Цвет океана несёт 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.
Сотрудники 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 Чёрном 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 расчёты 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 учёта 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 учёный.
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»). Результаты опубликованы в журнале Remote Sensing.
Источник: Коммерсантъ.