Восстановление структуры течений в Куйбышевском водохранилище с использованием спутниковых данных и натурных измерений

   Работа посвящена серии первых натурных подспутниковых экспериментов, проведенных в акватории Куйбышевского водохранилища (Камском устье) в 2023 году. Одновременно с судовыми измерениями полей течений и ветра, а также концентрации хлорофилла «а» два спутниковых сканера высокого пространственного разрешения осуществили съемку исследуемого района водохранилища. По последовательным изображениям были восстановлены поля
течений стандартным методом максимума кросс-корреляции (МСС), которые затем сравнивались с измерениями акустическим доплеровским профилографом течений (ADCP). В отдельных частях акватории было получено удовлетворительное согласие между восстановленными течениями и данными прямых измерений. А в тех частях акватории, где было зарегистрировано существенное расхождение данных ADCP и МСС, были проанализированы возможные причины расхождений. Сделаны предварительные оценки параметров, оказывающих существенное влияние на возможность восстановления течений методом МСС во внутренних эвтрофированных водоемах, и выявлены некоторые ограничения метода МСС в целом. Проанализированы возможные пути дальнейшего развития метода.

1. Буторин Н.В. Гидрологические процессы и динамика водных масс в водохранилищах Волжского каскада. Л.: Наука, 1969. 322 с.

2. Chen G., Han G., Yang X. On the intrinsic shape of oceanic eddies derived from satellite altimetry // Remote Sensing of Environment. 2019. Vol. 228. P. 75–89. doi: 10.1016/j.rse.2019.04.011

3. Kubryakov A.A., Stanichny S.V., Zatsepin A.G., Kremenetskiy V.V. Long-term variations of the Black Sea dynamics and their impact on the marine ecosystem // Journal of Marine Systems 2016. Vol. 163. P. 80–94. doi: 10.1016/j.jmarsys.2016.06.006

4. Emery W.J., Thomas A., Collins M., Crawford W.R., Mackas D. An objective method for computing advective surface velocities from sequential infrared satellite images // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1986. Vol. 91. P. 12865–12878. doi: 10.1029/JC091iC11p12865

5. Kozlov I.E., Plotnikov E.V., Manucharyan G.E. Brief Communication: Mesoscale and submesoscale dynamics in the marginal ice zone from sequential synthetic aperture radar observations // Cryosphere. 2020. Vol. 14. P. 2941–2947. doi: 10.5194/tc-14-2941-2020

6. Marmorino G., Chen W. Use of WorldView-2 along-track stereo imagery to probe a Baltic Sea algal spiral // Remote Sensing. 2019. Vol. 11. P. 865. doi: 10.3390/rs11070865

7. Osadchiev A., Sedakov R. Spreading dynamics of small river plumes off the northeastern coast of the Black Sea observed by Landsat 8 and Sentinel-2 // Remote Sensing of Environment. 2019. Vol. 221. P. 522–533. doi: 10.1016/j.rse.2018.11.043

8. Aleskerova A., Kubryakov A., Stanichny S., Medvedeva A., Plotnikov E., Mizyuk A., Verzhevskaia L. Characteristics of topographic submesoscale eddies off the Crimea coast from high-resolution satellite optical measurement // Ocean Dynamic. 2021. Vol. 71. P. 655–677.

9. Danilicheva O.A., Ermakov S.A., Kapustin I.A. Retrieval of surface currents from sequential satellite radar images // Sovremennye Problemy Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli iz Kosmosa. 2020. Vol. 17. P. 93–96. doi: 10.21046/2070-7401-2020-17-6-93-96

10. Shomina O., Danilicheva O., Tarasova T., Kapustin I. Manifestation of spiral structures under the action of upper ocean currents // Remote Sensing. 2022. Vol. 14, N 8. P. 1871. doi: 10.3390/rs14081871

11. Доброхотова Д.В., Капустин И.А., Мольков А.А., Лещёв Г.В. Исследование влияния режима работы ГЭС на перераспределение фитопланктона в верхнем водном слое в приплотинном участке Горьковского водохранилища // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20, № 1. С. 242–252. doi: 10.21046/2070-7401-2023-20-1-242-252

12. Гузиватый В.В., Науменко М.А., Румянцев В.А. Оценка поверхностных течений Ладожского озера методом максимальной кросс-корреляции // Исследование Земли из космоса. 2020. № . 1. С. 20–30. doi: 10.31857/S0205961420010042

13. Алексанин А.И., Алексанина М.Г., Карнацкий А.Ю. Автоматический расчет скоростей поверхностных течений океана по последовательности спутниковых изображений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10, № 2. С. 131–142.

14. Алексанин А.И., Алексанина М.Г., Загумённов А.А., Качур В.А. Повышение точности расчета скоростей поверхностных течений по спутниковым изображениям // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2015. № 3 (181). С. 59–66.

15. Hu Z., Pan D., He X., Song D., Huang N., Bai Y., Xu Y., Wang X., Zhang L., Gong F. Assessment of the MCC method to estimate sea surface currents in highly turbid coastal waters from GOCI // International Journal of Remote Sensing. 2017. Vol. 38, N 2. P. 572–597. doi: 10.1080/01431161.2016.1268737

16. Елизаров Д.А., Князев Н.А., Лаврова О.Ю., Уваров И.А. Интеграция в спутниковую информационную систему See the Sea данных акустического доплеровского измерителя течений, полученных в ходе подспутниковых измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20, № 3. С. 244–253. doi: 10.21046/2070-7401-2023-20-3-244-253

17. Roemmich D., Argo Steering Team. Argo: The challenge of continuing 10 years of progress // Oceanography. 2009. Vol. 22. P. 46–55. doi: 10.5670/oceanog.2009.65

18. The Sentinel Application Platform. URL: https://step.esa.int/main/download/snap-download/ (дата обращения: 10. 11. 2023).