Использование спутниковой информации для обнаружения стамух в Каспийском море

Каспийское море относится к морям с сезонным ледяным покровом, который отличается своей пространственно-временной изменчивостью. В северной части моря лёд появляется ежегодно, продолжительность ледового периода зависит от степени суровости конкретной зимы. Обычно ледяной покров держится от 2 до 5 месяцев. Важной отличительной особенностью ледового режима моря, является то, что под совместным влиянием гидрометеорологических и динамических факторов создаются условия для возникновения в ледяном покрове сил, способствующих интенсивному дрейфу льда, его торошению, наслоению и сжатию, что в совокупности с мелководностью Северного Каспия приводит к воздействию всторошенного льда на грунт морского дна, в результате чего образуются стамухи.
Стамухой называется ледяное торосистое образование, внедренное в грунт морского дна. Стамухи широко распространены в северной части Каспийского моря. Образование стамух происходит на протяжении всего ледового сезона. Существенной особенностью этих ледяных образований в данном регионе являются небольшие размеры подводной части (киля) стамухи, ограниченные глубиной моря, по сравнению с большой надводной частью (парусом).
В настоящее время, одним из основных источников получения оперативной информации о состоянии ледяного покрова в зимний период на всей акватории Каспийского моря являются спутниковые данные. В ФГБУ “НИЦ “Планета” долгое время ведется ежегодный спутниковый мониторинг ледовой обстановки, с использованием данных наземных метеорологический станций, расположенных на побережье Северного Каспия. Для осуществления наблюдений в основном используется информация в видимом и инфракрасном диапазонах, получаемая, как с Российских космических аппаратов: «Метеор-М» №2, «Канопус-В», «Ресурс-П» №1 и «Ресурс-П» №2, так и с зарубежных: Landsat-8, спутники серии EOS (Aqua, Terra), NOAA, а также радиолокационные данные КА «Sentinel-1A», с установленным на борту радиолокатором с синтезированной апертурой, информация с которого не зависит от погодных условий и времени суток.
Технология оперативного картирования и мониторинга ледяного покрова по спутниковым данным сочетает в себе автоматизированные и интерактивные процессы обработки данных ИСЗ. В результате создается карта-схема ледовой обстановки в растровом (.JPG, .PNG, .GIF и др.) и в векторном (SIGRID-3) форматах, который является рекомендованным международным средством представления и отображения ледовой информации. Кроме того, в процессе определения, по информации со спутника, о распределении ледяного покрова в Каспийском море, его сплоченности, возрастных характеристиках отмечаются такие опасные ледовые образования, как стамухи и зоны значительного торошения, в которых, как правило, и образуется подавляющее число стамух.
Наиболее надежным и точным способом обнаружения стамух является интерпретация и анализ изображений ИСЗ опытным ледовым экспертом, который при дешифрировании учитывает различные особенности ледового режима, метеорологические, гидрологические и другие особенности моря.
Для предварительного обнаружения крупных стамух и определения их координат, используется информация видимых и ИК-каналов спутников серии EOS (Aqua, Terra) и космических аппаратов (КА) Noaa, а также ИСЗ «Метеор-М» №2. Применяется метод сравнения разновременных спутниковых изображений. Выполняется комплексирование спутниковой информации различных спектральных диапазонов в многофункциональной программной среде, после чего возможно выделить стамухи на снимках, по таким характеристикам, как: а) «водяная тень», образующаяся на подветренной стороне стамухи, меняет свое местоположение при смене направления ветра; б) постоянное географическое положение относительно непрерывно находящегося в движении дрейфующего льда, дрейф которого зависит от скорости и направления ветра.
После предварительной оценки районов с отмеченными ледовыми образованиями, для более детального изучения параметров стамух, используется информация более высокого разрешения. Для этого, в основном, применяются данные спутников «Метеор-М» №2 (КМСС) разрешением 50 м и 100 м, Landsat-8 (OLI) разрешение 15 м и радиолокатора «Sentinel-1A» (SAR-C) разрешением 5×20 м. Спутниковые данные с космических аппаратов «Канопус-В», «Ресурс-П» №1, №2 носят эпизодический характер для акватории Северного Каспия, но если удается получить такое изображение, то по нему можно детально изучить параметры стамухи, вплоть до визуальной оценки расположения паруса. Спутниковые изображения, с данных космических аппаратов, интегрируются в геоинформационную систему, где потом, при помощи программных средств, определяются характеристики каждой обнаруженной стамухи и заносятся в базу данных для дальнейшего анализа. Обычно отмечаются: географические координаты, дата обнаружения, длина и ширина (с припаем, если есть), глубина моря, по вычисленным размерам рассчитывается площадь и проводится оцифровка в отдельный полигон, каждой из стамух.
В настоящее время происходит активизация работ нефтяных компаний России и других государств по разведке и добыче углеводородного сырья в Северном Каспии, которые требуют не только хорошего технического обеспечения, но и научного, так как в последние годы характер ледовых процессов в море существенно изменяется. Современная спутниковая информация позволяет проводить постоянный мониторинг ледяного покрова, отслеживать различные опасные ледовые явления и образования, что является наиболее актуальной задачей применительно к данному региону.