Российские ученые создали новый подход для исследования цветности морских вод в высоких широтах. В своей работе специалисты использовали самолет «Оптик», созданный на базе ТУ-134, чтобы избавиться от проблемы облачности, которая мешает анализировать спутниковые данные. Результаты исследований, поддержанных грантом РНФ, представлены на 29-м Международном симпозиуме по оптике атмосферы и океана.
Сегодня исследователи часто изучают оптические характеристики поверхностного слоя вод Мирового океана при помощи методов дистанционного зондирования. Благодаря ему специалисты могут анализировать температуру воды, количество живых организмов и наличие загрязнений в море или океане. Спутниковые данные являются главными источниками информации для дистанционного зондирования морской поверхности. Однако в высоких широтах, например в Арктике, спутниковые данные приходят с большими погрешностями, что вызвано рядом особенностей региона. Например, получаемые в видимом диапазоне данные спутниковых сканеров цвета океана зачастую недоступны в Арктике из-за частой плотной облачности.
Для получения информации о цвете океана, помимо использования спутниковых данных, геофизики проводят дополнительные исследования, привлекая данные, получаемые морскими судами, платформами и авиацией. В частности, авиационные исследования охватывают большие территории и дают более точные данные по сравнению со спутниковыми наблюдениями. В новой работе ученые из Института оптики атмосферы СО РАН (Томск), Института океанологии РАН (Москва) и Московского физико-технического института (МФТИ) использовали уникальный самолет-лабораторию «Оптик» на базе ТУ-134 для зондирования водной поверхности Карского моря осенью 2022 года. Одновременно с авиационными исследованиями ученые получали данные измерений разных параметров морской воды с научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш».
«Самолет-лаборатория “Оптик” на базе ТУ-134 за счет наличия у него в нижней части оптических люков позволяет размещать значительный набор научно-исследовательского оборудования для зондирования водной поверхности и вести зондирование как пассивными, так и активными методами», — рассказывает Георгий Ивлев, начальник отряда летной экспедиции, научный сотрудник ИОА СО РАН.
Фото. Самолет-лаборатория «Оптик» на базе ТУ-134. Автор: Сергей Белан, ИОА СО РАН
Фото. Оптические люки. Автор: Сергей Белан, ИОА СО РАН
Фото. Научная начинка салона самолета-лаборатории «Оптик». Автор: Сергей Белан, ИОА СО РАН
В результате исследований ученые разработали новый метод (формулу) расчета значений коэффициента отражения морской воды при сопоставлении синхронно полученных данных с научного самолета-лаборатории и данных, полученных с корабля. Расчеты показали, что данные хорошо сходятся друг с другом: относительная погрешность составила всего 7%, что соответствует сложившейся международной практике радиометрических измерений. При этом работы проводили в условиях переменной облачности, которая не позволила получить пригодные для анализа данные спутниковых сканеров цвета. Применение формулы, разработанной учеными, позволяет определять цвет водной толщи с самолета, что дает новую информацию о биопродуктивности вод арктических регионов, а также будет полезно для исследований климатических изменениях, происходящих в Арктике.
«В дальнейшем мы планируем настроить новый метод без использования данных судовых измерений. Это позволит существенно увеличить массив получаемых данных вдоль всей части маршрута самолета, находящейся под облаками», — сообщает Дмитрий Глуховец, руководитель лаборатории оптики океана Института океанологии РАН, доцент кафедры термогидромеханики океана МФТИ.
Институт океанологии РАН — базовая организация кафедры термогидромеханики океана ФАКТ МФТИ. Студенты кафедры изучают физическую океанографию, современные геофизические исследования океана, лабораторное моделирование, занимаются оптикой океана и машинным обучением, участвуют в проекте «Плавучий университет». Прийти на кафедру можно и после поступления в магистратуру или аспирантуру ФАКТ МФТИ.
