Определение характеристик плюмов рек Терек и Сулак на основе спутниковых данных и измерений in-situ

В докладе представлены результаты определение характеристик плюмов рек Терек и Сулак на основе спутниковых данных и измерений in-situ. Следует отметить, что для плюмов этих рек ранее подобные исследования никем не проводились.
Натурные измерения были проведены в начале июня 2022 г. с маломерного судна в приустьевых зонах рек Терек и Сулак, впадающих в Каспийское море. При проведении измерений in-situ использовалось следующее оборудование: высокоточный CTD-зонд, оснащенный дополнительным измерителем мутности, портативный турбидиметр (мутномер), позволяющий определять мутность воды в первых десятках сантиметров (0,10-0,15 м). На тех же станциях зондирования отбирались пробы морской воды в приповерхностном слое для оценки концентрации взвешенного вещества весовым методом. Пробы были также использованы для определения количественного минерального состава взвеси методом рентгенофазного анализа. В качестве спутниковых данных использовались данные оптических сенсоров MSI Sentinel-2A; -2B; OLI Landsat-8, OLI-2 Landsat-9. По спутниковым данным строились следующие продукты: цветосинтезированное изображение в естественных цветах (True Color Image, TCI); температура поверхности моря (Sea Surface Temperature, SST); полное содержание взвешенного вещества (Total Suspended Matter, TSM); концентрация взвешенного вещества (Suspended Particulate Matter, SPM); мутность (Turbidity, Turb). Для расчета полей мутности и концентрации взвешенного вещества по спутниковым данным использовались алгоритмы C2RCC и реализованные и доступные в программном комплексе ACOLITE алгоритмы Nechad 2016 и Dogliotti.
Были получены следующие результаты:
Определена изменчивость положения границ плюмов в период с 31 мая по 12 июня. Решение данной задачи было вызвано тем, что на момент проведения натурных измерений не было безоблачных изображений. На основе анализа спутниковых данных выявлено, что положение границы плюма р. Терек не сильно менялось в данный период, что позволило использовать для верификации спутниковых данных результаты натурных измерений, полученных в предыдущий день. Граница плюма р. Сулак достаточно сильно менялась в этот период, что затрудняло сравнение данных спутникового зондирования с измерениями in-situ.
Значения мутности, полученные с помощью портативного турбидиметра и определенные по спутниковым данным с использованием алгоритма Dogliotti для р. Терек, аппроксимировались линейной функцией с коэффициентом достоверности аппроксимации R2=0,97. Такие же данные для р. Сулак также аппроксимировались линейной функцией, но R2 ,был не выше 0,7 как для алгоритма Dogliotti, так и для алгоритма Nechad 2016.
Результаты рентгенофазового анализа показали, что взвесь рек Терек и Сулак состоит из минералов, которые были поделены на 3 группы: безводные силикаты и алюмосиликаты, глинистые и карбонатные минералы. В виде истинных растворов минералы различных групп могут переноситься на разные расстояния от устья реки. Было проведено исследование зависимости мутности от минерального состава. Получено, что в пробах с высокой мутностью отмечается большое количество безводных алюмосиликатов. При уменьшении мутности проб наряду с валовым уменьшением массы взвешенного вещества отмечается рост относительного количества глинистого материала. Эта зависимость проявлена как для данных, полученных in-situ, так и для значений мутности, установленных по данным спутника.
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, грант 19- 77-20060. Обработка и анализ спутниковых данных проводились с использованием возможностей Центра коллективного пользования «ИКИ-мониторинг», развитие которой осуществляется в рамках темы «Мониторинг» (госрегистрация № 122042500031-8).