Спутниковое дистанционное зондирование - это наблюдение Земной поверхности, получение информации о её атмосфере, характеристиках поверхности и объектах на ней без непосредственного физического контакта с использованием спутников, оснащённых съёмочной аппаратурой.
Такой метод позволяет получить пространственно-временные данные различной направленности, среди которых могут быть как климатические характеристики, так и природные процессы. В этой работе с помощью спутникового дистанционного зондирования будет рассмотрено такое явление как Новоземельская бора.
Архипелаг Новая земля представляет интерес в плане геологической разведки и освоения шельфа, знание особенностей характерного для данного региона явления боры важно для прогнозирования погодных условий. Сравнение характеристик Баренцевой и Карской боры имеет значение для дальнейшего прогнозирования погодных условий. Новоземельская бора — это местный восточный или западный холодный, очень сильный и порывистый ветер, который возникает при переваливании воздухом широкого, но невысокого Новоземельского хребта. Наиболее благоприятное по высоте место - это северная часть о. Южный. Чаще всего наблюдается бора, дующая со стороны Карского моря. Типичная синоптическая ситуация для неё - это антициклон к северу и североатлантический циклон к юго-западу от архипелага. На спутниковых снимках характерными признаками являются облачные улицы, а также безоблачное пространство над Баренцевым морем.
Именно поэтому целью данной работы является исследование и анализ возможности использования данных спутникового дистанционного зондирования для более полного изучения и обнаружения Новоземельской боры.
Для достижения поставленной цели был сформулирован ряд задач, в которые входит:
1. Сформировать архив спутниковых снимков Новоземельской боры за период с 2015 по 2024 гг.
2. Сформировать архив метеорологических величин для выявленных случаев боры
3. Проанализировать условия формирования боры
4. Выполнить сравнительный анализ боры с Баренцева и с Карского моря
В первой глава рассматриваются виды местных ветров и особенности и механизмы их возникновения.
Во второй главе приводится описание явления боры, характерной для региона архипелага Новая Земля, приводится географическая характеристика местности, а также рассматриваются характерная для новоземельной боры синоптическая ситуация и особенности классификации данного явления.
Третья глава посвящена исследованию метеорологических условий формирования Новоземельской боры и сравнительному анализу боры с Карского и Баренцева морей с использованием данных реанализа и спутниковых изображений.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы поставленная цель была достигнута, а задачи решены. Данное исследование подтверждает ценность и применимость данных спутникового дистанционного зондирования при изучении и мониторинге опасных природных явлений, таких как Новоземельская бора.
В ходе работы были использованы данные спутникового дистанционного зондирования и составлен архив спутниковых снимков (60 случаев), сделанных датчиком MODIS спутника Terra.
Также был составлен архив метеовеличин, собранный по инструментальным данным ст. Малые Кармакулы, а также по данным реанализа MERRA с использованием программы IDV (Integrated Data Viewer).
Анализ полученных данных показал, что для Новоземельской боры характерно резкое падение температуры на высоте 2м от поверхности земли на подветренной стороне Новоземельского хребта наряду с одновременным резким ростом скорости ветра на 2 м от поверхности земли в той же точке. На наветренной стороне наблюдается давление воздуха выше, чем на подветренной и за счёт этого происходит ускорение ветрового потока. Вклад мезомасштабных процессов в перепад давления между склонами составляет 80-100% от величины разности давления и даже превышает её.
Из-за низкой высоты гор между рассматриваемыми точками (ст. Малые Кармакулы и точка 72°с.ш, 55,6°в.д) блокирование натекающего потока не происходит и воздух свободно перетекает с одного склона на другой.
При Новоземельской боре наблюдается инверсия, сравнимая с высотой самого Новоземельского хребта. Компоненты ветра, перпендикулярные хребту сохраняют направление на протяжении всей тропосферы. Также, атмосфера устойчива в моменты боры.
В ходе исследования был произведен анализ спутниковых изображений с 2016-2024гг. в видимом канале и в канале водяного пара, что позволило сделать вывод о том, что в области действия боры на спутниковых изображениях в видимом канале наблюдаются безоблачные области на подветренной стороне хребта, а также облачные линии и улицы; в канале водяного пара наблюдается зона опускания стратосферного воздуха, характеризующаяся менее яркими значениями пикселей, что, по-видимому, может использоваться в качестве дополнительного дешифровочного признака и повысить надежность обнаружения данного явления при анализе боры из космоса.
Было выявлено, что бора с Баренцева моря во многих случаях имеет меньшую продолжительность и интенсивность по сравнению с борой с Карского моря. Данная закономерность может быть связана с более высокой инверсией, а также местными климатическими особенностями. Карское море холоднее Баренцева и большую часть года покрыто льдом, что обеспечивает менее резкий ход метеохарактеристик температуры и давления, и, следовательно, меньшую интенсивность.
Результаты данной исследовательской работы позволили получить важные данные о характеристиках и поведении Новоземельской боры. Была выявлена связь между динамикой Новоземельской борой и метеопараметрами, такими как ветер, температура, давление, характеристики натекающего потока и устойчивости атмосферы. На основе анализа метеохарактеристик и спутниковых снимков, было проведено сравнение Новоземельской боры с Карского и с Баренцева морей. Это позволило более полно изучить явление Новоземельской боры и сделать вклад в понимание местных погоды и климата.
