Объективная кластеризация спектров коэффициентов яркости как предпосылка несмещенности оценок био-оптических характеристик вод на динамически активных акваториях

Стандартные алгоритмы спутниковых оценок био-оптических характеристик вод океана опираются на гипотезу Case I / Case II waters. Она допускает определение хлорофилла по форме спектра коэффициента яркости Rrs в открытом океане, поскольку этот пигмент принадлежит фитопланктону как единственному источнику оптически-значимых составляющих морской воды вдали от источников аллохтонных примесей. Недавние исследования в зоне схождения Бразильского и Мальвинского (ЗСБМ) течений в ЮЗ Атлантике вывили чрезмерную смещенность спутниковых оценок хлорофилла, найденных посредством стандартного алгоритма (Karabashev, Evdoshenko, 2018).
Объективная кластеризация спектров Rrs по длине волны их максимумов и длинам волн минимумов Rrs в пиках поглощения света пигментами фитопланктона показала, что они прямо влияют на форму спектров Rrs там, где взаимодействие течений порождает мезомасштабные неоднородности свойств среды. В результате спектры Rrs оказываются намного разнообразнее по своей форме по сравнению с ситуацией, соответствующей указанной гипотезе.
Особенность кластеризации в том, что она выполнялась попиксельно с помощью логических сумм неравенств спектрально-смежных оценок Rrs. Типизация спектров статистическими методами неэффективна из-за относительной малости пигментных минимумов Rrs. Кластеризация спектров ЗСБМ выполнена с использованием 10 декабрьских изображений тест-площадки в ЗСБМ с 2002 по 2014 гг. (сенсор MODIS A) и выявила две противоречивые особенности: 1) нередкая перемежаемость пикселей со спектрами разных типов в пространстве и 2) не менее частое появление областей, занятых пикселями со спектрами одного и того же типа (спектральная однородность). Спектрально-однородные области обычно совпадают c элементами мезомасштабных вихрей, струй и других структур на изображениях тест-площадки в полях Rrs(555) и ТПО. Распространенность тех или иных спектральных кластеров подвержена заметной межгодовой изменчивости. Главный результат состоит в том, что пигментные минимумы в коротковолновой области видимого спектра бывают сравнимы по амплитуде с ослаблением коротковолновых Rrs продуктами жизнедеятельности морской биоты ("желтым веществом"). Эти обстоятельства могут быть причиной несовершенства алгоритмов, основанных на вышеназванной гипотезе, т.к. она игнорирует существенные отличия стойкости фитопланктона и "желтого вещества".
Литература
Genrik S. Karabashev *, Marina A. Evdoshenko. 2018. Narrowband shortwave minima of multispectral reflectance as indication of algal blooms associated with the mesoscale variability in the Brazil-Malvinas Confluence. // Oceanologia, V. 60, pp. 527-543.