Оценка точности спутниковой альтиметрии Sentinel-3 в прибрежных районах Азовского моря

Введение. Азовское море является мелководным полузамкнутым морем, где спутниковая альтиметрия (SA) сталкивается с трудностями в обеспечении точности измерений уровня моря. Рассматривается верификация данных альтиметрии спутника Sentinel-3 в прибрежных районах Азовского моря с использованием данных платформ наблюдений и трехмерной гидродинамической модели.

Материалы и методы. Исследование основано на сравнении высот поверхности моря (SSH), полученных с радиовысотомера Sentinel-3, с данными мареографов и результатами моделирования. Использована трехмерная гидродинамическая модель, адаптированная к условиям Азовского моря, а также спутниковые данные, обработанные с учетом атмосферных и приливных поправок.

Результаты исследования. Среднеквадратичная ошибка (RMSE) между спутниковыми и эталонными данными составила 85 мм. Анализ показал, что доплеровская альтиметрия Sentinel-3 в SAR-режиме обеспечивает более высокую точность по сравнению с традиционной альтиметрией, особенно в прибрежной зоне.

Обсуждение и заключение. Оценка данных Sentinel-3 демонстрирует их надежность в моделировании уровня воды в Азовском море. Методика сравнительного анализа, предложенная в работе, позволяет учитывать систематические ошибки спутниковых данных и использовать их в сочетании с моделированием и натурными наблюдениями. Исследование подтверждает эффективность данных Sentinel-3 в определении уровня моря в сложных прибрежных условиях. Разработанная методика может быть применена в других прибрежных районах для оценки характеристик спутниковой альтиметрии.

1. Arnold D, Montenbruck O, Hackel S, Sosnica K. Satellite laser ranging to low Earth orbiters: orbit and network validation. J Geodesy. 2019;93(11):2315–2334. https://doi.org/10.1007/s00190-018-1140-4

2. Catalog of spatial and temporal assets of the Copernicus data space ecosystem. URL: https://dataspace.copernicus.eu/ (дата обращения: 09.01.2025)

3. Cipollini P., Calafat F.M., Jevrejeva S. Monitoring sea level in the coastal zone with satellite altimetry and tide gauges. Surv Geophys. 2017;38:33. https://doi.org/10.1007/s10712-016-9392-0

4. EUMETSAT. Sentinel-3 SRAL Marine User Handbook. 2017;55.

5. Fernandez J., Peter H., Calero E.J., Berzosa J., Gallardo L.J., Femenias P. Sentinel-3A: Validation of orbit products at the Copernicus POD service. Fiducial Reference Measurements for Altimetry, International Association of Geodesy Symposia. 2019;150:75–82. https://doi.org/10.1007/1345_2019_64

6. Montenbruck O., Hackel S., Jaggi A. Precise orbit determination of the Sentinel-3A altimetry satellite using ambiguity-fixed GPS carrier phase observations. J Geodesy. 2018;92:711–726. https://doi.org/10.1007/s00190-017-1090-2

7. Unified State Information System on the Situation in the World Ocean. URL: http://portal.esimo.ru/ (дата обращения: 09.01.2025)

8. Protsenko S., Sukhinova T. Mathematical modeling of wave processes and transport of bottom materials in coastal water areas taking into account coastal structures. MATEC Web Conf. 2017;04002. https://doi.org/10.1051/matecconf/201713204002

9. Проценко С.В., Проценко Е.А., Харченко А.В. Сопоставление результатов численного моделирования процессов гидродинамики в мелководных водоемах с аналитическим решением. Computational Mathematics and Information Technologies. 2023;7(3):49–63. https://doi.org/10.23947/2587-8999-2023-7-3-49-63

10. Сухинов А.И., Проценко С.В., Панасенко Н.Д. Математическое моделирование и экологическое проектирование состояния морских систем с учетом разномасштабной турбулентности с использованием данных дистанционного зондирования. Computational Mathematics and Information Technologies. 2022;6(3):104–113. https://doi.org/10.23947/2587-8999-2022-1-3-104-113

11. Сухинов А.И., Проценко Е.А., Чистяков А.Е., Шретер С.А. Сравнение вычислительных эффективностей явной и неявной схем для задачи транспорта наносов в прибрежных водных системах. В: Труды международной научной конференции «Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ’2015)». Екатеринбург: издательский центр ЮУрГУ; 2015. С. 297–307.

12. Сухинов А.И., Чистяков А.Е., Проценко Е.А. Построение дискретной двумерной математической модели транспорта наносов. Известия ЮФУ. Технические науки. 2011;8(121):32–44.