«Синий индекс» поможет следить за цветом океана из космоса
Разработан надежный способ преодолеть атмосферные искажения
Цвет океана несет в себе важную информацию об оптических свойствах воды и содержании в ней биологических и загрязняющих веществ. Однако измерение цвета океана со спутников осложнено искажающим влиянием атмосферы.
Фото: Кристина Кормилицына, Коммерсантъ
Фото: Кристина Кормилицына, Коммерсантъ
Ученые из Морского гидрофизического института РАН предложили новый подход для повышения точности спутниковых данных об оптических свойствах морской воды. Цель исследования заключалась в разработке методики дополнительной коррекции атмосферных искажений в измерениях цвета океана. Для этого авторы использовали так называемый синий индекс — отношение спектров отражения воды на длинах волн 400–450 нм. Измерения проводились в Черном море с помощью полевого спектрофотометра и автоматических буев AERONET-OC.
Анализ многолетних данных показал, что «синий индекс» мало меняется в зависимости от сезона и концентрации оптически активных веществ в воде. Его значения варьируются от 0,77 до 0,83.
«На основе понимания процессов поглощения и рассеяния света в море нами был критически проанализирован большой массив данных, полученный с помощью собственного прибора и данных AERONET-OC. Наши исследования показали, что величины «синих» индексов цвета (отношения двух величин коэффициентов яркости моря в диапазоне 400–450 нм) меняются незначительно»,— рассказывает ведущий научный сотрудник отдела оптики и биофизики моря ФГБУН ФИЦ МГИ доктор физико-математических наук Евгений Шибанов.
Теоретические расчеты также подтвердили, что даже при сильном поглощении света в воде этот индекс не может быть ниже 0,59. Это связано с особенностями спектров рассеяния и поглощения в морской среде.
Таким образом, «синий индекс» можно использовать в качестве опорного значения при калибровке спутниковых данных о цвете океана. Проверка по этому критерию показала, что 15–30% измерений MODIS, VIIRS и Sentinel содержат ошибки атмосферной коррекции и должны быть отбракованы.
На основе «синего индекса» авторы разработали алгоритм дополнительной коррекции спутниковых данных, позволяющий минимизировать искажения, вносимые атмосферой. Эффективность алгоритма подтверждена сравнением со значениями, измеренными непосредственно в море.
«Результаты нашей работы являются одной из основных частей нового подхода к проблеме учета атмосферы при дистанционном исследовании моря. Прикладное значение будет иметь только весь алгоритм в целом. Он существенно повысит достоверность спутниковой информации в видимой области спектра»,— пояснил ученый.
Предложенный подход — важный шаг в применении спутниковых наблюдений для изучения морской среды. Он позволит получать более надежную информацию об оптических свойствах вод Мирового океана по спутниковым изображениям, что крайне важно для оценки биологической продуктивности акваторий и мониторинга загрязнений морской среды.
Работы проводились в рамках госзадания FNNN-2021-0003 «Развитие методов оперативной океанологии на основе междисциплинарных исследований процессов формирования и эволюции морской среды и математического моделирования с привлечением данных дистанционных и контактных измерений» (шифр «Оперативная океанология»).
Подготовлено при помощи Минобрнауки
Использованы материалы статьи.