Identification of the Rybinsk Reservoir ice cover and investigation of its interannual variability based on satellite altimetric and radiometric data
Keywords:
Rybinsk Reservoir, ice regime, remote sensing, satellite altimetry, satellite radiometryAbstract
The manuscript presents the results of the identification of the ice cover and the investigation of the interannual variability of the Rybinsk Reservoir ice regime based on satellite altimetry and radiometry. For this purpose, an analysis was made of the joint distribution of the radio brightness temperature of the underlying surface, measured by two channels on-board microwave radiometer, and the backscattering coefficient at Ku frequency calculated from altimeter data. Based on the analysis of the joint distribution of these parameters, two areas of the cluster were identified that corresponded to pure water and ice accumulation. Verification of these areas was carried out according to a series of images in the visible range of the multichannel spectroradiometers MODIS of Terra and Aqua satellites, MERIS spectrometer of ENVISAT satellite and Landsat series of satellites. The results of the research showed that this approach allows us to identify with adequate accuracy the ice cover in the water area of the Rybinsk Reservoir. According to the Jason-1 and Jason-2 satellites, from 2002 to 2016, the time for the start of the freeze-up shifted at a rate of 0.624 ± 0.152 days per year, and the opening time was 0.673 ± 0.256 days per year. The duration of the ice regime for this time interval decreased at a rate of -1.303 ± 0.341 days per year. The maximum duration of freezing was observed in the winter of 2002/2003 and amounted to 164 days, and the minimum - in the winter of 2006/2007 and was 134 days.
References
Аншаков Г.П., Журавель Ю.Н., Ращупкин А.В. Использование мульти- и гиперспектральных данных дистанционного зондирования для автоматизированного мониторинга рек и водоемов в весенний период // Компьютерная оптика. – 2015. – Т. 39. – № 2. – С. 224–233.
Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР. Водохранилища Верхней Волги. / Под ред. З.А. Викулиной, В.А. Знаменского. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 291 с.
Йоханнессен О.М., Александров В.Ю., Фролов И.Е., Сандвен С., Петтерссон Л.Х., Бобылев Л.П., Клостер К., Смирнов В.Г., Миронов Е.У., Бабич Н.Г. Научные исследования в Арктике. Том 3. Дистанционное зондирование морских льдов на северном морском пути: изучение и применение. – С.-Пб.: Наука, 2007. – 512 с.
Каретников С.Г., Науменко М.А., Гузиватый В.В., Шимараев М.Н., Кураев А.В. Согласованность межгодовой изменчивости ледового режима Байкала и Ладожского озера. // География и природные ресурсы. – 2016. – № 2. – С. 69–77.
Кравцова В.И., Маслов А.А., Тутубалина О.В. Изображение Земли из космоса: примеры применения. Научно-популярное издание. – М.: ООО Инженерно-технологический центр «Сканэкс». – 2005. – 100 с.
Кринов Е. Л. Спектральная отражательная способность природных образований. – Л.: АН СССР, 1947. – 271 с.
Лаврова О.Ю., Костяной А.Г., Лебедев С.А., Митягина М.И., Гинзбург А.И., Шеремет Н.А. Комплексный спутниковый мониторинг морей России. – М.: ИКИ РАН, 2011. – 480 с.
Лебедев С.А., Костяной А.Г. Спутниковая альтиметрия Каспийского моря. ‒ М.: Издательский центр «МОРЕ» Международного института океана, 2005. – 366 с.
Спутниковые методы определения характеристик ледяного покрова морей. / Под ред. В.Г. Смирнова. – СПб.: ААНИИ, 2011. – 240 с.
Сутырина Е.Н. Изучение особенностей ледово-термического режима озера Хубсугул с применением данных радиометра AVHRR // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2014. – Т. 11. – № 1. – С. 190–199.
Сутырина Е.Н. Особенности температурного режима оз. Байкал по данным радиометра AVHRR. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2016. – Т. 13. – № 5. – С. 121–130.
Финкельштейн М.И., Лазарев Э.И., Чижов А.Н. Радиолокационные аэроледомерные съемки рек, озер, водохранилищ. – Л.: Гидрометеоиздат. – 1984. – 112 с.
Фортунатов М.А. Цветность и прозрачность воды Рыбинского водохранилища как показатели его режима // Тр. Инст. биол. водохр. АН СССР. – 1959. – Т. 2. – №. 5. – С. 246–352.
Черепанов А.С. Вегетационные индексы // Геоматика. – 2011. – №. 2. – С. 98–102.
Comiso J.C. Polar Oceans from Space. – New York: Springer, 2009. – 507 p. doi: 10.1007/978-0-387-68300-3.
Duguay C.R., Bernier M., Gauthier Y., Kouraev A. Remote sensing of lake and river ice. // Remote Sensing of the Cryosphere / Ed. M. Tedesco. – John Wiley & Sons, Ltd, 2015. – P. 273–306. doi: 10.1002/9781118368909.ch12
Kouraev A.V., Kostianoy A.G, Lebedev S.A. Recent changes of sea level and ice cover in the Aral Sea derived from satellite data (1992–2006) // J. Marine Systems. – 2009. – V. 76. – № 3. – P. 272–286. doi: 10.1016/j.jmarsys.2008.03.016.
Kouraev A.V., Papa F., Buharizin P.I., Cazenave A., Cretaux J.-F., Dozortseva J., Remy F. Study and monitoring of sea ice cover in the Caspian and Aral seas from TOPEX/Poseidon microwave data. // Building the European Capacity in Operational Oceanography. Elsevier Oceanography Series. V. 69. – Elsevier, 2003. – P. 141–145. doi: 10.1016/S0422-9894(03)80024-7.
Kouraev A.V., Papa F., Buharizin P.I., Cazenave A., Cretaux J.-F., Dozortseva J., Remy F. Ice cover variability in the Caspian and Aral seas from active and passive microwave satellite data // Polar Research. – 2003. – V. 22. – № 1. – P. 43–50. doi: 10.1111/j.1751-8369.2003.tb00094.x.
Kouraev A.V., Papa F., Mognard N.M., Buharizin P.I., Cazenave A., Cretaux J.-F., Dozortseva J., Remy F. Sea ice cover in the Caspian and Aral Seas from historical and satellite data // J. Marine Systems. – 2004. V. 47. – № 1–4. – P. 89–100. doi: 10.1016/j.jmarsys.2003.12.011.
Kouraev A.V., Papa F., Mognard N.M., Buharizin P.I., Cazenave A., Cretaux J.-F., Dozortseva J., Remy F. Synergy of Active and Passive Satellite Microwave Data for the Study of First–Year Sea Ice in the Caspian and Aral Seas // IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens. – 2004. – V. 42. – № 10. – Р. 2170–2176. doi: 10.1109/TGRS.2004.835307
Kouraev A.V., Shimaraev M.N., Buharizin P.I., Naumenko M.A., Cretaux J.-F., Mognard N.M., Legresy B., Remy F. Ice and snow cover of continental water bodies from simultaneous radar altimetry and radiometry observations // Survey in Geophysics. – 2008. – V. 29. – № 4–5. – P. 271–295. doi: 10.1007/s10712-008-9042-2.
Kouraev A.V., Zakharova E.A., Rémy F., Kostianoy A.G., Shimaraev M.N., Hall N.M.J., Suknev A.Ya. Giant ice rings on lakes Baikal and Hovsgol: Inventory, associated water structure and potential formation mechanism // Limnology and Oceanography. – 2016. – V. 61. № 3. – P. 1001–1014. doi: 10.1002/lno.10268.
Kouraev A.V., Zakharova E.A., Rémy F., Suknev A.Y. Study of Lake Baikal Ice Cover from Radar Altimetry and In–Situ Observations. // Marine Geodesy. – 2015. – V. 38. – спец № 1. – P. 477–486. doi: 10.1080/01490419.2015.1008155.
Kramert H. J. Observation of the Earth and its Environment. – Verlag Berlin Heidelberg: Springer, 2002. – 1509 p. doi: 10.1007/978-3-642-56294-5.
Microwave remote sensing of sea ice // Ed. F.D. Carsey. – Washington: American Geophysical Union, 1992. – 462 p.
Rees W.G. Remote Sensing of Snow and Ice. – New York: Taylor&Franc. Group, 2006. – 285 p.
Rybushkina G., Troitskaya Y., Soustova I. Ice cover determination of the Volga and the Don River reservoirs on the base of Jason-2 sattelite observations //Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), 2014 IEEE International. – IEEE, 2014. – С. 149–152. doi: 10.1109/IGARSS.2014.6946378.
Sea Ice Physics and Remote Sensing / Eds. M. Shokr, N. Sinha. – Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2015. – 579 p.
Zakharova E.A., Fleury S., Guerreiro K., Willmes S., Rémy F., Kouraev A.V., Heinemann G. Sea ice leads detection using SARAL/AltiKa altimeter // Marine Geodesy. – 2015. – V. 38. – спец № 1. – P. 522–533. doi: 10.1080/01490419.2015.1019655.
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Лицензиар (автор или коллектив авторов) обязуется предоставить Лицензиату (Тверской государственный университет) право использовать произведение следующим образом:
воспроизведение произведения;
распространение экземпляров произведения любым способом;
импорт оригинала или экземпляров произведения в целях распространения;
доведение произведения до всеобщего сведения путем передачи в эфир или по кабелю или с помощью иных аналогичных средств.
передавать за вознаграждение право использования произведения третьим лицам.
Территория, на которой допускается использование произведения, не ограничена.
Права использования произведения предоставляются Лицензиату с сохранением за Лицензиаром права выдачи лицензий другим лицам.