Особенности результатов оптических наблюдений Черного моря из космоса летом 2015 года

В. С. Суетин, С. Н. Королев✉

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: s.korolev@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Выполнение детального анализа результатов спутниковых съемок Черного моря летом 2015 г. в период наблюдавшихся повышенных значений концентрации хлорофилла а в его глубоководной части – цель настоящего исследования.

Методы и результаты. Анализировались хранящиеся в архиве NASA продукты стандартной операционной обработки данных оптических приборов MODIS и VIIRS, подготовленные при их очередном полном обновлении в результате выполненной в 2022 г. переобработки всего содержимого архива. Для повышения надежности итоговых выводов были сопоставлены синхронные съемки с разных спутников (Aqua, Terra, Suomi NPP) и рассмотрены спектральные зависимости коэффициента яркости морской поверхности. Кроме того, было выполнено сравнение результатов определения концентрации хлорофилла а в поверхностном слое моря, полученных с использованием двух расчетных методов – применяемого в NASA при стандартной операционной обработке и альтернативного, основанного на вычислении обусловленной фитопланктоном составляющей показателя поглощения света в море. Эта величина определяется методом Generalized ocean color inversion model for retrieving marine Inherent Optical Properties (GIOP) и также содержится в архиве NASA в числе продуктов стандартной обработки.

Выводы. По результатам анализа спутниковых наблюдений Черного моря летом 2015 г. показана необходимость учета проявлений существенных погрешностей и искажений. После исключения из анализа ошибочных данных было установлено, что на большой площади в восточной глубоководной части моря в конце лета 2015 г. найденная по спутниковым данным концентрация хлорофилла а имела аномально высокие значения на уровне ~ 1–2 мг/м3.

Ключевые слова

Черное море, спутниковые наблюдения, концентрация хлорофилла а, оптические характеристики, поглощение света, MODIS, VIIRS, GIOP, фитопланктон, желтое вещество

Благодарности

Авторы выражают благодарность группе обработки спутниковой информации NASA GSFC (http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/) за предоставленную возможность использования эмпирического материала. Работа выполнена в рамках темы государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2024-0012 «Анализ, диагноз и оперативный прогноз состояния гидрофизических и гидрохимических полей морских акваторий на основе математического моделирования с использованием данных дистанционных и контактных методов измерений».

Для цитирования

Суетин В. С., Королев С. Н. Особенности результатов оптических наблюдений Черного моря из космоса летом 2015 года // Морской гидрофизический журнал. 2025. Т. 41, № 5. С. 681–693. EDN PNJPVQ.

Suetin, V.S. and Korolev, S.N., 2025. Features of Results of Optical Observations of the Black Sea from Space in Summer 2015. Physical Oceanography, 32(5), pp. 690-702.

Список литературы

  1. An overview of approaches and challenges for retrieving marine inherent optical properties from ocean color remote sensing / P. J. Werdell [et al.] // Progress in Oceanography. 2018. Vol. 160. P. 186–212. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2018.01.001
  2. O'Reilly J. E., Werdell P. J. Chlorophyll algorithms for ocean color sensors – OC4, OC5 & OC6 // Remote Sensing of Environment. 2019. Vol. 229. P. 32–47. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.04.021
  3. Bailey S. W., Werdell P. J. A multi-sensor approach for the on-orbit validation of ocean color satellite data products // Remote Sensing of Environment. 2006. Vol. 102, iss. 1–2. P. 12–23. https://doi.org/10.1016/j.rse.2006.01.015
  4. Kubryakov A. A., Zatsepin A. G., Stanichny S. V. Anomalous summer-autumn phytoplankton bloom in 2015 in the Black Sea caused by several strong wind events // Journal of Marine Systems. 2019. Vol. 194. P. 11–24. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2019.02.004
  5. Vedernikov V. I., Demidov A. B. Vertical Distribution of Primary Production and Chlorophyll During Different Seasons in Deep Regions of the Black Sea // Oceanology. 1997. Vol. 37, iss. 3. P. 376–384.
  6. Surface chlorophyll in the Black Sea over 1978–1986 derived from satellite and in situ data / O. V. Kopelevich [et al.] // Journal of Marine Systems. 2002. Vol. 36, iss. 3–4. P. 145–160. https://doi.org/10.1016/S0924-7963(02)00184-7
  7. Long-term variations of surface chlorophyll a and primary production in the open Black Sea / O. A. Yunev [et al.] // Marine Ecology Progress Series. 2002. Vol. 230. P. 11–28. https://doi.org/10.3354/meps230011
  8. Биооптические характеристики морей, омывающих берега западной половины России, по данным спутниковых сканеров цвета 1998–2017 гг. / О. В. Копелевич [и др.] // М. : ООО «ВАШ ФОРМАТ», 2018. 140 с. EDN YOSZPV.
  9. Morel A., Prieur L. Analysis of variations in ocean color // Limnology and Oceanography. 1977. Vol. 22, iss. 4. P. 709–722. https://doi.org/10.4319/lo.1977.22.4.0709
  10. Ocean color algorithms for SeaWiFS / J. E. O'Reilly [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1998. Vol. 103, iss. C11. P. 24937–24953. https://doi.org/10.1029/98JC02160
  11. Are the world’s oceans optically different? / M. Szeto [et al.] // Journal of Geophysical Research. 2011. Vol. 116, iss. C7. C00H04. https://doi.org/10.1029/2011JC007230
  12. Optical modeling of ocean waters: Is the Case 1 - Case 2 classification still useful? / C. D. Mobley [et al.] // Oceanography. 2004. Vol. 17, iss. 2. P. 60–67. https://doi.org/10.5670/oceanog.2004.48
  13. Уточненная интерпретация данных наблюдений Черного моря спутниковым прибором SeaWiFS осенью 1998 года / В. С. Суетин [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2008. № 2. С. 68–79. EDN YORKCD.
  14. Gregg W. W., Casey N. W. Global and regional evaluation of the SeaWiFS chlorophyll data set // Remote Sensing of Environment. 2004. Vol. 93, iss. 4. P. 463–479. https://doi.org/10.1016/j.rse.2003.12.012
  15. Bio-optical characteristics of the Aegean Sea retrieved from satellite ocean color data / V. I. Burenkov [et al.] // The Eastern Mediterranean as a Laboratory Basin for the Assessment of Contrasting Ecosystems / Eds. P. Malanotte-Rizzoli, V. N. Eremeev. Dordrecht : Springer, 1999. P. 313–326. (NATO Science Series, vol. 51). https://doi.org/10.1007/978-94-011-4796-5_21
  16. Оценка изменчивости оптических свойств воды в Черном море летом 1998 года по данным спутникового прибора SeaWiFS / В. С. Суетин [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2002. № 6. С. 44–54. EDN POCMUL.
  17. Суетин В. С., Королев С. Н. Использование спутниковых данных для определения характеристик поглощения света в водах Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 2 (218). С. 222–232. EDN YDISMQ. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-2-222-232
  18. Variations of light absorption by suspended particles with the chlorophyll a concentration in oceanic (case 1) waters: Analysis and implications for bio-optical models / A. Bricaud [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1998. Vol. 103, iss. C13. P. 31033–31044. https://doi.org/10.1029/98JC02712
  19. Generalized ocean color inversion model for retrieving marine inherent optical properties / P. J. Werdell [et al.] // Applied Optics. 2013. Vol. 52, iss. 10. P. 2019–2037. https://doi.org/10.1364/AO.52.002019
  20. Uncertainties in Ocean Colour Remote Sensing / Ed. F. Mélin. Canada, Dartmouth : IOCCG, 2019. 164 p. (IOCCG Report Series ; No. 18). URL: https://ioccg.org/wp-content/uploads/2020/01/ioccg-report-18-uncertainties-rr.pdf (date of access: 30.09.2025).
  21. Оптические свойства аэрозолей и атмосферная коррекция спутниковых наблюдений Черного моря / В. С. Суетин [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2013. № 1. C. 34–44. EDN TFYSDP.
  22. Суетин В. С., Королев С. Н., Кучерявый А. А. Проявление эффектов солнечного блика при определении оптических параметров воды в Черном море по спутниковым измерениям // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 3. C. 52–62. EDN WNAFTP. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2016-3-52-62
  23. Application of SeaWiFS data for studying variability of bio-optical characteristics in the Barents, Black and Caspian Seas / O. V. Kopelevich [et al.] // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2004. Vol. 51, iss. 10–11. P. 1063–1091. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2003.10.009
  24. Estimating pixel-level uncertainty in ocean color retrievals from MODIS / M. Zhang [et al.] // Optics Express. 2022. Vol. 30, iss. 17. P. 31415–31438. https://doi.org/10.1364/OE.460735

Скачать статью в PDF-формате

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.