ОЦЕНКА ПРИМЕНИМОСТИ СПУТНИКОВЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ РЕЧНЫХ ВЫНОСОВ В ЮЖНОЙ ЧАСТИ РИЖСКОГО ЗАЛИВА

  • Н. А. Князев Институт космических исследований РАН
DOI 10.29006/1564-2291.JOR-2025.53(3).1
Ключевые слова спутниковый мониторинг, речные выносы, радиолокация, C-SAR Sentinel-1, Лиелупе, Западная Двина (Даугава), Гауя, Рижский залив, Балтийское море

Аннотация

В работе рассматриваются возможности и ограничения идентификации речных выносов в южной части Рижского залива по спутниковым радиолокационным изображениям (РЛИ) за период 2022–2024 гг. Цель исследования – определить, в какой степени радиолокационные данные позволяют выявлять пространственные границы речного плюма и отслеживать его сезонную и межгодовую динамику. Показано, что контраст речного выноса на РЛИ формируется за счет модуляции капиллярной ряби при смешении речной и морской воды, а также наличия поверхностно-активных веществ, подавляющих коротковолновое волнение. Зимой видимость плюма возрастает, поскольку в этот сезон речные воды выносятся в море в виде льда, что хорошо видно на РЛИ. С помощью системы спутникового мониторинга «See the Sea» (STS) были выделены 62 речных плюма для трех рек – Западной Двины (Даугавы), Лиелупе и Гауи. Наибольшая степень выраженности и пространственная протяженность плюмов отмечена у реки Даугава, что связано с ее крупным водосборным бассейном и высокой водностью. Максимальные значения параметров плюма зарегистрированы в 2023 г., особенно у Лиелупе и Гауи, где площадь выноса увеличилась в 2–4 раза по сравнению с 2022 г. Несмотря на общее снижение в 2024 г., показатели остались выше базовых значений. Результаты исследования демонстрируют, что при определенных гидрометеорологических условиях и сезонах речные плюмы могут быть эффективно выявлены на радиолокационных изображениях. Полученные данные позволяют оценить потенциал РЛИ в задачах экологического мониторинга и управления водными ресурсами в прибрежных районах.

Литература


  1. Иванов А. Ю., Хлебников Д. В., Коновалов Б. В., Евтушенко Н. В., Терлеева Н. В. Особенности отображения выносов рек в Черном море в данных дистанционного зондирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 5. С. 191–202. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-5-191-202.

  2. Лаврова О. Ю., Краюшкин Е. В., Соловьев Д. М., Голенко М. Н., Голенко Н. Н., Калашникова Н. А., Демидов А. Н. Влияние ветрового воздействия и гидродинамических процессов на распространение вод Калининградского залива в акватории Балтийского моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 4. С. 76–99.

  3. Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Костяной А. Г. Спутниковые методы выявления и мониторинга зон экологического риска морских акваторий. М.: ИКИ РАН, 2016. 334 с.

  4. Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Уваров И. А., Лупян Е. А. Текущие возможности и опыт использования информационной системы See the Sea для изучения и мониторинга явлений и процессов на морской поверхности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 266–287. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2019-16-3-266-287.

  5. Лупян Е. А., Матвеев А. А., Уваров И. А., Бочарова Т. Ю., Лаврова О. Ю., Митягина М. И. Спутниковый сервис See The Sea – инструмент для изучения процессов и явлений на поверхности океана // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С. 251–261.

  6. Митягина М. И., Лаврова О. Ю. Возможности спутникового радиолокационного наблюдения плюмов речных и лагунных вод в юго-восточной части Балтийского моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 5. С. 288–305. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2024-21-5-288-305.

  7. Cresswell G. R., Tildesley P. C. Detecting tropical river plumes and island wakes with Radarsat // Canadian Journal of Remote Sensing. 2000. Vol. 26. No. 4. P. 267–272. https://doi.org/10.1080/07038992.2000.10874777.

  8. Dierking W., Dall J. Sea-Ice Deformation State From Synthetic Aperture Radar Imagery –Part I: Comparison of C- and L-Band and Different Polarization // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2007. Vol. 45. Iss. 11. P. 3610–3622. https://doi.org/10.1109/TGRS.2007.903711.

  9. Food and agriculture Organization of the United Nations. Irrigation in the countries of the former Soviet unions in figures: report // Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome, 1997. 48 p. https://www.fao.org/4/w6240e/w6240e00.htm.(дата обращения 22.07.2025)

  10. Hessner K., Rubino A., Brandt P., Alpers W. The Rhine outflow plume studied by the analysis of synthetic aperture RADAR data and numerical simulations // J. Physical Oceanography. 2001. Vol. 31. No. 10. P. 3030–3044. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2001)031<3030:TROPSB>2.0.CO;2.

  11. Jay D. A., Pan J., Orton P. M., Horner-Devine A. R. Asymmetry of Columbia River tidal plume fronts // J. Marine Systems. 2009. Vol. 78. No. 3. P. 442–459. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2008.11.015.

  12. Jiang L., Yan X-H., Klemas V. Remote sensing for the identification of coastal plumes: case studies of Delaware Bay // Intern. J. Remote Sensing. 2009. Vol. 30. P. 2033–2048. https://doi.org/10.1080/01431160802549211.

  13. Klemas V. Remote sensing of coastal plumes and ocean fronts: Overview and case study // J. Coastal Research. 2012. Vol. 28. No. 1A. P. 1–7. https://doi.org/10.2112/JCOASTRES-D-11-00025.1.

  14. Krengel F., Bernhofer C., Chalov S., Efimov V., Efimova L., Gorbachova L., Habel M., Helm B., Kruhlov I., Nabyvanets Y., Osadcha N., Osadchyi V., Pluntke T., Reeh T., Terskii P., Karthe D. Challenges for transboundary river management in Eastern Europe – three case studies // DIE ERDE – Journal of the Geographical Society of Berlin. 2018. Vol. 149. No. 2–3. P. 157–172. https://doi.org/10.12854/erde-2018-389.

  15. NASA/GES DISC. Giovanni: Interactive Online Visualization and Analysis Tool // https://giovanni.gsfc.nasa.gov/giovanni/.(дата обращения: 22.07.2025).

  16. Osadchiev A., Yankovsky A. Editorial: River plumes and estuaries // Frontiers in Marine Science. 2022. Vol. 9. https://doi.org/10.3389/fmars.2022.986114.

  17. Sletten M., Marmorino G. O., Donato T. F. An airborne, real aperture radar study of the Chesapeake Bay outflow plume // J. Geophysical Research. 1999. Vol. 104. No. C1. P. 1211–1222. https://doi.org/10.1029/1998JC900034.

  18. Vogelzang J., Ruddick K. G., Moens J. B. On the signatures of river outflow fronts in radar imagery // Intern. J. Remote Sensing. 1997. Vol. 18. P. 3479–3505.

  19. Yurkovskis A., Poikāne R. Biogeochemical, physical and anthropogenic transformations in the Daugava River estuary and plume, and the open Gulf of Riga (Baltic Sea) indicated by major and trace elements // Journal of Marine Systems. Vol. 70. P. 77–96. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2007.03.003.

  20. Zhang X., Twarog E. M., McLaughlin D. J., Sletten M. A., Marmorino G. O., Trump C. L., Allan N. Radar scattering behavior of estuarine outflow plumes // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2004. Vol. 42. No. 2. P. 367–379. https://doi.org/10.1109/TGRS.2003.821056.

  21. Zheng Q., Clemente-Colon P., Yan X.-H. Timothy, Liu W., Huang N. E. Satellite synthetic aperture radar detection of Delaware Bay plumes: Jet-like feature analysis // J. Geophysical Research. 2004. Vol. 109. No. C3. P. C03031.1–C03031.11. https://doi.org/10.1029/2003JC002100.

Опубликован
2025-09-21
Выпуск
Том 53 № 3 (2025): Океанологические исследования
Раздел
Физика океана и климат

Передача авторских прав происходит на основании лицензионного договора между Автором и Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН)