Определение параметров нефтяных загрязнений по данным космической радиолокации (на примере мониторинга пос. Нефтяные камни в Каспийском

УДК 621.396.969

Определение параметров нефтяных загрязнений по данным космической радиолокации (на примере мониторинга  пос. Нефтяные камни  в Каспийском море)

     Концентрации  пленочных загрязнений зачастую достаточны для изменения физических свойств морской поверхности (1). Нефтяные пленки активно подавляют сантиметровые и дециметровые волны (волны ряби), они также препятствуют их генерации при слабых ветрах, и поэтому на поверхности моря появляются области выглаживания ряби – слики (1). Удельная эффективная площадь рассеяния (УЭПР или s₀; нормированная на единицу площади величина, характеризующая обратное рассеяния) сликов значительно меньше, чем окружающей воды, и поэтому слик, имея низкие значения УЭПР, проявляется на РЛИ как темное пятно.

     Пятно нефтепродукта на МП может быть охарактеризовано контрастом (К) или отношением абсолютных значений УЭПР, измеренных на РЛИ в области пятна и в области моря свободной от пленки:

     здесь s_s и s_w – УЭПР (в дБ) пятна и чистой воды, h_s и h_w – коэффициенты вязкого затухания в пятне и вне его, k₀ и w – волновое число и круговая частота поверхностных волн, g – коэффициент поверхностного натяжения, r – плотность, n – коэффициент динамической вязкости. Контраст также может быть рассчитан по РЛИ как отношение в децибелах пятно-фон.

     Радиолокационные  изображения спутника Radarsat-2 (продукты Wide) были получены из MDA (MDA Corporation, www.mda.com) в рамках программы «Scientific Opportunity and Research» (SOAR), проект № 648 «Oil slicks in Radarsat-2 SAR multi-polarization images». Продукты Wide представляют собой синтезированные РЛИ с четырехкратным некогерентным накоплением по азимуту и дальности, с динамическим диапазоном 16 бит, геометрическим разрешением 75 м и полосой обзора около 150 км. Изображения поставлялись в виде стандартных SGX-продуктов.

     В результате работы была выполнена обработка и анализ пяти спутниковых РЛИ. Пример РЛИ представлен на Рис. 1. Результаты обработки представлены в Таблице (Рис. 2). Первые РЛИ были получены при слабом, переменном ветре, а остальные – при ветре 6-10 м/с. Было замечено, что слабый ветер благоприятствует активному растеканию нефти по морской поверхности, что приводит к образованию пятен больших размеров. Сильный же ветер препятствует этому процессу, не давая нефтяному пятну распространяться на большие расстояния, разрушая и диспергируя тонкие нефтяные пленки.

     Контрасты в течение времени исследования изменялись от 9,5-10 дБ (11 июля 2009 г.) до 3,5 дБ (21 сентября 2009 г.). Анализ изображений показал, что участки с наибольшими контрастами в основном располагаются в непосредственной близости от источников загрязнений – нефтяных вышек.

     Косвенно  минимальные и максимальные оценки объемов разливов могут быть получены на основе методики руководства (2) в предположении, что пленки в районе пос. Нефтяные Камни, скорее всего, имеют толщину от 0,30 до 5,0×10^-3 мм (300-5000 кг на 1 км² плёнки). Эти оценки больше соответствуют реальности, чем оценки, приведенные в работе (3). По данным ряда независимых источников разливы на НДГУ «Нефтяные Камни» составляют от 100 до 700 тонн в сутки.

     Литература:

1. Иванов А.Ю. Слики и плёночные образования на космических радиолокационных изображениях // Исслед. Земли из космоса, 2007. № 3, с. 73-96.
2. Bonn Agreement: Aerial Surveillance Handbook, 2004. Ver. 25. 96 р.
3. Боев А.Г., Матвеев А.Я. Оценка количества разлитой нефти на акватории каспийского промысла «Нефтяные камни» по данным многочастотного радиолокационного зондирования // Радиофизика и радиоастрономия, 2005. Т.10. № 2, с. 178-188.

Рис. 1. Место добычи Нефтяные Камни на фрагментах РЛИ Radarsat-2, полученных в широком обзорном режиме (W2): а – 11 июля 2009 г. 14: 29 UTC (ветер 2-3 м/с), б – 12 июля 2009 г. 02: 43 UTC (ветер 2-3 м/с). @ CSA, MDA

Рис. 2. Таблица. Результаты обработки РЛИ