Применение атмосферной коррекции MUMM к данным спутниковых сканеров цвета и сравнение полученных результатов со стандартным продуктом и судовыми данными

Авторы
Павлова М.А.(1), Глуховец Д.И.(1,2)
Организации
(1) Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
(2) Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Сессия
Дистанционное зондирование Земли
Форма представления
Устный
Место работы научного руководителя
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Научный руководитель
Глуховец Д.И.
Текст тезисов
Выполнено сравнение спектров коэффициента яркости моря, полученных по данным спутниковых сканеров цвета, с данными, измеренными в 76 рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» в Карском море в июле 2019 года. Спутниковые данные обрабатывались как с помощью стандартной атмосферной коррекции, так и с использованием алгоритма MUMM (1,2) в среде SeaDAS.
Перед анализом контактных и дистанционных данных были введены три критерия качества спутниковых снимков:
1. Разница во времени между судовыми и спутниковыми измерениями составляет менее 24 часов.
2. Высота Солнца над горизонтом принимает значения не меньше 20 градусов (или зенитный угол – не больше 70 градусов).
3. Зенитный угол наблюдения меньше или равен 55 градусам.
Согласно введенным условиям, было выбрано четыре спутниковых снимка для исследуемых станций 6238 (76°45'1"с.ш., 70°51'16"в.д.) и 6240 (75°20'0"с.ш., 72°34'52"в.д.) вблизи северной оконечности архипелага Новая Земля. С сайта https://oceancolor.gsfc.nasa.gov были скачаны продукты сканеров цвета MODIS Aqua и Terra уровня L1 для дальнейшей обработки с помощью алгоритма MUMM и продукты уровня L2 для анализа работы стандартной атмосферной коррекции. Натурные измерения коэффициента яркости были получены с помощью плавающего спектрорадиометра, разработанного в ИО РАН (3).
Характерной особенностью изучаемого региона является сильное влияние речного стока (4), что позволяет отнести исследуемые воды ко второму типу. Стандартные алгоритмы атмосферной коррекции разрабатывались для вод открытого океана, поэтому их применение в Карском море может приводить к значительным ошибкам.
Для настройки разработанного для вод второго типа алгоритма MUMM использовались три основных калибровочных параметра, которые зависят от значений коэффициентов яркости воды (КП1) и аэрозоля (КП2) в длинноволновых каналах, а также от свойств пропускания компонент атмосферы (КП3). В данном исследовании значение КП1 рассчитано по экстраполированным в ближний ИК диапазон натурным данным о коэффициенте яркости моря. КП3 оставался равным рекомендуемому авторами алгоритма. Величины КП2 принимали значения от 1 до 1,5 с шагом 0,125.
В результате сравнения показано, что:
1. При уменьшении разницы между спутниковым и натурным измерениями результат работы двух рассмотренных моделей атмосферной коррекции улучшается.
2. Геометрия наблюдения, погодные условия и характеристики аэрозоля оказывают сильное влияние на качество атмосферной коррекции.
3. В ряде случаев алгоритм MUMM дает более точные результаты, чем стандартный алгоритм.
Авторы выражают благодарность И.В. Салинг за подбор спутниковых данных, А.Н. Храпко за данные судовых измерений.

Литература
1. Ruddick K.G., Ovidio F., Rijkeboer M. Atmospheric correction of SeaWiFS imagery for turbid coastal and inland waters // Appl. Opt. 39. 2000. 897-912.
2. Goyens C., Jamet C., K. G. Spectral relationships for atmospheric correction. II. Improving NASA's standard and MUMM near infra-red modeling schemes // Opt. Express 21. 2013. 21176-21187.
3. Артемьев В.А., Буренков В.И., Вортман М.И., Григорьев А.В., Копелевич О.В., Храпко А.Н. Подспутниковые измерения цвета океана: новый плавающий спектрорадиометр и его метрология // Океанология. 2000. Т. 40. № 1. С. 148-155.
4. Glukhovets D.I., Goldin Yu.A. Surface desalinated layer distribution in the Kara Sea determined by shipboard and satellite data // Oceanologia. 2020. № 62. № 3. P. 364-373.