Возможности геостационарного спутникового радиометра GOCI-II для изучения субмезомасштабных вихрей, переносящих воды реки Туманная

Субмезомасштабные вихри, формирующиеся при распространении вод реки Туманная в залив Петра Великого, играют важную роль в переносе биогеохимических характеристик, однако их наблюдение по данным солнечно-синхронизированных спутников ограничено низкой временной частотой съёмки. В работе рассмотрены возможности геостационарного мультиспектрального радиометра GOCI-II (спутник GK-2B) для изучения таких вихрей.
Радиометр GOCI-II имеет 12 спектральных каналов в диапазоне 390–865 нм и на исследуемой акватории позволяет получать до 10 снимков в сутки с 1-часовым интервалом в светлое время суток с пространственным разрешением около 250 метров на фиксированной географической сетке. Для восстановления поля течений применялся метод максимальной кросс-корреляции (MCC) к последовательным изображениям концентрации хлорофилла-а с часовым интервалом. Данные характеристики расширяют возможности применения MCC для оценки скоростей поверхностных течений по сравнению с сериями снимков, получаемых со спутников на солнечно-синхронизированных орбитах, а также позволяют получить максимально полный набор данных для сравнения с подспутниковыми измерениями.
В работе проведён сравнительный анализ по согласованности пространственной структуры поля хлорофилла-а и восстановлению поля течений в вихреподобных структурах при распространении рассматриваемых субмезомасштабных вихрей между геостационарным спутниковым радиометром GOCI-II и солнечно-синхронизированными радиометрами серий MODIS, VIIRS, OLCI, SGLI при сопоставимых условиях съёмки. В качестве подспутниковых данных использованы данные проточных измерений флуоресценции хлорофилла-а, полученных в 89-м рейсе НИС «Профессор Гагаринский» 9 октября 2024 года.
Показано, что радиометр GOCI-II позволил более точно воспроизвести пространственную структуру поля хлорофилла-а вдоль трека судовых измерений через структуру субмезомасштабных вихрей (R² = 0.76, RMSE = 0.02), по сравнению с данными радиометров на солнечно-синхронизированной орбите (наилучший результат у MODIS-Aqua с R² = 0.69 и RMSE = 0.022). При этом RMSE рассчитывалась как остаточное среднеквадратичное отклонение точек от линии региональной регрессии «спутниковая оценка — судовое значение», что характеризует разброс данных относительно наблюдаемой структуры, а не абсолютную точность спутникового продукта.
Кроме этого, по данным GOCI-II вихревая структура поля течений воспроизводится более детально и с меньшим количеством артефактов, что связано с часовой частотой съёмки на фиксированной географической сетке и, соответственно, с меньшим временным разрывом между последовательными снимками, используемыми в кросс-корреляционном анализе. Это также согласуется с отмеченной выше более высокой согласованностью спутниковых оценок хлорофилла-а с судовыми данными для GOCI-II.
Полученные результаты показывают, что данные GOCI-II могут быть использованы для более детального восстановления полей течений и пространственной структуры хлорофилла-а в субмезомасштабных вихрях, переносящих воды реки Туманная.
Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда № 25-77-00044, https://rscf.ru/project/25-77-00044/