RETRIEVING ANGULAR DISTRIBUTIONS OF SEA WAVE ENERGY ACCORDING TO SATELLITE IMAGERY SPECTRA

V. G. Bondur; Бондур В. Г.; V. A. Dulov; Дулов В. А.; V. A. Kozub; Козуб В. А.; A. B. Murynin; Мурынин А. Б.; M. V. Yurovskaya; Юровская М. В.; Yu. Yu. Yurovsky; Юровский Ю. Ю.

doi:10.31857/S2686739722602575

RETRIEVING ANGULAR DISTRIBUTIONS OF SEA WAVE ENERGY ACCORDING TO SATELLITE IMAGERY SPECTRA

Авторлар: Bondur V.G.¹, Dulov V.A.¹^,2, Kozub V.A.¹, Murynin A.B.¹^,3, Yurovskaya M.V.¹^,2, Yurovsky Y.Y.¹^,2
Мекемелер:
1. AEROCOSMOS Research Institute for Aerospace Monitoring
2. Marine Hydrophysical Institute of the Russian Academy of Sciences
3. Federal Research Center “Informatics and Management”, of the Russian Academy of Sciences
Шығарылым: Том 509, № 1 (2023)
Беттер: 125-133
Бөлім: EXPLORING THE EARTH FROM SPACE
##submission.dateSubmitted##: 30.01.2025
##submission.datePublished##: 01.03.2023
URL: https://cijournal.ru/2686-7397/article/view/649716
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686739722602575
EDN: https://elibrary.ru/TJKUAM
ID: 649716

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат
Рұқсат жабық

Рұқсат берілді
Рұқсат жабық

Рұқсат ақылы немесе тек жазылушылар үшін

Аннотация

Here we elaborate the method for retrieval of 2D spatial spectra of sea wave elevations using high-resolution satellite imagery. Such an elaboration allows us to assess angular distributions of wind wave energy. The method was validated based on the results of a comprehensive experiment that involved optical satellite imaging of the Black Sea water area and sea truth measurements under controlled conditions using a stationary oceanographic platform. Angular distribution of sea wave energy, retrieved by spatial spectra of satellite image fragments, were compared with the results of measurements of frequency-angular spectra using data from an array of string wave recorders. It has been demonstrated that the results of measurements by remote and in-situ methods are consistent in the range of sea wavelengths from 2.8 to 30 m, and the mean absolute error is 0.3.

Негізгі сөздер

remote sensing, aerospace monitoring, sea waves, sea wave spectra, satellite imagery, string wave recorders

Әдебиет тізімі

Bondur V.G. Satellite monitoring and mathematical modelling of deep runoff turbulent jets in coastal water areas // Waste Water – Evaluation and Management, 2011. ISBN978-953-307-233-3. P. 155–180. https://doi.org/10.5772/16134. http://www.intechopen.com/articles/show/title/satellite-monitoring-and-mathematical-modelling-of-deep-runoff-turbulent-jets-in-coastal-water-areas.
Bondur V., Tsidilina M. Features of Formation of Remote Sensing and Sea truth Databases for The Monitoring of Anthropogenic Impact on Ecosystems of Coastal Water Areas // 31st International Symposium on Remote Sensing of Environment. ISRSE, 2005. P. 192–195.
Бондур В.Г., Воробьев В.Е., Гребенюк Ю.В., Сабинин К.Д., Серебряный А.Н. Исследования полей течений и загрязнений прибрежных вод на Геленджикском шельфе Черного моря с использованием космических данных // Исследование Земли из космоса. 2012. № 4. С. 3–11.
Бондур В.Г., Филатов Н.Н., Гребенюк Ю.В., Долотов Ю.С., Здоровеннов Р.Э., Петров М.П., Цидилина М.Н. Исследования гидрофизических процессов при мониторинге антропогенных воздействий на прибрежные акватории (на примере бухты Мамала, о. Оаху, Гавайи) // Океанология. 2007. Т. 47. № 6. С. 827–846.
Бондур В.Г., Гребенюк Ю.В., Сабинин К.Д. Изменчивость внутренних приливов в прибрежной акватории о.Оаху (Гавайи) // Океанология. 2008. Т. 48. № 5. С. 661–671.
Pugach S.P., Pipko I.I., Shakhova N.E., Shirshin E.A., Perminova I.V., Gustafsson O., Bondur V.G., Ruban A.S., Semiletov I.P. Dissolved organic matter and its optical characteristics in the Laptev and East Siberian seas: spatial distribution and interannual variability (2003–2011) // Ocean Science. 2018. V. 14. № 1. P. 87–103. https://doi.org/10.5194/os-14-87-2018
Бондур В.Г., Журбас В.М., Гребенюк Ю.В. Математическое моделирование турбулентных струй глубинных стоков в прибрежные акватории // Океанология. 2006. Т. 46. № 6. С. 805–820.
Бондур В.Г., Мурынин А.Б. Восстановление пространственных спектров морской поверхности по оптическим изображениям с учетом нелинейной модуляции поля яркости. // Оптика атмосферы. 1991. Т. 3. № 4. С. 387–393.
Бондур В.Г., Мурынин А.Б. Методы восстановления спектров морского волнения по спектрам аэрокосмических изображений // Исследование Земли из космоса. 2015. № 6. С. 3–14. https://doi.org/10.7868/S0205961415060020
Bondur V., Murynin A. The Approach for Studying Variability of SeaWave Spectra in a Wide Range of Wavelengths from High-Resolution Satellite Optical Imagery // J. Mar. Sci. Eng. 2021. 9. 823. https://doi.org/10.3390/jmse9080823
Бондур В.Г., Дулов В.А., Мурынин А.Б., Юровский Ю.Ю. Исследование спектров морского волнения в широком диапазоне длин волн по спутниковым и контактным данным // Исследование Земли из космоса. 2016. № 1–2. С. 7–24. https://doi.org/10.7868/S0205961416010048
Бондур В.Г., Дулов В.А., Мурынин А.Б., Игнатьев В.Ю. Восстановление спектров морского волнения по спектрам космических изображений в широком диапазоне частот // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 52. № 6. С. 716–728. https://doi.org/10.7868/S0002351516060055
Бондур В.Г., Воробьев В.Е., Мурынин А.Б. Восстановление спектров морского волнения по космическим изображениям высокого разрешения при различных условиях волнообразования // Исследование Земли из космоса. 2020. № 3. С. 45–58. https://doi.org/10.31857/S0205961420030021
Kudryavtsev V., Yurovskaya M., Chapron B., Collard F., Donlon C. Sun glitter imagery of ocean surface waves. Part 1: Directional spectrum retrieval and validation // J. Geophys. Res. (Oceans).,2017. V. 122. № 2. P. 1369–1383. https://doi.org/10.1002/2016JC012425
Yurovsky Y.Y., Kudryavtsev V.N., Grodsky B., Chapron S.A. Validation of Doppler Scatterometer Concepts using Measurements from the Black Sea Research Platform // Doppler Oceanography from Space (DOfS). 2018. P. 1–9. https://doi.org/10.1109/DOfS.2018.8587275
Yurovskaya M.V.; Dulov V.A.; Chapron B.; Kudryav-tsev V.N. Directional short wind wave spectra derived from the sea surface photography // J. Geophys. Res. 2013. 118. P. 4380–4394. https://doi.org/10.1002/jgrc.20296
Большаков А.М., Бурдюгов В.М., Гродский С.А., Кудрявцев В.Н. Определение спектра энергонесущих поверхностных волн по изображению солнечного блика // Исследование Земли из космоса. 1988. № 5. С. 11–18.
Dulov V.A., Yurovskaya M.V. Spectral Contrasts of Short Wind Waves in Artificial Slicks from the Sea Surface Photographs. Physical Oceanography, [e-journal]. 2021. 28 (3). P. 348–360. https://doi.org/10.22449/1573-160X-2021-3-348-360
Bondur V., Dulov V., Kozub V., Murynin A., Yurovskaya M., Yurovsky Y. Validation of the satellite method for measuring spectra of spatially inhomogeneous sea waves // J. Mar. Sci. Eng. 2022. 10. 1510. https://doi.org/10.3390/jmse10101510
Dulov V., Kudryavtsev V., Skiba E. On fetch- and duration-limited wind wave growth: Data and parametric model. // Ocean Modelling. V. 153, September 2020, 101676. https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2020.101676
Krogstad H.E. Conventional analysis of wave measurement arrays. In: Hauser D., Kahma K.K., Krogstad H.E., Lehner S., Monbaliu J., Wyatt L.R. (Eds.), Measuring and Analysing the Directional Spectra of Ocean Waves. Office for Official Publications of the European Communities, 2005. P. 56–71.
Leckler F., Ardhuin F., Peureux C., Benetazzo A., Bergamasco F., Dulov V. Analysis and interpretation of frequency–wavenumber spectra of Young wind waves // J. Phys. Oceanogr. 2015. 45. P. 2484–2496. https://doi.org/10.1175/jpo-d-14-0237.1
Yurovsky Yu.Yu., Dulov V.A. MEMS-based wave buoy: Towards short wind-wave sensing // Ocean Engineering. V. 217. 2020, 108043 (13 p).https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.108043
Yurovsky Y.Y., Kudryavtsev V.N., Grodsky B., Chap-ron S.A. Validation of Doppler Scatterometer Concepts using Measurements from the Black Sea Research Platform // Doppler Oceanography from Space (DOfS), 2018. P. 1–9.https://doi.org/10.1109/DOfS.2018.8587275
Шокуров М.В., Дулов В.А., Скиба Е.В., Смолов В.Е. Ветровые волны в прибрежной зоне Южного берега Крыма – оценка качества моделирования на основе морских натурных измерений // Океанология. 2016. Т. 56. № 2. С. 230–241.