Применение космических снимков в океанологии

Свыше 70% поверхности земного шара, занятой морями и океанами, слабо обеспечено информацией. Сеть наблюдательных станций на море на два порядка реже, чем па суше, а многие пространства океана вообще лишены станции. Поэтому значение космических съемок океанов и морей трудно переоценить.

Космические съемки помогают решать различные географические задачи изучения океанов и морей: наблюдать за распределением течений и гидросферных фронтов, мгновенно регистрировать пространственную структуру волнения поверхности, следить за движением взвешенных твердых частиц, обнаруживать нефтяные пленки и другие загрязнения воды, изучать строение и динамику ледяного покрова.

Течения и фронтальные зоны между водными массами наблюдаются с помощью инфракрасной съемки радиационных характеристик морской поверхности. Кроме того, для изучения океанических течений применяется телевизионная съемка облачных индикаторов гидросферных фронтов. Прослеживаются движения морских льдов, распространения вод разной мутности и цвета, определяются степень волнения и другие характеристики морской поверхности.

Наблюдая гидросферные фронты и гидрологические водные массы по распределению типов и покрытия облачных индикаторов, учитывают различные характеристики облачности: тип, форму, ярусность, текстуру и тон изображения.

Над относительно теплой водной массой, отличающейся повышенным испарением влаги, образуется сплошная низкая слоисгокучсвая облачность, а над более холодной водной массой облачность разрежена или отсутствует. В этом случае граница облачного массива резкая и служит индикатором гидросферного фронта.

Смешение теплого и холодного воздуха, свойственного разным водным массам, приводит к образованию полосы специфической, преимущественно кучевой или кучево-дождевой облачности. В этом случае индикатором гидросферного фронта служат полосы или цепочки скоплений кучевой облачности.

Установлено, что линии облачных индикаторов хорошо согласуются с изотермами на картах поверхностных температур.

Более надежную информацию о миграции течений и гидросферных фронтов дает дневная и в особенности ночная инфракрасная съемка со спутников. Волновая и вихревая структура гидросферных фронтов в океане впервые изучена по инфракрасным космическим снимкам.

Другое перспективное направление в космической океанологии — наблюдение за морфологией и динамикой морских льдов.

Основным средством для изучения ледяных полей являются телевизионные изображения с метеорологических искусственных спутников Земли. Главное преимущество телевизионной съемки — независимость от облачности, мешающей получению изображения кромки льдов в оптическом диапазоне большую часть года.

В связи с подвижностью льдов требуется частота съемки не менее одного раза в 3—5 дней.

Ледяные поля сплоченностью 9−10 баллов на снимках изображаются светлым или светло-серым тоном, на котором видны ломаные линии канатов, редкие темно-серые пятнышки небольших разводий, торосистых образований и ледовых вихрей.

Битый лед при сплоченности 2−3 балла изменяет тон телевизионного изображения моря от черного до серого, а сплошной битый лсд при 9−10 баллах дает сплошной светлый гон.

Дрейф льдов весьма заметно изменяет картину изображения ледового покрова. 11о эти изменения происходят медленно. Новые данные о циркуляции полярных льдов выявляются при частоте съемки один раз в 5−10 дней.

Изучаются и другие океанологические объекты — разводья, полыньи, каналы и другиеобразования чистой воды среди ледяных полей. Прибрежные полыньи изображаются темно-серым фоном с резкой границей со стороны материка и диффузно-резкой границей со стороны морского ледяного покрова. Разводья и каналы в ледяных полях имеют структуру, определяемую преобладающими ветрами, морскими течениями, приливно-отливными явлениями и направлением дрейфа льдов.

Космические снимки позволяют составить мгновенную карту морских волнений на больших территориях. По яркости, размеру, деформации и границам солнечного блика на телевизионных изображениях можно судить о состоянии поверхности моря. Если поверхность моря спокойная, то блик яркий. При взволнованном море блик менее яркий, расширенный и вытянутый. При бушующем море блик становится неразличимым.

Наблюдение морского дна в пределах континентальных шлейфов ограничивается прозрачностью воды. Однако на космических изображениях, полученных в зелено-голубой части спектра, просматриваемость дна всегда больше, чем на аэроснимках, и находится в пределах от 20 до 100 м.

Используя зависимость между плотностью изображения и глубиной дна, можно проводить изобаты.

Искажения снимков.

Изображение местности на снимке имеет искажения, основные из которых обусловлены непостоянством высоты фотографирования, рельефом местности, наклоном снимка, кривизной земной поверхности.

Рельеф местности вызывает смещения.

i0i = dh.

где r — расстояние до точки надира n (пересечения снимка отвесной линией, проходящей через центр проекции);

h — превышение точки I над точкой [image];

H — высота фотографирования.

На космических снимках эти искажения незначительны и учитывают их только в высокогорных районах.

Наклон снимка на угол a вызывает смещения точек относительно соответствующих точек горизонтального снимка. Изменение расстояния от центра снимка до точки в направлении наклона равно.

da = ra — r0,.

где r0 — расстояние на горизонтальном снимке, а ra — на наклонном. Из рис. 12.3, б видно, что Следовательно, изменение расстояния равно:

Искажения снимков, полученных сканером, кроме названных причин, вызваны еще тем, что изображение сканерного снимка по направлению полета и направлению сканирования строится в различных проекциях: в направлении полета — в ортогональной проекции, в перпендикулярном направлении — в перспективной проекции. В результате круг на плоской местности изображается на сканерном снимке неправильным овалом, прямая — кривой, квадрат — прямоугольником.

В результате искажений аэрокосмические снимки имеют разный масштаб, причем неодинаковый в разных частях снимка.