Российские гидрофизики разработали метод для исследования солености Азовского моря при помощи данных дистанционного зондирования. Ученые сопоставили спутниковые снимки поверхности водоема с полевыми измерениями и установили, что они могут давать прогнозы солености воды с точностью 95%. Полученные значения солености от 1 до 18 ‰ оказались реалистичными с учетом средних значений (10-12 ‰), полученных во время экспедиционных работ. Новый метод позволит удешевить работы по оценке солености прямыми способами, восполнить пробелы в гидрохимическом исследовании Азовского моря в прошлые года, а также расширить представления о процессах циркуляции водных масс, от которого зависит развитие биологических ресурсов и прибрежной инфраструктуры Азовского моря. Результаты работы опубликованы в International Journal of Remote Sensing.
Азовское море (Азов) – континентальное море на востоке Европы. Это самое мелкое море в мире со средней глубиной менее 7 метров. Его химические параметры, например соленость воды, очень изменчивы особенно в прибрежной части моря. Это связано с тем, что впадающие в Азов реки приносят то больше, то меньше воды в зависимости от времени года. Кроме того, воды Азовского моря смешиваются с водами Черного моря и озера Сиваш, а также подвержены загрязнению вблизи берегов. Это также влияет на нестабильную динамику солености моря.
Ученые из Морского гидрофизического института РАН (Севастополь) нашли способ дистанционно определять уровень солености Азовского моря. С учетом того, что полевые исследования дорогие и проводятся нерегулярно, спутниковые наблюдения могут стать выгодной альтернативой. Авторы использовали открытые данные из базы «OceanColor», чтобы получить изображения поверхности Азовского моря высокого разрешения. Однако сами по себе изображения, представляющие участки воды разного цвета, ничего не говорят о солености воды. Более того, измерения солености — в отличие от температуры воды — в принципе невозможны только по спутниковым наблюдениям.
Для расшифровки спутниковых снимков морской поверхности исследователи использовали данные натурного изучения воды, полученных во время экспедиций с 1913 по 2018 годы. Классическое определение солености ведется химическим способом после в того, как ученые отобрали воду при помощи батометра и доставили в лабораторию. Сопоставление реальных и спутниковых данных позволило построить регрессионные зависимости между полученными значениями, чтобы в дальнейшем использовать только спутниковые изображения для оценки солености воды Азовского моря. Главным образом, это касается тех участков водоема и того времени, когда полевые исследования на Азове не проводились.
«Наши исследования показали, что выбранная математическая модель для измерения солености Азовского моря позволяет делать прогнозы с вероятностью 95%. Метод дает реалистичные значения солености в диапазоне от 1 до 18 ‰ при средних натурных значениях 10-12 ‰. Правда, это касается только летнего и весеннего периодов, поскольку по ним есть достаточное количество исследований с корабля во время экспедиций. Однако в будущем мы планируем провести схожие работы для осеннего и зимнего сезонов», — рассказывает один из авторов работы Татьяна Шульга, старший научный сотрудник отдела гидрофизики шельфа Морского гидрофизического института РАН.
Проведенные исследования открывают возможность для дальнейшей оценки движения (циркуляции) водных масс Азовского моря. Этот процесс напрямую зависит от перепадов плотности воды, определяемых температурой и соленостью. Если раньше по спутникам можно было изучать только термический режим Азова, то теперь дистанционное зондирование позволит оценивать и соленость моря. С практической точки зрения новый метод и его применение поможет ученым лучше понять влияние циркуляции водных масс на биологические ресурсы, экологию и прибрежную инфраструктуру Азовского моря. Кроме того, в будущем благодаря новым возможностям ученые смогут восстановить гидрологические параметры Азовских вод в доспутниковую эпоху.