются два случая аномальной боры (ветер до 40–45 м/с), которые охватили прибрежную зону российского сектора Черного моря в январе и феврале 2012 г. и привели к катастрофическим последствиям. Показано, что воздействие боры на характеристики ветрового волнения, верхнего слоя моря и облачности приводит к формированию характерных сигнатур, которые отображаются на радиолокационных (РЛ) изображениях и снимках из космоса видимого диапазона. За развитием боры, особенно аномальной, можно следить из космоса в оперативном режиме, используя мультиспутниковые и мультичастотные съемки. Совместное использование данных космической радиолокации и оптической съемки для мониторинга и исследования боры позволяет существенно расширить знания об этом опасном явлении.