• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 1028-821X (Online)
ISSN 2415-3400 (Print)

ВАЛИДАЦИЯ МЕТОДА СПУТНИКОВОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ МНОГОУГЛОВОЙ ДИАГНОСТИКИ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ МОРСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Матвеев, АЯ, Кубряков, АА, Боев, АГ, Бычков, ДМ, Величко, СА, Иванов, ВК, Станичный, СВ, Цымбал, ВН
Organization: 

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Ак. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: matweev@list.ru

Морской гидрофизический институт
2, ул. Капитанская, Севастополь
E-mail: arskubr@ya.ru

Радиоастрономический институт НАН Украины
4, ул. Краснознаменная, Харьков, 61002, Украина
E-mail: karv@kharkov.ua

https://doi.org/10.15407/rej2015.02.020
Язык: русский
Аннотация: 

Предложена методика валидации метода спутниковой радиолокационной многоугловой диагностики нефтяных загрязнений морской поверхности путем сопоставления радиолокационных оценок массы и толщины нефтяной пленки с результатами моделирования, полученными с использованием новой модели растекания нефти FOTS (Floating Object Tracking System). Для валидации метода использованы экспериментальные результаты зондирования акватории Каспийского моря в районе нефтяного месторождения «Нефтяные Камни» при помощи радиолокатора с синтезированной апертурой (РСА) ИСЗ Envisat-1. Модель FOTS позволяет рассчитывать динамику движения и изменение массы и размера нефтяного пятна, основываясь на данных спутниковых измерений и атмосферного реанализа. Модель учитывает основные процессы, влияющие на формирование пятна (гравитационное растекание, адвекционный перенос, диспергирование, эмульгирование, турбулентное перемешивание и испарение). Применение этой модели позволило определять расчетным путем изменение толщины и динамику движения нефтяного пятна в период между радиолокационными съемками этого района (0,5¸4 сут), оценивать объемы разлитой на месторождении нефти. Отмечено совпадение рассчитанной по данным радиолокационных измерений толщины нефтяной пленки и результатов моделирования, что подтверждает достоверность метода. Работа выполнена в рамках проекта 11140 с ESA (European Space Agency) и при поддержке Федеральной Целевой Программы 1.2 «Исследование технологии мониторинга и прогнозирования экологического состояния водной среды морского шельфа: Соглашение 14.604.21.0044 с МинОбрНауки РФ»

Ключевые слова: Envisat-1, альтиметрия, Каспийское море, моделирование растекания нефти, Нефтяные Камни, обработка радиолокационных изображений, радиолокатор с синтезированной апертурой

Статья поступила 16.12.2014
PACS     91.62 Ty; 92.20 Ny
УДК 621.396.96’06
Radiofiz. elektron. 2015, 20(2): 20-31
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Evaluation of Oil Film Parameters on the Sea Surface Using Multifrequency Radar Date / А. G. Boyev, G. E. Karvitsky, A. Ya. Matveyev, V. N. Tsymbal // Telecommunications and Radio Engineering. – 1997. – 51, N 8. – P. 4–12.
  2. De Mario A. On CFAR Detection of Oil Slicks on the Ocean Surface by a Multifrequency and/or multipolari-zation SAR / A. De Mario, G. Ricci, M. Tesauro // Proc. 2001 IEEE Radar Conf.: report thes. – Atlanta, 2001. – P. 351–355.
  3. Радиолокационные методы и средства оперативного   дистанционного зондирования Земли с аэрокосмических носителей / А. Г. Боев, В. Б. Ефимов, В. Н. Цымбал и др. – К.: НАН Украины, 2007. – 439 с.
  4. Боев А. Г. Радиолокационный метод оценки параметров нефтяных загрязнений морской поверхности / А. Г. Боев, А. Я. Матвеев // Исслед. Земли из комоса. – 2008. – № 5. – С. 29–36.
  5. Gadimova S. Towards the Development of an Operational Strategy for Oil Spill Detection and Monitoring in the Caspian Sea Based upon a Technical Evaluation of Satellite SAR Observations in Southeast Asia / S. Gadimova // Int. Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. – Amsterdam, 2000. – XXXIII, Part B1. – Р. 295–299.
  6. Sandven S. Development of Marine Oil Spills/ slicks Satellite Monitoring System Elements for the Black Sea, Caspian Sea and Kara/Barents Seas / S. Sandven, V. Kudriavtsev, V. Mali-novsky // Proc. SEASAR 2008, the 2nd Workshop on Advances SAR Oceanogdaphy from Envisat and ERS Missions. – Rome: ESA ESPRIN, 2008. – Рress_301.
  7. Иванов А. Ю. Определение параметров нефтяных загрязнений по данным космической поляризационной радиолокационной съемки в районе нефтепромыслов «Нефтяные Камни» в Каспийском море / А. Ю. Иванов, М. Ю. Достовалов, А. А. Синева // Исслед. Земли из космоса. – 2011. – № 5. – С. 31–44.
  8. Using Air- and Spaceborne Remote Sensing Data for the Operational Oil Spill Monitoring of the German North Sea and Baltic Sea / L. Tufte, O. Trieschmann, S. Hunsanger et al. //   ISPRS Archives. – Vol. XXXV Part B7, 2004. XXth ISPRS Congress, Technical Commission VII. – Istanbul, 2004. – P. 1006–1010.
  9. Комплексный спутниковый мониторинг морей России / О. Ю. Лаврова, А. Г. Костяной, С. А. Лебедев и др. – М.: ИКИ РАН, 2011. – 480 с.
  10. Спутниковая радиолокационная многоугловая диагностика нефтяных загрязнений морской поверхности / А. Г. Боев, А. Я. Матвеев, Д. М. Бычков, В. Н. Цымбал // Тр. IX Всероссийской открытой ежегодной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»: тез. докл. / ИКИ РАН. – М., 2011. – С. 244.
  11. Спутниковая радиолокационная многоугловая диагностика нефтяных загрязнений морской поверхности / А. Г. Боев, Д. М. Бычков, А. Я. Матвеев, В. Н. Цымбал // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2013. – 10, № 2. – C. 166–172.
  12. Коротенко К. А. Моделирование процесса распространения пятен нефти в прибрежной зоне Каспийского моря / К. А. Коротенко, P. M. Мамедов // Океанология. – 2001. – 41, № 1. – С. 42–52.
  13. Revisions of the ADIOS oil spill model / W. Lehr, R. Jones, M. Evans et al. // Environment Modelling & Software. – 2002. – 17, Iss. 2. – P. 189–197.
  14. Chen Hai-zhou Mathematical modeling of the oil spill on the sea and application of the modeling in Daya Bay / Hai-zhou Chen, Da-ming Li, Xiao Li // J. Hydrodynamics. Ser. B. – 2007. – 19, N 3. – P. 282–291.
  15. Liungman O. Scientific Documentation of Seatrack Web; physical processes, algorithms and references. Seatrack Web. Official HELCOM oil drift forecasting system developed and administrated by SMHI and DAMSA with SINTEF oil weathering technology included / O. Liungman, J. Mattson. – Norrkoping. Sweden: 2011. – 32 p.
  16. Боев А. Г. К теории радиолокационного контраста морского волнения при наличии пленки поверхностно-активного вещества / А. Г. Боев, Г. Э. Карвицкий // Радио-физика и радиоастрономия. – 1997. – 2, № 3. – С. 281–291.
  17. Боев А. Г. Гашение морского волнения пленкой поверхностно-активного вещества конечной толщины / А. Г. Боев, Н. Н. Ясницкая // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. – 2003. – 39, № 1. – С. 132–141.
  18. Satellite Altimetry Data AVISO [Электронный ресурс]. –Режим доступа: www/URL:http://aviso.oceanobs.com. – Загл. с экрана.
  19. Daily High-Resolution- Blended Analyses for Sea Surface Temperature / R. W. Reynolds, T. M. Smith, C. Liu et al. // J. Climate. – 2007. – 20, Iss. 22. – P. 5473–5496.
  20. NCEP-DOE AMIP-II Reanalysis (R-2) / M. Kanamitsu, W. Ebisuzaki, J. Woolen et al. // Bull. Amer. Meteor. Soc. – 2002. – 83, Iss. 11. – P. 1631–1643.
  21. Weaver W. J. Characteristics of Spilled Oils, Fuels, and Petrleum Products: 1. Composition and Properties of Selected Oils. Oil Spill Report / W. J. Weaver. – Athens: Ecosystems Research Division National Exposure Research Laboratory, 2003. – 72 p.
  22. Fay J. A. The spread of oil slicks on calm sea / J. A. Fay // Oil on the sea. – N. Y.: Plenum Press, 1969. – P. 53–63.
  23. Hoult D. P. Oil spreading on the sea / D. P. Hoult // Ann Rev. Fluid Mech. – 1972. – 4. – P. 341–368.
  24. Монин А. С. Явления на поверхности океана / А. С. Монин, В. П. Красицкий. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 376 с.
  25. Fu L.-L. Satellite Altimetry and Earth Sciences. A handbook of Techniques and Applications. International Geophysics series / L.-L. Fu, A. Cazenave. – N. Y.: Academic Press, 2001. – Vol. 69. – 463 p.
  26. Сезонная изменчивость климатических течений Каспийского моря, восстановленная ассимиляцией климатической температуры и солености в модели циркуляции вод / В. В. Кныш, Р. А. Ибраев, Г. К. Коротаев, Н. В. Инюшина // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. – 2008. – 44, № 2. – С. 251–265.
  27. Kubryakov A. A. Parameterization of the surface wind-driven currents in the Black Sea using drifters, altimetry, and wind data / A. A. Kubryakov, S. V. Stanichny // J. Atmosphere and Oceanography Environment. – 2014.
  28. Delvigne G. A. L. Natural dispersion of oil / G. А. L. Delvigne, C. E. Sweeney // Oil &Chemical Pollution. – 1988. – 4, N 4. – P. 281–310.
  29. French-McCay D. P. Oil spill impact modelling: development and validation / D. P. French-McCay // Environmental Toxicology and Chemistry. – 2004. – 23, Iss. 10. – P. 2441–2456.
  30. Fingas M. F. The Evaporation of Oil Spills: Variation with Temperature and Correlation with Distillation Data / M. F. Fingas // Proc. of the Nineteenth Arctic Marine Oil spill Program Technical Seminar. – Ottawa: Environment Canada, 1996. – P. 27–72.
  31. Schramm L. L. Emulsions Fundamentals and Applications in the Petroleum Industry / L. L. Schramm. – Washington: American Chemical Society, 1992. – 428 p.
  32. Berry A. The oil spill model OILTRANS and its application to the Celtic Sea / A. Berry, T. Dabrowski, K. Lyons // Marinepollution bulletin. – 2012. – 64, N 11. – P. 2489–2501.
  33. Oil Spill Processes and Models / D. Mackay, I. Buist, R. Mascarenhas, S. Patterson. – Ottawa: Environment Canada, 1980. – 86 p.
  34. Earth Observation Catalogue and Ordering Services [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www/URL:http://earth.esa.int/EOLi/EOLi.html. – Загл. с экрана.
  35. ESA SAR Toolbox (NEST) [Элект-ронный ресурс]. – Режим доступа: www/URL:http://www.slachgeo.org/2011/09/08/ESAs-Open-Sourse-NEST-SAR-Toolbox-4B-10-Released. – Загл. с экрана.
  36. Суханов В. П. Переработка нефти: учеб. / В. П. Суханов. – М.: Высш. шк.,1979. – 339 с.