|
1. Введение.
1.2. Описание предметной области.
Исследование термодинамических полей поверхности Мирового океана и их изменений в пространстве и времени имеет большое научное и практическое значение. Геофизические поля поверхности океана носят быстроменяющийся характер, обусловленный адвективными процессами, взаимодействием с атмосферой и радиационным переносом энергии. Наиболее полный комплекс информации о пространственно-временных характеристиках на поверхности океана могут дать только данные спутникового мониторинга.
Для развития региональной системы мониторинга западной части Тихого океана в рамках международной программы WESTPAC(регионе NEAR-GOOS) необходимо получать данные ТПО высокого разрешения, свободные от облачности, с контролем качества и, тем самым, найти наилучшее сочетание спутниковых наблюдений и региональных данных для достижения надежной генерации новой продукции ТПО.
Данное направление развивается с учетом наметившейся кооперации стран региона (Китай, Корея, Россия и Япония) в рамках программы дистанционного зондирования океана - "Новая генерация температурных полей океана" -, являющейся по сути частью глобального международного проекта GODAE (Global Ocean Data Assimilation Experiment) и осуществляемой на принципах самофинансирования.
Что касается Дальнего Востока нашей страны, то работы выполняються в рамках развития ЦКП РАН "Центр регионального спутникового мониторинга окружающей среды ДВО РАН", обеспечивающего ежедневно как оперативной, так и ретроспективной информацией с метеорологических полярно-орбитальных и геостационарных спутников (NOAA, FY-1C, FY-1D, FY-2B). В связи с этим актуальной является, во-первых, задача обработки и согласования принимаемых данных в рамках единой уже существующей системы обработки, и, во-вторых, задача совместного использования данных разных спутников для восстановления термодинамических параметров поверхности океана.
Ведётся широкий фронт исследований по сравнительному анализу новых и традиционных подходов к:
1) обнаружению термических фронтов;
2) географическая привязка (коррекция изображений на базе географических точек привязки против коррекции на основе предсказания параметров орбиты спутника )
3) атмосферная коррекция ( многоканальная ТПО против модели атмосферной коррекции)
4) Объединение полей ТПО (оптимальная интерполяция)
Главный недостаток схемы объединения ТПО на сегодняшний день в ее неспособности усвоения контурной информации (фронтов). Синтез многомасштабных спутниковых данных должен сохранять фронты ТПО. Более того, предлагаемый подход не только просто объединяет измерения, но и моделирует ТПО. В случае моделирования, синтез заменяется ассимиляцией данных, которые используются более интенсивно, чем обычно – как ассимиляция c обратной связью, предполагающая управляемый моделью анализ изображений.
Актуальность такого анализа можно обосновать следующим фактом.
Влияние глобальных изменений, т.е. глобальное потепление, начинает проявляться в региональных морях. Японское и Охотское моря являются регионами, где относительное повышение температуры поверхности моря довольно высоко. Кроме того, эти моря имеют важное хозяйственное значение для Японии и России. Для мониторинга региональных морей региона необходимо иметь данные по ТПО с высоким разрешением по температуре и с высокой точностью для региона. Однако, имеющиеся в настоящее время в мире результаты восстановления полей ТПО обладают низким пространственным и временным разрешением и проблемами с оценкой точности используемых методов объединения данных. Поэтому основные цели исследования связаны с разработкой новых методик анализа и усвоения данных для ультра-высоких пространственных разрешений ТПО и применением этих методик для регионального мониторинга Японского и Охотского морей, в том числе построения оптимальных интерполяционных океанических полей и локализации фронтов для изучения океанической изменчивости.
Важной проблемой моделирования динамики атмосферы и океана средствами спутникового мониторинга является анализ и обработка последовательности изображений (видео-анализ) с учетом временной изменчивости (эволюции) фронтов. Самый большой недостаток существующих схем получения температуры поверхности океана (ТПО) - отсутствие преемственности, – поле ТПО каждый раз строится заново, полностью забывая предыдущие результаты. При этом никак не используется преимущество синоптических наблюдений (частая повторяемость). С другой стороны, давно осознана особая роль изображений как источника, прежде всего, геометрической информации о положении и форме изучаемых объектов. Более того, признается концепция Марра о рёбрах как концентраторах информации – иными словами, что изобразительная информация содержится главным образом в областях с большими градиентами. (В случае изображений поверхности океана и облачности аналогами ребер выступают термические и яркостные контрасты: микро- и макро-фронты.) По этой концепции на передний план выходит задача извлечения многомасштабных геометрических характеристик изображений (линий уровня), на основе которых возможно не только сжатие информации, но и (за счет исходной избыточности) осуществление различных видов обработок: разделение
|
На уровень вверх
Купить