Cпутниковые данные для исследования динамики поверхностного слоя Черного моря: альтиметрия на регулярной сетке и ИК-изображения высокого разрешения

А. И. Мизюк✉, Г. К. Коротаев

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: artem.mizyuk@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. За период более 20 лет получено весьма детальное представление об изменчивости уровня Мирового океана и его отдельных акваторий на основе спутниковых альтиметрических наблюдений. Их преимуществом является возможность достаточно быстрой оценки скоростей поверхностных течений на синоптических масштабах. Альтернативный метод исследования поверхностной динамики − оценка движений по последовательности спутниковых изображений поверхности моря в видимом/инфракрасном диапазонах. Цель данной работы – сопоставить результаты применения двух указанных методик для анализа типичной циркуляции вод верхнего слоя Черного моря.

Методы и результаты. С использованием результатов обработки последовательных ИК-изоб-ражений сенсора NOAA/AVHRR, а также данных об аномалии уровня моря Службы мониторинга состояния морской среды Copernicus на регулярной сетке (уровень обработки L4) и вдольтрековых измерений (уровень обработки L3) исследуется структура полей течений в северо-западной части Черного моря зимой 1999 г. Скорости поверхностных течений определяются на основе поля полного уровня моря, которое рассчитывается с использованием двух версий средней динамической топографии. Для сравнения картированных массивов альтиметрии и результатов обработки последовательности изображений предложена процедура восстановления уровня моря по компонентам скоростей течений. Демонстрируются результаты сравнения особенностей восстановленной по двум методикам приповерхностной циркуляции вод, в частности положения антициклонического вихря в северо-западной части Черного моря. Отмечается несоответствие между положениями центра вихря в полях уровня моря, построенных по данным альтиметрии и путем обработки последовательности изображений в инфракрасном диапазоне. Исследуется эволюция вихря по данным об аномалиях уровня моря. Его движение происходит скачкообразно, что может быть результатом применения используемой процедуры оптимальной интерполяции.

Выводы. Отмечается, что продукт спутниковой альтиметрии системы Copernicus, построенный на регулярной сетке, для бассейна Черного моря должен использоваться с учетом предоставляемой информации об ошибках интерполяции.

Ключевые слова

спутниковая альтиметрия, анализ последовательности изображений, оценка движения, мезомасштабная изменчивость, Черное море, Copernicus

Благодарности

Авторы выражают благодарность заведующему отделом дистанционных методов исследований ФГБУН МГИ канд. физ.-мат. наук С. В. Станичному за предоставленные спутниковые ИК-изображения сенсора NOAA/AVHRR. Работа выполнена в Морском гидрофизическом институте РАН при финансовой поддержке РНФ (грант № 17–77–30001).

Для цитирования

Мизюк А. И., Коротаев Г. К. Cпутниковые данные для исследования динамики поверхностного слоя Черного моря: альтиметрия на регулярной сетке и ИК-изоб-ражения высокого разрешения // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 3. С. 233–247. EDN ZEJVIP. doi:10.22449/0233-7584-2019-3-233-247

Mizyuk, A.I. and Korotaev, G.K., 2019. Dynamics of the Black Sea Upper Layer Based on Satellite Data: Gridded Altimetry versus High Resolution IR Images. Physical Oceanography, 26(3), pp. 214-224. doi:10.22449/1573-160X-2019-3-214-224

DOI

10.22449/0233-7584-2019-3-233-247

Список литературы

  1. Satellite Altimetry and Earth Sciences : A Handbook of Techniques and Applications / Eds. L.-L. Fu, A. Cazenave. San Diego : Academic Press, 2001. 463 p. (International Geophysics Series, vol. 69).
  2. Fu L. L., Le Traon P.-Y. Satellite altimetry and ocean dynamics // Comptes Rendus Geoscience. 2006. Vol. 338, iss. 14–15. P. 1063–1076. https://doi.org/10.1016/j.crte.2006.05.015
  3. Satellite altimetry-based sea level at global and regional scales / M. Ablain [et al.] // Surveys in Geophysics. 2017. Vol. 38, iss. 1. P. 7–31. https://doi.org/10.1007/s10712-016-9389-8
  4. Morrow R., Le Traon P.-Y. Recent advances in observing mesoscale ocean dynamics with satellite altimetry // Advances in Space Research. 2012. Vol. 50, iss. 8. P. 1062–1076. https://doi.org/10.1016/j.asr.2011.09.033
  5. Xu Y., Li J., Dong S. Ocean circulation from altimetry: Progresses and challenges // Ocean Circulation and El Nino: New Research / Eds. J. A. Long, D. S. Wells. New York, USA : Nova Science Publishers, 2009. Chapter 3. P. 7197. URL: https://www.aoml.noaa.gov/phod/docs/OceanFromAltimetry-Xu_et_al.pdf (date of access: 30.04.2019).
  6. Assimilating along-track altimetric observations through local hydrostatic adjustment in a Global Ocean variational assimilation system / A. Storto [et al.] // Monthly Weather Review. 2011. Vol. 139, no. 3. P. 738–754. https://doi.org/10.1175/2010MWR3350.1
  7. Development of Black Sea nowcasting and forecasting system / G. K. Korotaev [et al.] // Ocean Science. 2011. Vol. 7, iss. 5. P. 629–649. https://doi.org/10.5194/os-7-629-2011
  8. Seasonal, interannual, and mesoscale variability of the Black Sea upper layer circulation derived from altimeter data / G. Korotaev [et al.] // Journal of Geophysical Research. Vol. 108, iss. C4. 3122. https://doi.org/10.1029/2002JC001508
  9. Kubryakov A. A., Stanichny S. V. Mesoscale eddies in the Black Sea from satellite altimetry data // Oceanology. Vol. 55, iss. 1. P. 56−67. https://doi.org/10.1134/S0001437015010105
  10. Циркуляция вод и характеристики разномасштабных течений в верхнем слое Черного моря по дрифтерным данным / В. М. Журбас [и др.] // Океанология. 2004. Т. 44, № 1. С. 34–48. URL: http://naukarus.com/tsirkulyatsiya-vod-i-harakteristiki-raznomasshtabnyh-techeniy-v-verhnem-sloe-chernogo-morya-po-drifternym-dannym (дата обращения: 20.03.2019).
  11. Béréziat D., Herlin I., Younes L. A generalized optical flow constraint and its physical interpretation // Proceedings IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. CVPR 2000 (Cat. No.PR00662). Hilton Head Island, SC : IEEE, 2000. Vol. 2. P. 487−492. doi:10.1109/CVPR.2000.854890
  12. Data assimilation of satellite images within an oceanographic circulation model / E. Huot [et al.] // 2006 IEEE International Conference on Acoustics Speech and Signal Processing Proceedings. Toulouse, France : IEEE, 2006. P. II-II. doi:10.1109/ICASSP.2006.1660330
  13. Retrieving ocean surface current by 4-D variational assimilation of sea surface temperature images / G. Korotaev [et al.] // Remote Sensing of Environment. 2008. Vol. 112, iss. 4. P. 1464−1475. https://doi.org/10.1016/j.rse.2007.04.020
  14. Kubryakov A., Plotnikov E., Stanichny S. Reconstructing large- and mesoscale dynamics in the Black Sea region from satellite imagery and altimetry data – a comparison of two methods // Remote Sensing. 2018. Vol. 10, iss. 2. Article 239. https://doi.org/10.3390/rs10020239
  15. DUACS DT2014: the new multi-mission altimeter data set reprocessed over 20 years / M.-I. Pujol [et al.] // Ocean Science. 2016. Vol. 12, iss. 5. P. 1067−1090. https://doi.org/10.5194/os-12-1067-2016
  16. Bretherton F. P., Davis R. E., Fandry C. B. A technique for objective analysis and design of oceanographic experiments applied to MODE-73 // Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts. 1976. Vol. 23, iss. 7. P. 559−582. https://doi.org/10.1016/0011-7471(76)90001-2
  17. Kubryakov A. A., Stanichny S. V. Reconstruction of mean dynamic topography of the Black Sea for altimetry measurements // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2012. Vol. 48, iss. 9. P. 973–979. https://doi.org/10.1134/S0001433812090095
  18. Ассимиляция климатических гидрологических данных в модели Черного моря на основе алгоритма адаптивной статистики ошибок прогноза / В. В. Кныш [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2008. № 1. С. 26–37. URL: http://мгфж.рф/images/files/2008/01/200801_03.pdf (дата обращения: 20.03.2019).

Скачать статью в PDF-формате