RETRIEVING ANGULAR DISTRIBUTIONS OF SEA WAVE ENERGY ACCORDING TO SATELLITE IMAGERY SPECTRA

V. G. Bondur; Бондур В. Г.; V. A. Dulov; Дулов В. А.; V. A. Kozub; Козуб В. А.; A. B. Murynin; Мурынин А. Б.; M. V. Yurovskaya; Юровская М. В.; Yu. Yu. Yurovsky; Юровский Ю. Ю.

doi:10.31857/S2686739722602575

Восстановление углового распределения энергии морских волн по спектрам спутниковых изображений

Авторы: Бондур В.Г.¹, Дулов В.А.¹^,2, Козуб В.А.¹, Мурынин А.Б.¹^,3, Юровская М.В.¹^,2, Юровский Ю.Ю.¹^,2
Учреждения:
1. Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга “АЭРОКОСМОС”
2. Морской гидрофизический институт Российской академии наук
3. Федеральный исследовательский центр “Информатика и управление” Российской академии наук
Выпуск: Том 509, № 1 (2023)
Страницы: 125-133
Раздел: ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА
Статья получена: 30.01.2025
Статья опубликована: 01.03.2023
URL: https://permmedjournal.ru/2686-7397/article/view/649716
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686739722602575
EDN: https://elibrary.ru/TJKUAM
ID: 649716

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Предложено развитие метода восстановления двумерных пространственных спектров возвышений морского волнения по спутниковым изображениям высокого пространственного разрешения, позволяющее оценивать угловые распределения энергии ветровых волн. Валидация метода выполнена по результатам комплексного эксперимента, который включал спутниковую съемку акватории Черного моря оптической аппаратурой и подспутниковые измерения в контролируемых условиях со стационарной океанографической платформы. Проведено сопоставление углового распределения энергии морских волн, восстановленного по пространственным спектрам фрагментов спутникового изображения, с результатами измерения частотно-угловых спектров по данным, полученным с помощью решетки струнных волнографов. Показано, что результаты измерений дистанционным и контактным методами согласуются в диапазоне длин морских волн от 2.8 до 30 м, причем величина среднего модуля относительной ошибки составляет 0.3.

Ключевые слова

дистанционное зондирование, аэрокосмический мониторинг, морское волнение, спектры морских волн, спутниковые изображения, струнные волнографы

Список литературы

Bondur V.G. Satellite monitoring and mathematical modelling of deep runoff turbulent jets in coastal water areas // Waste Water – Evaluation and Management, 2011. ISBN978-953-307-233-3. P. 155–180. https://doi.org/10.5772/16134. http://www.intechopen.com/articles/show/title/satellite-monitoring-and-mathematical-modelling-of-deep-runoff-turbulent-jets-in-coastal-water-areas.
Bondur V., Tsidilina M. Features of Formation of Remote Sensing and Sea truth Databases for The Monitoring of Anthropogenic Impact on Ecosystems of Coastal Water Areas // 31st International Symposium on Remote Sensing of Environment. ISRSE, 2005. P. 192–195.
Бондур В.Г., Воробьев В.Е., Гребенюк Ю.В., Сабинин К.Д., Серебряный А.Н. Исследования полей течений и загрязнений прибрежных вод на Геленджикском шельфе Черного моря с использованием космических данных // Исследование Земли из космоса. 2012. № 4. С. 3–11.
Бондур В.Г., Филатов Н.Н., Гребенюк Ю.В., Долотов Ю.С., Здоровеннов Р.Э., Петров М.П., Цидилина М.Н. Исследования гидрофизических процессов при мониторинге антропогенных воздействий на прибрежные акватории (на примере бухты Мамала, о. Оаху, Гавайи) // Океанология. 2007. Т. 47. № 6. С. 827–846.
Бондур В.Г., Гребенюк Ю.В., Сабинин К.Д. Изменчивость внутренних приливов в прибрежной акватории о.Оаху (Гавайи) // Океанология. 2008. Т. 48. № 5. С. 661–671.
Pugach S.P., Pipko I.I., Shakhova N.E., Shirshin E.A., Perminova I.V., Gustafsson O., Bondur V.G., Ruban A.S., Semiletov I.P. Dissolved organic matter and its optical characteristics in the Laptev and East Siberian seas: spatial distribution and interannual variability (2003–2011) // Ocean Science. 2018. V. 14. № 1. P. 87–103. https://doi.org/10.5194/os-14-87-2018
Бондур В.Г., Журбас В.М., Гребенюк Ю.В. Математическое моделирование турбулентных струй глубинных стоков в прибрежные акватории // Океанология. 2006. Т. 46. № 6. С. 805–820.
Бондур В.Г., Мурынин А.Б. Восстановление пространственных спектров морской поверхности по оптическим изображениям с учетом нелинейной модуляции поля яркости. // Оптика атмосферы. 1991. Т. 3. № 4. С. 387–393.
Бондур В.Г., Мурынин А.Б. Методы восстановления спектров морского волнения по спектрам аэрокосмических изображений // Исследование Земли из космоса. 2015. № 6. С. 3–14. https://doi.org/10.7868/S0205961415060020
Bondur V., Murynin A. The Approach for Studying Variability of SeaWave Spectra in a Wide Range of Wavelengths from High-Resolution Satellite Optical Imagery // J. Mar. Sci. Eng. 2021. 9. 823. https://doi.org/10.3390/jmse9080823
Бондур В.Г., Дулов В.А., Мурынин А.Б., Юровский Ю.Ю. Исследование спектров морского волнения в широком диапазоне длин волн по спутниковым и контактным данным // Исследование Земли из космоса. 2016. № 1–2. С. 7–24. https://doi.org/10.7868/S0205961416010048
Бондур В.Г., Дулов В.А., Мурынин А.Б., Игнатьев В.Ю. Восстановление спектров морского волнения по спектрам космических изображений в широком диапазоне частот // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 52. № 6. С. 716–728. https://doi.org/10.7868/S0002351516060055
Бондур В.Г., Воробьев В.Е., Мурынин А.Б. Восстановление спектров морского волнения по космическим изображениям высокого разрешения при различных условиях волнообразования // Исследование Земли из космоса. 2020. № 3. С. 45–58. https://doi.org/10.31857/S0205961420030021
Kudryavtsev V., Yurovskaya M., Chapron B., Collard F., Donlon C. Sun glitter imagery of ocean surface waves. Part 1: Directional spectrum retrieval and validation // J. Geophys. Res. (Oceans).,2017. V. 122. № 2. P. 1369–1383. https://doi.org/10.1002/2016JC012425
Yurovsky Y.Y., Kudryavtsev V.N., Grodsky B., Chapron S.A. Validation of Doppler Scatterometer Concepts using Measurements from the Black Sea Research Platform // Doppler Oceanography from Space (DOfS). 2018. P. 1–9. https://doi.org/10.1109/DOfS.2018.8587275
Yurovskaya M.V.; Dulov V.A.; Chapron B.; Kudryav-tsev V.N. Directional short wind wave spectra derived from the sea surface photography // J. Geophys. Res. 2013. 118. P. 4380–4394. https://doi.org/10.1002/jgrc.20296
Большаков А.М., Бурдюгов В.М., Гродский С.А., Кудрявцев В.Н. Определение спектра энергонесущих поверхностных волн по изображению солнечного блика // Исследование Земли из космоса. 1988. № 5. С. 11–18.
Dulov V.A., Yurovskaya M.V. Spectral Contrasts of Short Wind Waves in Artificial Slicks from the Sea Surface Photographs. Physical Oceanography, [e-journal]. 2021. 28 (3). P. 348–360. https://doi.org/10.22449/1573-160X-2021-3-348-360
Bondur V., Dulov V., Kozub V., Murynin A., Yurovskaya M., Yurovsky Y. Validation of the satellite method for measuring spectra of spatially inhomogeneous sea waves // J. Mar. Sci. Eng. 2022. 10. 1510. https://doi.org/10.3390/jmse10101510
Dulov V., Kudryavtsev V., Skiba E. On fetch- and duration-limited wind wave growth: Data and parametric model. // Ocean Modelling. V. 153, September 2020, 101676. https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2020.101676
Krogstad H.E. Conventional analysis of wave measurement arrays. In: Hauser D., Kahma K.K., Krogstad H.E., Lehner S., Monbaliu J., Wyatt L.R. (Eds.), Measuring and Analysing the Directional Spectra of Ocean Waves. Office for Official Publications of the European Communities, 2005. P. 56–71.
Leckler F., Ardhuin F., Peureux C., Benetazzo A., Bergamasco F., Dulov V. Analysis and interpretation of frequency–wavenumber spectra of Young wind waves // J. Phys. Oceanogr. 2015. 45. P. 2484–2496. https://doi.org/10.1175/jpo-d-14-0237.1
Yurovsky Yu.Yu., Dulov V.A. MEMS-based wave buoy: Towards short wind-wave sensing // Ocean Engineering. V. 217. 2020, 108043 (13 p).https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.108043
Yurovsky Y.Y., Kudryavtsev V.N., Grodsky B., Chap-ron S.A. Validation of Doppler Scatterometer Concepts using Measurements from the Black Sea Research Platform // Doppler Oceanography from Space (DOfS), 2018. P. 1–9.https://doi.org/10.1109/DOfS.2018.8587275
Шокуров М.В., Дулов В.А., Скиба Е.В., Смолов В.Е. Ветровые волны в прибрежной зоне Южного берега Крыма – оценка качества моделирования на основе морских натурных измерений // Океанология. 2016. Т. 56. № 2. С. 230–241.