Как сообщает сайт Минобрнауки, ученые придумали, как решить проблему искажения данных, полученных со спутниковых снимков поверхностных вод морей и океанов. Это нужно для лучшего понимания процессов, происходящих в воде, например, того, как обитатели морей переносят глобальное потепление. Исследованием этого вопроса занимаются научные сотрудники подведомственного Минобрнауки России Морского гидрофизического института (МГИ) РАН.

Коэффициент яркости моря — один из параметров, по которому океанологи изучают биогеохимические процессы в поверхностном слое моря (около 200 верхних метров). Среди таких процессов — создание первичной продукции (образование цианобактерий, водорослей и морских растений), действие «биологического углеродного насоса» (море выступает как один из самых эффективных поглотителей углекислого газа в природе), а также реакции морской экосистемы на изменения климата.

Изучают яркость моря по спутниковым оптическим данным. Пыль, продукты горения биомассы, промышленные выбросы и другие составляющие атмосферы затрудняют «обзор»: они могут исказить величины коэффициентов яркости, восстановленных по спутниковым снимкам, и вызвать ошибки в расчетах, например, при определении концентраций хлорофилла, что, в свою очередь, может привести к неправильной оценке качества воды в прибрежной зоне.

Младшие научные сотрудники отдела оптики и биофизики моря МГИ РАН Дарья Калинская и Анна Папкова поставили перед собой задачу доказать важность учета пылевого аэрозоля (количества пыли в атмосфере) при решении задач дистанционного зондирования. Для этого они провели исследование гидрооптических характеристик на примере Севастополя и Черноморского региона.

Ученые отобрали случаи наиболее интенсивных пылевых переносов из пустыни Сахара за 2017-2022 годы. В эти дни спутниковые данные гидрооптических характеристик отсутствовали, несмотря на безоблачное небо. Основной причиной этому стал пылевой шлейф, который спутниковые алгоритмы ошибочно приняли за облачность.

Ученые рассмотрели три эпизода переноса сахарской пыли над Черноморским регионом, в основном в осенне-зимний период. Исследователи показали численные различия между атмосферными параметрами, измеренными на уровне поверхности моря и характеристиками, полученными методами дистанционного зондирования с помощью спутников.

На основе полученной информации был предложен алгоритм дополнительной коррекции спутниковых данных. Его использование позволит значительно уменьшить расхождение между данными дистанционного зондирования и натурных измерений.

«В работе мы использовали два типа данных: натурные и спутниковые. Спутниковые — это данные со спутников Terra (EOS AM) и Aqua (EOS PM), а в качестве натурных данных проанализировали результаты измерений двух фотометров: солнечного фотометра CIMEL-318 для двух прибрежных станций AERONET, расположенных на западе Черного моря, а также данные фотометра SPM, полученные в Севастополе. Кроме того, для определения концентрации пылевого аэрозоля были проанализированы данные анализатора пыли АТМАС», — рассказала Дарья Калинская.

Предложенный учеными алгоритм применяется в исследованиях оптических характеристик поверхностного слоя Черного и Средиземного морей и может быть использован для изучения других акваторий дистанционными методами. Алгоритм применим как к архивным данным, так и к данным оперативной океанологии.

Работа проводилась при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований в рамках проектов «Получение и обработка фотометрических данных и данных моделирования обратных траекторий» и «Обработка спутниковых данных», а также при поддержке Минобрнауки России в рамках тем государственного задания Морского гидрофизического института РАН. Результаты работы опубликованы в журнале Remote Sensing.