Сравнительный анализ сплоченности ледяного покрова, полученной по данным пассивного микроволнового зондирования, с данными судовых наблюдений

Устойчивый ледяной покров, характеризующийся высокой сезонной и межгодовой изменчивостью, ежегодно формируется на акватории морей Российской Арктики под действием суровых климатических условий, типичных для полярных регионов. Данные дистанционного зондирования Земли и судовых ледовых наблюдений являются важнейшими источниками информации о ледяном покрове. Ежедневные спутниковые изображения обеспечивают данные о ледяном покрове на всей акватории Северного Ледовитого океана, но позволяют определить ограниченный набор параметров. Данные специальных судовых наблюдений нерегулярны, но содержат подробнейшую информацию о важных характеристиках ледяного покрова: сплоченности льда, толщины, торосистости, разрушенности и т.д. (Т. А. Алексеева, С.В. Фролов., 2012)
Данные пассивного микроволнового зондирования (SSMR, SSM/I и т.д) покрывают всю территорию Арктики с октября 1978 г. В связи с тем, что эти данные широко используются для оценки межгодовой изменчивости ледяного покрова, большое внимание уделяется их валидации и разработке различных алгоритмов для восстановления сплоченности и других параметров ледяного покрова.
Для сравнения были использованы SSM/I, AMSR-E и SSMIS снимки с информацией по общей сплоченности, рассчитанной по алгоритмам NASA Team, ASI и отечественному алгоритму VASIA2 (Тихонов и др., 2016). При сравнении спутниковых изображений с судовыми данными, полученными в ходе 15 научных экспедиций в районе Баренцева, Карского, Лаптевых и Восточно-Сибирского морей были выявлены существенные различия. Наиболее ярко выраженные различия наблюдаются в районе кромки льда, они обуславливают погрешности в оценке общей сплоченности и ледовитости, что затрудняет их использование в решении практических и научных задач. В целом методы дистанционного зондирования недооценивают реальную сплоченность ледяного покрова: средняя ошибка составляет порядка 10%, как в летний, так и в зимний периоды. Статистический анализ сравнения двух источников информации проведен для различных градаций сплоченности, отдельно для зимнего и летнего сезонов, для сплоченности с учетом и без учета начальных видов льда.
В летний период в районе редких льдов данные, полученные по алгоритмам, завышают общую сплоченность на 0,5-1 балл, в сплоченных - занижают, в среднем, на 2 балла. При вычитании из общей сплоченности, определенной с борта судна, начальных льдов средняя ошибка понижается до -3.4%. Зимой в редких льдах данные алгоритмов переоценивают общую сплоченность на 1-2 балла, а в сплоченных льдах разница составляет 2 балла, также как и в летний период. Начальные льды в зимний период лучше определяются методами дистанционного зондирования, чем в летний период, и, следовательно, их вычитание из общей сплоченности не приводит к уменьшению средней ошибки.
В летний период наибольшее влияние на определение сплоченности по данным пассивного микроволнового зондирования оказывает разрушенность ледяного покрова. В данной работе приводится зависимость разницы межу сплоченностью, определенной по спутниковым снимкам от стадии разрушенности.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение №14.616.21.0078 (RFMEFI61617X0078).