Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Океанологическая интерпретация радиолокационных и оптических изображений морей и внутренних водоемов

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Океанологическая интерпретация радиолокационных и оптических изображений морей и внутренних водоемов"

о

од

На правах рукописи

СЕМЕНОВ Сергей Сергеевич

ОКЕАНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ И ОПТИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ МОРЕЙ И ВНУТРЕННИХ ВОДОЕМОВ

11.00.08 - океанология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва 1996

Работа выполнена в Институте космических исследований РАН с использованием результатов, полученных в период работы автора в Институте водных проблем АН СССР.

Научный руководитель:

доктор географических наук Г.Ф. Красножон (НКЦ "Каспий" РАН)

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор В.Р. Фукс (СПб ГУ), кандидат географических наук В.Н. Кочиков (ВНИРО)

Ведущая организация: Институт океанологии РАН

Защита диссертации состоится часов на

заседании диссертационного совета Д-053.05.30 в Московском государственном университете им. М. В Ломоносова по адресу: 119899, Москва, ГСП-3, Воробьевы горы, МГУ, географический факультет, 18-й этаж, ауд. 1801

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ на 21 этаже.

Автореферат разослан жМ. 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат географических наук

С.Ф. Алексеева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

сАктуальность работы определяется тем, что использование космической съемки (как оптической, так и радиолокационной) позволяет принципиально новыми методами решить проблему синхронности исследований на больших акваториях, существенно сократить сроки выполнения работ и получить при этом большую экономию средств при высокой достоверности результатов в широком спектре изучаемых явлений.

Щелью ¡¡айоти является обобщение результатов, как опубликованных, так и неопубликованных, полученных автором за 20 лет по следующим тематическим направлениям: в исследование внутренних водоемов с помощью аэрокосмической фотосъемки;

•> организация многолетних подспутниковых океанологических наблюдений;

® исследование процессов в океане с помощью радиолокационной (РЛ) съемки высокого разрешения с космических и авиационных носителей для систематизации результатов исследований и демонстрации эффективности предлагаемых методов и приемов в практике океанологических исследований с применением дистанционных средств.

Сформулированной целью определяются основные Зада1н ¡гавоты:

1. Изложить в сжатом вице разработанные и внедренные в практику методические основы дешифрирования и океанологической интерпретации космических снимков водных объектов и устьев рек в ИК- и видимом диапазонах спектра; на' конкретных примерах показать эффективность использованной космической фотосъемки (КФС) для исследования внутренних водоемов и устьев рек; представить основные научные результаты исследования Северного Каспия и устьев Волги, Урала и Терека с помощью КФС. I. Изложить -разработанные автором методические основы контактных пбДспутниковых- исследований водных объектов и океана и определить требования к .пирологическим полигонам при работе с аппаратурой ДЗ, а также сформулировать современную концепцию исследования открытого моря средствами дистанциоиного зондированйя (ДЗ) из космоса. I. Проанализировать элементы естественной динамической структуры атмосферы и океана, выделяемые на ИК-, ТВ-, сканерных и РЛ-

снимках различного разрешения; систематизировать и закрепить опыт океанологической интерпретации РЛ-снимков океана высокого разрешения для изучения внутренних волн, течений, гидрологических фронтов, вихрей, параметров ветрового волнения, рельефа дна на мелководьях; получить такие данные об этих процессах, которые нельзя зафиксировать при исследованиях традиционными методами, а именно: параметры внутренних волн (ВВ) океана в границах снимка 45x45 км, положение гидрологических фронтов и границ течений, характеристики полей ветровых волн и зыби, циркуляций Ленгмюра, ледовой обстановки, внутренних волн и конвективных ячеек в атмосфере, морских загрязнений нефтепродуктами и др.

91ау1нал побнЗт ^аёоты определяется использованием дистанционных методов зондирования водных объектов и океана, которые обладают высокой эффективностью как в экономическом, так и в оперативном плане, позволяя получать мгновенную картину состояния больших акваторий в нужный момент с минимальными затратами времени и средств на съемку единицы площади.

*1Цакшп1ес1ш1 увииостъ ¡юбошы состоит в реальном внедрении и практику научных исследований методов океанологической интерпретации и дешифрирования материалов ДЗ в оптическом и сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазонах для изучения аквато}. ш Северного Каспия, устьев рек Волги, Урала и Терека, а тиклее процессов в океане (внугренние волны, течения, гидрологические фронты и др.) и организации подспутниковых измерений гидрофизических параметров с помощью штатных и экспериментальных приборов.

За 20-летний период автором разработаны методы океанологической интерпретации дешифрирования оптических и РЛ-изображений водных объектов и процессов И океане, которые применены в работе над снимками.

91а Защиту (ыпаашел следующие основные результаты:

1. Методика дешифрирования и океанологической интерпретации К.ФС внутренних водоемов и устьев рек и полученные на ее основе схемы устьев рек Волги, Урала и Терека.

2. Методика и рекомендации по организации и проведению подспутниковых экспериментов на морях с целью обеспечения контактных измерений для калибровки и интерпретации маг-н^алсв ДЗ ь оггг'.ьсс.сг.м и СВЧ-диапазонах; современная концепция исследования океана средствами ДЗ из космоса.

3. Результаты анализа элементов естественной динамической структуры атмосферы и океана, выделяемых на ИК-, ТВ-,, сканерных и РЛ-снимках различного разрешения, а также методика и материалы океанологической интерпретации РЛ-съемок высокого разрешения различных процессов и явлений в океане ("Космос-1870" и "Алмаз-Г), показавшие возможность исследования внутренних волн, гидрологических фронтов, параметров ветровых волн, течений, донного рельефа.а также внутренних волн и конвективных ячеек в атмосфере по их проявлениям на поверхности океана в поле приводного ветра и полученные новые данные об их количественных характеристиках в изучаемых районах.

с/Ы^ойауия !>а(шты. Материалы Исследований докладывались на Международном семинаре .социалистических.. стран по дистанционному зондировании) Земли из космоса в августе 1979 г. в г. Валдае (3], -йа конференциях РСЖ8ЕС'94 в м$р*е 1994 г. в, Мельбурне [10}, Осеапо1о§у'94 (также в марте 1994 т.) в Брайтоне [11] и ЮАНББ'РЗ во Флоренции[13]; /М^'-"';'- , <

ШдйлиЬяфяЫ. Материалы диссертации опубликованы в работах [1,2,4-9,121.

Са^йщф* а обът раёоты. Диссертация имеет общий объем 117 страниц книжной верстки, состоит из введения, четырех глав и заключения и включает в себя 86 страниц текста, 27 рисунков, 1 таблицы и список литературы из 123 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

¡Во Шдвнмн даны общая характеристика работы и обоснование исгуальносги темы, обозначейЦ цели и задачи работы.

■38 мрво4 1Л4&$ В рамках- освещения состояния изученности юпроса представлен! , обзор работ по исследованию океана и шутренних водоемов с помощью оптических и радиолокационных :редств и ставятся задачи океанологических исследований. ' •

В этой главе сформулированы задачи, решаемые при !сследовании внутренних водоемов и океана с помощью оптических,

сканерных и PJl-средств из космоса, а также изложена современная концепция исследования океана этими средствами.

Состояние цзученностц вопроса. В конце 1970-х гг. в работе [4) нами была сделана попытка разработать методическую основу использования данных космической фотосъемки для исследования крупных водных объектов.

Вопросами исследования водных объектов средствами ДЗ занимались Ю.Ф. Книжников, В.И. Кравцова, Т.Г. Сваткова, (МГУ). Г.Ф. Красножон, Ю.Л. Объедков, В.П. Салтанкин, Р.ГДжамалов, И.С. Зекцер (ИВП РАН) и др.

Исследованиям океана средствами ДЗ посвящены работы К.Н. Федорова, А.И. Гинзбург, В.Н. Пелевина, C.B. Переслегина (ИО РАН), В.Р. Фукса (СПбГУ), Б.А. Нелепо, Г.А. Гришина, Г.К. KoiiaraeBa. Ю.М. Куфтаркова, RH. Кудрявцева (МГИ АНУ), Ю.П. Киенко (ГЦ "Природа") и др.

В СПбО ГОИНа радиолокатор с синтезированной апертурой (РСА) в своих исследованиях использовали C.B. Викторов, В.В. Драбкин, В.Ю. Лобанов, М.Д. Фокина, В.М. Смоляницкий.

В ААНИИ вопросам применения средств ДЗ работы посвятили В.Ю. Александров, P.A. Балакин, Н.К. Бушуев, B.C. Лощинов.

В Глав центре "Океан",, изучением температуры поверхности (ТПО) океана с помощь^.,средств ДЗ занимались Г.С. Моисеенко, М.Б. Кузнецов и др.:,. : . . ; V ■ ■

Дистанцицнное; РЛ^-зондйро'вание процессов в океане и процессов взаимодействия океана и атмосферы основано на измерении вариаций: собственного и рассеянного излучения морской поверхности (МП). ..;., :•. '. •'.••••',"/.••

Сейчас уместно' говорить о появлении нового метода, знаменующего качественный скачок в изучении жеана и атмосферы - радиогидрофизики.

Особое значение радиогидрофизика приобретает с использованием аэрокосмических средств-носителей аппаратуры ДЗ. Пояиляется возможность изучения на глобальном уровне динамических процессов в системе океан-атмосфера, изучения ее как единой динамической системы.

Значительные успехи, достигнутые и разработке радиофизических средств ДЗ поверхности океана, сделали возможным их использование для изучения океанографических процессов в водных массах на основе их проявления на. морской поверхности.

Исследованиями в этой области известен B.C. Эткин со своими учениками (М.Г. Булатов, К.Ц. Литовченко, М.Д. Раев, Е.И. Скворцов, A.B. Смирнов, Ю.Г. Трохимовский, ИКИ РАН).

В ТОЙ ДВО РАН вопросами применения средств ДЗ занимается Л.М. Мнтник.

С развитием космического мониторинга поверхности океана появилась также возможность разделения наблюдаемых возмущений на МП внутриокеанического и атмосферного происхождения. Было реализовано несколько исследовательских программ при использовании РЛС в сочетании с непосредственными измерениями с кораблей или платформ и буев.

Подспутниковыми наблюдениями для калибровки и интерпретации РЛ-изображений с помощью специальных приборов занимались в совместных экспериментах с ИКИ РАН В.Т. Пака со своими сотрудниками (В.Н. Набатов, В.В. Нарожный, А.Б. Шмагин и др., АО ИО РАН), В.Б. Большаков, А.Ф. Семенченко, Г.Ю. Народницкий (НПО "Метрология", г. Харьков) и др.

Вопросам изучения внутренних волн с помощью средств ДЗ посвятили работы J.R. Apel, С. Rufenach, С. Smith, E.S. Kasischke, D.R. Lyzenga, R.A. Shuchman, C.C. Wackerman, L.-L. Fu, B. Holt, F.I. Gonzales, донного рельефа — W. Alpers, I. Hennings, ветрового волнения — W. Alpers, течений — L.I. Moskovitz, C.L. Rufenach, R.A. Shuchman, D.R. Lyzenga и др.

Методические основы и объекты исследования. Известно, что рассеивающие свойства МП зависят от динамики поверхностного волнения. Ветровое волнение представляет собой основной фон, на котором происходит рассеяние радиосигналов. Гидро- и аэродинамические возмущения рассеяния хорошо видны на двумерных распределениях сечения РЛ-рассеяния — РЛ-изображениях морской поверхности.

В ИКИ РАН, в отделе космических исследований Земли как экологической системы, разработана методическая основа использования РЛ-изображений для изучения различных классов явлений в океане.

В качестве такой основы служит объединение электродинамических моделей рассеяния РЛ-сигналов МП с гидрофизическими моделями на основе накопленного опыта изучения рассматриваемых районов с применением навигационных батиметрических карт. Использованный подход позволил обеспечить успешную интерпретацию различных классов явлений на снимках.

На состояние МП влияют процессы, происходящие на глубине. Для случая мелкой воды могут быть выделены три основных механизма, первый из которых связан с изменением длины волны и направления распространения поверхностных волн при вступлении их в прибрежные области, второй - с распространением поверхностных волн над исоднородносчями рельефа и третий — с сильными течениями нал особенностям!! рельефа дна при глубине акватории ло 50 м.

Поверхностные проявления при глубине акватории -200 м и более обусловлены взаимодействием течений с такими особенностями рельефа дна, как подводные горы и банки, границы шельфа и континентального склона, глубоководные желоба.

При этом регистрируются два основных типа структурных особенностей: проявления в виде чередующихся полос (волн масштаба 400<Л<5000 м) и одиночных полос-границ. Обособление PJl-образований на изображениях разных акваторий связано с локальными различиями в батиметрии дна и ветровом режиме, проявляющихся на PJl-изображениях в наборе синтетических форм РЛ-контраста МП, контрасте и густоте расчленения различных проявлений. Эти признаки, создающие своеобразный РЛ-образ акватории, могут быть положены в основу типизации различных классов явлений.

Знание этих механизмов дает методическую основу для использования РЛ-средств при изучении поверхностных проявлений внутренних волн (ППВВ), рельефа дна, течений и гидрологических фронтов.

Поверхностные проявления внутриокеанических явлений были обнаружены на большом числе снимков, полученных различными средствами ДЗ.

Большой вклад в исследование явлений на поверхности океана внесли A.C. Монин и В.П. Красицкий, посвятив этим вопросам свою монографию.

В нашей работе использованы РЛ-изображения, полученные с борта КА "Алмаз-0" (Космос-1870) и "Алмаз-Г.

По материалам РЛ-съемки нами была показана [6-9] возможность изучения с помощью космического РСА: ветрового волнения (энергонесущей компоненты) и зыби; гидрологических фронтов; динамики течений; ППВВ; вихрей и рингов различного масштаба; сликов и нефтяных загрязнений; элементов подводного рельефа; эффекта обтекания типа "подветренных волн"; морских льдов и айсбергов, а также внутренних волн и конвективных ячеек в атмосфере.

В данной главе рассмотрены также задачи, решаемые при исследовании внутренних водоемов, таких, как Каспийское море и Ладожское озеро, с помощью оптических и РЛ-средств из космоса.

Внутренний водоем представляет собой объект комплексного исследования, включающий участки открытой воды (мелководья в границах шельфа и акваторию за изобатой 200 м), а также устьевые участки с неременным затоплением площадей, в значительной мере покрытых расти гслыюстыо.

В устьевых участках рек исследовались: межгодовая изменчивость береговой черты; динамика отмелей и

гидрографической сети; сгонно-нагонные явления; течения; заполнение наносами судового хода; формирование фунтовых отвалов при землечерпании; распределение растительности; динамика недового покрова.

На прибрежных мелководьях, осушках и участках открытой зоды, в том числе с глубинами свыше 200 м, изучались:

• на мелководьях — потоки наносов; сгонно-нагонные явления; динамика выдвижения берега, в т.ч. под влиянием растительности; процессы затопления при подъеме уровня; затопленная гидрографическая сеть;

• на открытой воде предметами исследования были: динамика гидрологических фронтов; изменчивость границ течений; потоки наносов; уточнялись навигационные особенности акватории; изучались поверхностные проявления внутренних волн;

• на акваториях с глубинами свыше 200 м изучались: ветровое волнение; динамика гидрологических фронтов; изменчивость границ течений; ледовый покров; первичная продукция; нефтяные загрязнения;

В океане с помощью средств дистанционного зондирования [сследовались: изменчивость полей ветрового волнения; особенности юверхностных проявлений внутренних волн (ППВВ); динамика идеологических фронтов; изменчивость границ течений; ястределение первичной продукции; динамика ледового покрова; ссоенности распределения нефтяных загрязнений.

Современная концепция исследования океана оптическими редствами и радиолокаторами из космоса состоит в необходимости оисков общей связи различных процессов, наблюдаемых в океане и а его границах, для чего с помощью средств, базирующихся на путнике, самолете (вертолете) и судне, осуществляется запись зучаемых явлений с различной степенью генерализации. Это озволяет обеспечить (после соответствующей обработки материала) осстановление цепочек связей по схеме явление-каскадный процесс-оверхностное проявление и дает возможность изучения океана элько дистанционными средствами, используя зависимости, олученные при таких наблюдениях, в качестве калибровочных.

По существу, эталонные исследования по такой трехъярусном <еме проводятся для того, чтобы полученные при этом данные спользовать для интерпретации массовых исследований, встроенных по одноярусной (КА) схеме.

Обо 6то}?о4 главе рассмотрены океанологические эдепутниковые наблюдения для ' обеспечения интерпретации атериалов космических съемок.

В этой главе дан анализ исследований внутренних водоемов и океана в рамках подспутникового эксперимента; приведены требования к гидрологическим особенностям и положении: полигонов, используемых для отрабоччи средств и методик ДЗ; показаны влияние атмосферных процессов на исследования океана оптическими средствами и радиолокаторами из космоса и учет атмосферных процессов при исследованиях океана оптическими, сканерными и РЛ-средствами из космоса.

При выполнении работ по обеспечению подспутниковых наблюдений автором были сформулированы следующие требования к полигонам для отработки средств и методик ДЗ, которые применялись на практике в ИКИ РАН:

• доступность полигонов для носителей средств ДЗ и возможность использования стационарных навигационных систем, перекрывающих район работ;

• достаточная изменчивость гидрометеорологических элементов, £ т. ч. ветрового режима;

• максимальное число наблюдаемых гидрологических ситуаций, в т. ч.:

— наличие гидрологических фронтов;

— возможность исследования явлений в области апвеллинга;

— близость районов интенсивной генерации внутренних волн;

— наличие максимального перепада глубин;

— возможность работы во внутренних или окраинных морях и I открытом океане.

Районы с указанными характеристиками имеются на Дальнем Востоке. Это — северо-западная часть Японского моря к югу от о. Аскольд; северная часть Охотского моря, а именно, районы к северу от о. Сахалин и к западу от Камчатки; северо-западная часть Тихого океана к юго-востоку от Авачинской бухты, включая Авачинский залив и районы, расположенные мористее; наконец, район Курильских проливов.

Влияние атмосферных процессов на РЛ-изображении. В случае с РЛ-снимками качество изображения (его информативность) зависит от скорости и напраатения ветра, состояния поверхности моря, степени волнения и направления, от которого идет зыбь.

Атмосферные процессы могут оказывать влияние непосредственно на удельное сечение РЛ-рассеяния. Это видно и: известного выражения для удельного сечения РЛ-рассеяния:

а0=а [Г,а,е0 (Тф)], где Г — форма поверхности,

а — угол падения (наблюдения),

е0 — диэлектрическая проницаемость,

Тф — температура поверхности.

Очевидно, что наличие капельной влаги в облаках или полос хождя вызывает появление дополнительных рассеивагелей в поле слученного сигнала и усиление рассеянного сигнала дополнительную засветку).

В нашем случае при работе самолетного локатора в Ки-цтапазоне (Х=2,25 см) кучеподождевые облака создают Пополнительную засветку, поэтому при планировании маршрутов для работы по океану необходимо избегать фронтальной или знугримассовой кучеводождевой облачности.

Влияние атмосферы непосредственно на PJI-изображенпе уменьшается с увеличением длины волны локатора и для КА "Алмаз" (Х.=9,6 см, диапазон S) оно уже практически не ощущается. Косвенно такое влияние все-таки наблюдается через механизм воздействия приводного ветра на морскую поверхность, фиксируемую на РЛ-изображениях.

Следует особо подчеркнуть, что на формирование рассеянного морской поверхностью РЛ-сигнала погодные условия оказывают большое влияние. В ряде случаев зондирование МП с помощью радиолокационной станции (РЛС) в принципе невозможно. Так, при попытках исследования МП с помощью РЛС бокового обзора в штилевую погоду в отсутствие ряби появление информативного сигнала в принципе невозможно.

33 пфетъвА глабв, посвященной изучению внутренних водоемов и устьевых областей рек с помощью космической фотосъемки, рассматривается создание методической основы исследований, а также излагаются результаты изучения Северного Каспия, прибрежных зон и дна с помощью КФС.

На основе дешифрирования материалов космических съемок были разработаны схемы дельт Волги, Урала и Терека. Схемы сопоставлены с топографическими картами и данными о положении береговой линии прошлых лег. Получены новые данные о дельтах рек Волги, Урала и о расположении древних дельт р. Урал, в т. ч. и затопленных.

Показана возможность изучения мезомасштабных вихрей на шельфе и установлены их характеристики в р-не Аграханского п-ова.

В 1973-74 г.г. (Институт водных проблем АН СССР) проводились исследования на формировавшемся новом усгьевом участке Терека.

Новое \сгье Терека начало образовываться в связи с прорывом 6.01.1973 г. 1амПы, отделявшей русло реки в южной части

Аграханского залива от искусственной прорези, сооруженной в 1968 через Аграханский полуостров [1]. Прорезь была сооружена с цель регулирования гидрологического режима устья Терека, главны образом, для предотвращения наводнений.

Анализ результатов проведенных натурных исследовани формирования новой дельты Терека после прорыва дамб* отделявшей прорезь от моря, показал непригодность намеченно! ранее пути борьбы с наводнениями на Нижнем Тереке с помощь: прорези. В результате действия прорези уровень воды в Аграханско заливе резко понизился, залив обмелел, сток через его северную част практически прекратился. В связи с этим вода в заливе лето прогревалась до 30°С и условия для обитания и воспроизводства рыб! существенно ухудшились. Если раньше вся рыба, попавшая Аграханский залив, могла свободно вернуться в реку, то поел прорыва дамбы большие скорости течения и резкие изменени солености на выходе в море стали причиной частой гибели рыбы.

Между тем устья типа Терека (до прорыва дамбы) очен благоприятны с точки зрения биологической продуктивности, так ка они обладают большой зоной (Аграханский залив) с режимом переходным от речного к морскому. Речная вода с биогенным] веществами попадает в море не сразу, а через хорошо прогретое 1 аэрированное мелководье. Анализ показывает, что создани искусственных водоемов подобного переходного типа в устьях ре! несложно, тем более, если для этого можно использовать част! вдольберегового потока наносов. Действуя таким образом, можне искусственно удалить границы переходной зоны от старого устья Конечно, создание таких объекгов - дело конкретной проектирования, но оно вполне осуществимо. В то же время создани« таких "буферных" зон между морем и рекой позволит резко улучшив условия для рыбного хозяйства в устьях зарегулированных рек ( большим отбором речного стока.

$ 1ет(е!?тоЛ главе, посвященной изучению процессов и явлений в океане с помощью анализа изображений его поверхности, к т. ч. РЛ-изображений высокого разрешения, имеется три основных логических блока.

В первом блоке рассмотрены элементы естественной динамической структуры атмосферы и океана, а также загрязнения, выделяемые на спутниковых ИК-, ТВ-, сканерных и РЛ-нлображениях.

Второй блок носвяшен радиолокации морской поверхности с высоким разрешением с КА "Космос-1870" ("Атмат-0") [6].

Здесь показано, что с помощью космического РСА высокого разрешения можно изучать ветровое волнение (энергонесушую

сомпоненту) и зыбь; гидрологические фронты и течения; ППВН 1ихри и ринги различного масштаба; сликовые полосы и сулои юдветренные волны (эффекты обтекания); элементы подводного »ельефа.

Наконец, третий блок посвящен радиолокации морской юверхности с высоким разрешением с КА "Алмаз-1" [7-11]. Этот блок одержит самую новую и поэтому наиболее ценную информацию, обранную в диссертации, по океанологической интерпретации РЛ-иимков высокого разрешения, не имеющих аналогов в мировой [рактике.

Помимо подтверждения выводов, сделанных по материалам бработки данных с КА "Космос-1870", по данным с КА "Алмаз-1" [ами были получены следующие новые результаты океанологической нтерпрстации РЛ-изображсний: пример возбуждения ВВ в озере ыстро движущимся атмосферным возмущением; пример возбуждения 1В от локального источника при обтекании течением подводного снования мыса; характеристики ВВ в ряде новых районов; оложение границ течения при отливе; положение границ стрежня ольфстрима и характеристики подветренных волн; характеристики нутренних волн и конвективных ячеек в атмосфере; подробная едовая обстановка у побережья Антарктиды; выделены циркуляции енгмюра; исследованы вторичные донные формы типа песчаных олн; обнаружены нефтяные загрязнения.

Системное описание снимка в процессе океанологической нтерпретации показано в сокращенном виде на примере северо-эсточной части Ладожского озера (см. рис.)

Условия съемки. В 00 час наблюдалось прохождение теплого ронта, простиравшегося в меридиональном направлении, при этом роизошел поворот ветра вправо (перед фронтом ветер ЮВ, 2-3 м/с, I фронтом в 12.00 — ЮЗ, 4-6 м/с). Центр циклона с минимальным авлением ниже 1000 мб прошел через Скандинавию. На подходе -злодный фронт.

На снимке видно изображение внутренних волн, возбужденных 1 термоклине быстро движущимся атмосферным возмущением. В :рхнем левом углу — о. Валаам с группой островов. Глубины сватории в пределах от 0 до 130-144 м, и районе изобаты 100 м фиксирован цуг ВВ, состоящий ил 5 волн.

Результап,I обработки и обсуждение. В Ладожском озере В В Зычно возбуждаются над границей мелководных и глубоководных пеонов, гак как над впадинами располагается купол холодной воды и 1лее резкий 1ермоклпн здесь находится на меньшей глубине, чем на :лкош)Д1,е. По данным многолетних наблюдений, в это время года в митральной части о ¡ера наблюдается устойчивая стратификация иод, ртнкалыкк' распределение температуры с ре !кнмн градиентами (от

Рис. Внутренние полны (1) на термоклине, вызнанные атмосфсрны; процессами. Северо-восточная часть Ладожского озера. Вит 1386. 26.06.9! г., 04.53.36 GMT, координаты центра 6!° 24' c.i 31° 19' в.д. 2 — острова; 3 — поля гидробионтов.

2-16°С на поверхности до 4°С на глубине 25-30 м) и глубина Ермоклина 15-25 м.

Расстояние между волновыми фронтами (длина волн) составляет 50-500 м, длина волновых фронтов достигает 15 км. Ориентированы элновые фронты в широтном направлении по азимут / 90°.

Данное радиолокационное изображение уникально тем, что это одно из редких изображений ВВ в озере, тем более что сспериментальные исследования последних лет показали >зможность изучения в крупных глубоководных озерах процессов, эоисходящих также в морях и океанах. Исследования ВВ в озерах [ачительно облегчаются из-за отсутствия в пресной воде эффектов, лзанных с соленостью, которыми поэтому можно пренебречь. При [агоприятных условиях - резком термоклине и небольшой глубине о залегания - ВВ, возбуждаемые колебаниями атмосферного вления, могут достигать значительных амплитуд.

Глава завершается краткими выводами по результатам еанологической интерпретации снимков.

Ид $аклю1вннп сформулированы основные результаты ссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработана и внедрена в практику научных исследований ч>ди!Ш океанологической . интерпретации н дешифрирования мических снимков внутренних водоемов, прибрежных мелководий гстьев рек в видимйм и ближнем ИК-диапазонах, позволяющая нтифицировать элементы природных комплексов и проявления |цессов, протекающих во внутренних водоемах.

На основе этой методики с использованием материалов спутниковых наблюдений составлены одни из первых в «ственной и мировой практике схемы океанологической ерпретации и дешифрирования космических (а в ряде случаев и э-) фотоснимков Сев. Каспия, устьев рек Волги, Урала и Терека, сопоставления результатов дешифрирования с топографическими гоми и сведениями о положении береговой линии прошлых лег учены новые данньг о расположении древних дельт р. Урал, азана возможность изучения моомасштабных пихреИ в

шельфовой зоне, установлены их характеристики в районе Аграханского полуострова.

2. Разработана и внедрена в практику методика океанологической интерпретации радиолокационных изображений морской поверхности, полученных с космических аппаратов "Космос-1870" и "Алмаз-Г при помощи радиолокаторов высокого разрешения с синтезированной апертурой.

На основе этой методики выявлены (в ряде случаев впервые) и измерены:

• параметры ветрового волнения (энергонесущие компоненты) и зыбь в ряде районов Атлантического и Тихого океанов;

• положение гидрологических фронтов Гольфстрима и Курило-Камчатского течения;

• параметры внутренних волн различного происхождения во многих районах Мирового океана;

• мезомасштабные вихри в Прикамчатском районе Тихого океана;

• сликовые полосы и сулои как поверхностные проявления внутриокеанических процессов в Прикамчатском районе, на Черном море и в других местах;

• подветренные волны при обтекании течением возвышений дна в Прикамчатском и Других районах;.

• циркуляции Ленгмюра' нЙ Черном море; .. * .;. ; .

• элементы подводного рсльефана различной глубине, в т. ч. впервые столь- мелкомасштабные вторичные формы типа песчаных волн на байках, у Побережья Англии.

Кроме того, получены подробные данные о ледовой обстановке у побережья Антарктиды, которые не обеспечиваются локаторами и сканерами более низкого разрешения со спутников, и о масштаба* нефтяных загрязнений морской поверхности в Каспийском море.

3. Предложены отличительные признаки, позволяющие разделят! на радиолокационных космических изображениях проявления океанических и атмосферных процессов, на основе которых выделены и измерены параметры..внутренних волн й -конвективных ячеек I атмосфере.

4. Разработаны й. внедрены в практику требования, которым должны удовлетворять полигоны, используемые для отработки срсдсп и методов дистанционного зондирования океана. На основе эти? требований были организованы аэрокосмические съемки V подспутниковые контактные измерения гидрофизических параметроЕ в северо-западной части Тихого океана, проводившиеся <

[епосредственным участием автора диссертации; сформулирована :онцепция исследования океана (открытого моря) средствами ДЗ из :осмоса.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

Гришин H.H., Дебольский В.К.,. Красножон.Г.Ф., Котков В.М., Семенов С.С. О начальной стадии ' формирования устьевого участка реки (па примере р. Терек).//Водные ресурсы. 1975. N6. С. 119-125.

Красножон Г.Ф., Семенов С.С., Суханова И.Г. Ис.дедование устьев рек, прибрежных ■ зон и дна Северного Каспия с помощью дистанционных методов.//Водные ресурсы. 1979. N1. С.88-96. Красножон Г.Ф., Семенов С.С., Суханова II.Г. Исследование устьев рек, прибрежных зон и дна Северного Каспия с помощью дистанционных методов. Междунар. сем. соц. стран по ДЗ Земли из космоса. Исследования водных ресурсов и их загрязнений (8-16.08.79 г., Валдай, СССР). /Дез. докл. Гидрометеоиздат. ЛЛ979.

Красножон Г.Ф., Салтанкин В.П., Семенов С.С. Использование космической фотосъемки при изучении внутренних водоемов и устьевых областей рек.//Водные ресурсы. 1980. N1. С. 121-137. Венславскнй В.В., Гершензон В.Е., Громов В.К., Семенов С.С., Энтин З.Е., Эткин B.C. Вариации интенсивности собственного и рассеянного СВЧ-излучения при настильных углах зондирования океана в Поле поверхностных проявлений внутренних волн. //Исследование Земли из космоса (ИЗК). 1987. N5. С.30-34. Челомей В.Н., Ефремов Г.А., Литовченко К.Ц., Неронскнй Л.Б., Салганик П.О., Семенов С.С., Смирнов A.B., Эткин B.C. Радиолокация морской поверхности с высоким разрешением с ИСЗ "Космос-1870".//ИЗК. 19^0. N.2. С.80-90. Внтер В.В., Ефремов Г.А., Иванов А. 10., Литовчеш.о К.Ц., Семенов С. С., Смирнов A.B., Трохимовский Ю.Г., Широков 11.А., Эткин B.C. Космический аппарат "Алмаз-1" - программа "Оксан-И": предварительные результаты радиолокационного наблюдения с высоким разрешением процессов в океане.//Препрннт ИКИ РАИ. Пр-1872. 1993. 56 с. (на русском и английском языках).

Витер В.В., Ефремов Г.А., Иванов А.Ю., Лшг.птенко К.Ц., Семенов С.С., Смирнов A.B., Трохимовский Ю.Г., Широков II A , Эткин B.C. Космический аппарат "Алмаз-1" - программа "Океан-И": предварительные pe ly.'ii.Taiu радио.нжационном)

наблюдения с высоким разрешением процессов в океане Внутренние волны. //ИЗК. 1993. N6. С.63-75.

9. Витер В.В., Ефремов Г.А., Иванов А.Ю., Литовченко К.Ц. Семенов С. С., Смирнов А. В., Трохимовский Ю.Г., Широков ПА. Эткин B.C. Космический аппарат "Алмаз-Г — программ: "Океан-И": предварительные результаты радиолокационног« наблюдения с высоким разрешением процессов в океане. Течениз и другие явления на поверхности океана, а также донны' формы.//ИЗК. 1994. N1. С.54-63.

10. Etkin Valentin, Konstantin Litovchenko, Sergey Semenov, Pave Shirokov, Andrey Ivanov. SAR imaging of the ocean: new result obtained by Almaz-1 satellite. //Proceedings of the Pacific oceai remote sensing conference (Vol.1). Melbourne, Australia, 1-4 Marcl 1994. P.399-407.

11. Etkin Valentin, Konstantin Litovchenko, Sergey Semenov, Pave Shirokov, Andrey Ivanov. Investigations of ocean phenomena by mean of SAR on board of Almaz-1 satellite.//Oceanology International 94 The Global Ocean. 8-11 March 1994. The Metropole Hotel, Brighton UK. Conference proceedings. V.l. 15p.

12. Литовченко К.Ц., Paeo М.Д., Семенов C.C., Эткин B.C. Зайцев B.B., Иванов А.Ю., Альперс В. Оценка параметров морски волн по спектрам их изображений РСА с различной высота орбиты.//ИЗК. 1995. N 3. С. 47-55.

13. Etkin V., К. Litovchenko, V. Zaitsev, М. Raev, A. Ivanov, S. Semeno\ The estimation of ocean waves parameters from image spectra obtainei by different orbital altitude SAR (ERS-1 and ALMAZ-1) International Geoscience and Remote Sensing Symposium'9 (IGARSS'95). Vol. III. P.1866-1868.