Сопоставление спутниковых спектров коэффициента яркости прибрежных и открытых вод Черного моря со спутниковыми данными

В настоящей работе рассматриваются натурные данные коэффициента яркости, полученные в 106 рейсе НИС «Профессор Водяницкий» по северо-восточной части Черного моря (18.04 – 13.05.2019). Измерениями была охвачена акватория Черного моря севернее 46 параллели и восточнее 32 градуса в.д., а также Керченский пролив и прилегающая к нему часть Азовского моря. Измерения проводились судовым спектрофотометром, разработанным отделом оптики и биофизики моря Морского гидрофизического института. Он позволяет определить безразмерный коэффициент яркости толщи воды, для сопоставления со спутниковыми данными последние умножались на pi.
За время рейса насчитывалось 11 безоблачных дней, когда были получены спутниковые данные хорошего качества. Спутниковые данные, использованные в работе, получены спутниковыми сканерами MODIS Aqua/Terra и Sentinel. Для сопоставления с натурными данными использованы данные MODIS о коэффициенте яркости Rrs (Level 2), а также данные Sentinel-2 с применением атмосферной коррекции ACOLITE, C2RCC и Sen2Cor.
При обработке натурных и спутниковых данных аналогично работе [1] выделялись следующие регионы Черного моря: 1 - прибрежные воды Южного берега Крыма (ЮБК), 2 – прибрежные воды Кавказа (К), 3 – северо-западный шельф (СЗШ), 4 – воды открытого моря (ОМ), 5 – Керченский пролив (КП). Для этих регионов получены следующие значения коэффициентов яркости. Для СЗШ (хотя в данной области получено всего 8 измерений вследствие неблагоприятных погодных условий) получены самые низкие значения коэффициента яркости, достигающие в максимуме, на длине волны 485 нм, величин около 1%. Для ЮБК и ОМ получены значения коэффициента яркости от 1 до 2 %, причем форма спектра не изменялась, максимальные значения наблюдались на длинах волн 485 нм. Эффективная длина волны спектра коэффициента яркости (КЯ), как и на СЗШ, составляла 497 нм.
В прибрежных водах Кавказа был зарегистрирован плюм, обусловленный речным стоком. В нем изменялась форма спектра КЯ, максимум смещался в сторону длинных волн, эффективная длина волны составляла 510 нм, значения в максимуме – 5.8 %.
Оптические свойства вод Керченского пролива значительно отличались от Черного моря. Максимум КЯ наблюдался на длинах волн около 540 нм и составлял около 6%. Наибольшие значения наблюдались в самом проливе и снижались как в сторону Черного, так и в сторону Азовского моря, что скорее всего обусловлено активной хозяйственной деятельностью в проливе (строительство, дночерпательные работы) и поступающими при этом значительными количествами взвеси. Кроме того, при продвижении через пролив наблюдалось изменение формы спектра КЯ, показывающее изменение вкладов основных оптически активных веществ в КЯ.
Проведенное сравнение с данными дистанционного зондирования показывает различную степень соответствия в зависимости от региона. Для открытой части моря наблюдается в целом хорошее соответствие между натурными и спутниковыми данными при применении коррекции. Для прибрежных вод применение алгоритма дополнительной коррекции позволяет избежать эффектов береговой засветки.

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме 0827-2019-0002 «Оперативная океанология».