Опубликовано: 15 июля 2024 г.
Метки: публикация МГИ, оптика и биофизика моря
Ученые Морского гидрофизического института РАН впервые провели исследование работы нового спутника HawkEye в условиях пылевого аэрозоля над Черным морем. Результаты работы, опубликованные в престижном научном журнале Atmosphere, помогут существенно повысить точность спутниковых измерений состояния морской поверхности.
Спутник HawkEye, запущенный в 2018 году, предназначен для наблюдения за цветом океана и имеет наивысшее пространственное разрешение среди аналогичных инструментов. Он является особенно ценным для исследования прибрежных зон и внутренних морей, таких как Черное море. Однако его измерения могут искажаться из-за присутствия в атмосфере пылевого аэрозоля, который часто переносится над Черным морем из пустынь Сахары и Ближнего Востока.
Команда исследователей из Морского гидрофизического института РАН провела комплексный анализ данных спутника HawkEye за 2021-2022 годы. Ученые сопоставили спутниковые измерения с наземными данными, полученными на станциях AERONET, а также с информацией от других спутников.
«В работах участвовали трое сотрудников отдела оптики и биофизики моря Морского гидрофизического института РАН. У каждого из нас были свои задачи: анализ массива данных спутника HawkEye, моделирование данных переноса воздушных потоков и анализ натурных данных, а также математическая обработка этих данных. Даты переноса пыли над Черным морем были определены с помощью визуального анализа спутниковых снимков, анализа траектории с обратной кинематикой HYSPLIT, карт стратификации аэрозолей CALIPSO и типизации, а также глобальной модели прогнозирования SILAM. При сравнительном анализе натурных и спутниковых измерений коэффициента отражения с помощью дистанционного зондирования нами была обнаружена ошибка в атмосферной коррекции измерений HawkEye как для чистой атмосферы, так и в присутствии поглощающего аэрозоля», – рассказывает автор статьи младший научный сотрудник отдела оптики и биофизики моря ФГБУН ФИЦ МГИ Дарья Калинская.
Исследователи провели детальное сравнение спутниковых и наземных измерений коэффициента яркости морской поверхности и оптических характеристик атмосферы, таких как аэрозольная оптическая толщина (AOD) и параметр Ангстрема (показателя степени в формуле зависимости оптической толщины аэрозоля от длины волны).
Ученые обнаружили, что в присутствии пылевого аэрозоля HawkEye систематически занижает значения коэффициента яркости морской поверхности.
«Наше исследование показало, что ошибка измерений HawkEye связана с некорректной оценкой оптических свойств атмосферы, в частности, параметра Ангстрема», — поясняет Дарья Калинская. — «В данной работе рассчитано, что для Черноморского региона этот параметр примерно в два раза выше, чем заложено в стандартной модели обработки данных спутника».
Авторы статьи установили, что зависимость погрешности атмосферной коррекции от длины волны имеет вид степенной функции с показателем от –3 до –9. При этом ошибка особенно велика в коротковолновой части спектра (412-443 нм).
На основе полученных результатов ученые предложили способ коррекции алгоритма обработки данных HawkEye с учетом региональных особенностей атмосферы над Черным морем. Этот подход может быть применен и для других акваторий Мирового океана, где имеются достаточно подробные наземные измерения оптических характеристик атмосферы.
«Для улучшения качества спутниковых продуктов HawkEye необходим региональный перерасчет модельных фиксированных величин основных оптических характеристик. Мы надеемся, что наша работа откроет путь к значительному повышению точности спутниковых измерений состояния морской поверхности не только для Черного моря, но и для других регионов, подверженных влиянию пылевого аэрозоля», — подчеркивает Дарья Калинская.
Исследование выполнено в рамках темы государственного задания Морского гидрофизического института РАН FNNN-2024-0012 «Анализ, диагностика и оперативный прогноз состояния гидрофизических и гидрохимических полей морских вод на основе математического моделирования с использованием данных дистанционных и контактных методов измерений» («Оперативная океанология»).