Мониторинг проявлений грязевулканических флюидов в Каспийском море по многоспектральным спутниковым данным

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

На основании результатов космического мониторинга с использованием многоспектральных спутниковых данных выявлены и исследованы 180 случаев проявлений грязевулканических флюидов (ГВФ) на морской поверхности и в приповерхностном слое Каспийского моря в районе Челекено-Ливановской поднятий за период времени с 2019 по 2021 годы. Для областей проявлений ГВФ проанализированы отражательные способности в 7-ми спектральных каналах аппаратуры спутников Landsat-8 и Sentinel-2A/B в диапазоне длин волн 0.44–2.2 мкм. В областях проявлений ГВФ на морской поверхности выявлены значимые положительные контрасты в “фиолетовом” (~0.44 мкм), “синем” (~0.48 мкм) и “зеленом” (~0.56 мкм) спектральных каналах, обусловленные наличием взвешенных веществ и пузырьков газа в приповерхностном слое водной толщи. Математические ожидания контрастов Вебера в этих спектральных каналах варьировались в диапазоне от С~0.47 до С~0.77. На основании комплексного анализа пространственно-геометрических характеристик проявлений ГВФ и батиметрической карты района установлены координаты источников выбросов, которые соответствовали вершине грязевулканической банки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Г. Бондур

Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга “АЭРОКОСМОС”

Автор, ответственный за переписку.
Email: office@aerocosmos.info
Россия, Москва

В. Н. Черникова

Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга “АЭРОКОСМОС”

Email: office@aerocosmos.info
Россия, Москва

В. В. Замшин

Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга “АЭРОКОСМОС”

Email: office@aerocosmos.info
Россия, Москва

Список литературы

  1. Алиев А.Д. Грязевой вулканизм Южно-Каспийского нефтегазоносного бассейна // Геология и полезные ископаемые мирового океана. 2006 (a). № 3. С. 35–51.
  2. Алиев А.И. Грязевые вулканы ‒ очаги периодической газогидродинамической разгрузки быстропогружающихся осадочных бассейнов и важные критерии прогноза газоносности больших глубин // Геология нефти и газа. 2006 (б). № 5. С. 26–32.
  3. Аэрокосмический мониторинг объектов нефтегазового комплекса / под ред. В.Г. Бондура. Москва: Научный мир, 2012. 558 с.
  4. Богоявленский В.И. Выбросы газа и нефти на суше и акваториях Арктики и Мирового океана // Бурение и нефть. 2015. № 6. С. 4–10.
  5. Бондур В.Г., Кузнецова Т.В. Выявление газовых сипов в акваториях арктических морей с использованием данных дистанционного зондирования // Исследование Земли из космоса. 2015. № 4. C. 30‒43. doi: 10.7868/S020596141504003X.
  6. Бондур В.Г. Аэрокосмические методы и технологии мониторинга нефтегазоносных территорий и объектов нефтегазового комплекса // Исследование Земли из космоса. 2010. № 6. С. 3‒17.
  7. Бондур В.Г., Гребенюк Ю.В., Сабинин К.Д. Спектральные характеристики и кинематика короткопериодных внутренних волн на Гавайском шельфе // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45. № 5. С. 641‒651. doi: 10.31857/S0002-3515551114-127.
  8. Бондур В.Г., Филатов Н.Н., Гребенюк Ю.В., Долотов Ю.С., Здоровеннов Р.Э., Петров М.П., Цидилина М.Н. Исследования гидрофизических процессов при мониторинге антропогенных воздействий на прибрежные акватории (на примере бухты Мамала, о. Оаху, Гавайи) // Океанология. 2007. Т. 47. № 6. С. 827‒846.
  9. Бондур В.Г., Журбас В.М., Гребенюк Ю.В. Математическое моделирование турбулентных струй глубинных стоков в прибрежные акватории // Океанология. 2006 (а). Т. 46. № 6. С. 805‒820.
  10. Бондур В.Г., Килер Р.Н., Старченков С.А., Рыбакова Н.И. Мониторинг загрязнений прибрежных акваторий с использованием многоспектральных спутниковых изображений высокого пространственного разрешения // Исследование Земли из космоса. 2006 (б). № 6. С. 42‒49.
  11. Гидрометеорология и гидрохимия морей / под ред. Ф.С. Терзиев, А.Н. Косарев, А.А. Керимов. 1992. Том 6. Вып. 1. СПб: Гидрометеоиздат. 360 с.
  12. Дмитриевский А.Н. и др. Механизм образования залежей углеводородов // Газовая промышленность. 1999. № 5. С. 74–77.
  13. Ерлов Н.Г. Оптическая океанография. М.: Мир, 1970. 224 с.
  14. Ершов В.В. Флюидодинамические процессы в зоне Центральносахалинского разлома (по результатам наблюдений на Южно-Сахалинском грязевом вулкане) // Геодинамика и тектонофизика. 2015. Т. 3. № 4. С. 345–360. doi: 10.5800/GT-2012-3-4-0078.
  15. Иванов А.Ю. Слики и пленочные образования на космических радиолокационных изображениях // Исслед. Земли из космоса. 2007. № 3. С. 73–96.
  16. Лаврова О.Ю., Уваров И.А., Крашенинникова Ю.С. Спутниковые наблюдения извержения грязевого вулкана на о. Дашлы в Каспийском море 4 июля 2021 г. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 3. С. 332–336. doi: 10.21046/2070-7401-2021-18-3-332-336.
  17. Матросова Е.Р., Ходаева В.Н., Иванов А.Ю. Определение характеристик естественных нефтепроявлений и их подводных источников по данным дистанционного зондирования // Исслед. Земли из космоса. 2022. № 2. С. 3–27. doi: 10.31857/S0205961422020063.
  18. Метан и климатические изменения: научные проблемы и технологические аспекты / под ред. В.Г. Бондур, И.И. Мохов, А.А. Макоско. Москва: Российская академия наук, 2022. 388 с.
  19. Соловьев В.Ф. Грязевой вулкан “банка Ливанова” в Каспийском море. ДАН СССР, сер. геол., № 2, 1952.
  20. Холодов В.Н. О происхождении грязевых вулканов // Геология и полезные ископаемые мирового океана. 2019. Т. 15. № 4 (58). С. 57–80. doi: 10.15407/gpimo2019.04.057.
  21. Холодов В.Н. Грязевые вулканы: распространение и генезис // Геология и полезные ископаемые мирового океана. 2012. № 4. С. 5–27.
  22. Черкашин В.И. и др. Тектоническое строение и перспективы нефтегазоносности осадочного покрова дна Каспийского моря // Труды Института Геологии Дагестанского Научного Центра РАН. 2018. № 4 (75). С. 24–29.
  23. Шнюков Е.Ф., Алиев Ад.А., Рахманов Р.Р. Грязевой вулканизм Средиземного, Черного и Каспийского Морей: Специфика развития и проявления // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2017. № 2 (48). С. 5–25.
  24. Юсубов Н.П., Гулиев И.С. Грязевой вулканизм и углеводородные системы Южно-Каспийской впадины (По новейшим данным геофизических и геохимических исследований). Баку: Элм, 2022. 168 с.
  25. Яицкая Н.А. Восстановление полей температуры и солености вод Каспийского моря с помощью гидродинамического моделирования // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2017. № 1 (85). С. 122–128.
  26. Al-Lashi R.S., Gunn S.R., Czerski H. Automated processing of oceanic bubble images for measuring bubble size distributions underneath breaking waves // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2016. V. 33. № 8. P. 1701–1714. doi: 10.1175/JTECH-D-15-0222.1.
  27. Fallati L., Panieri G., Argentino C., Varzi A.G., Bünz S., and Savini A. Characterizing Håkon Mosby Mud Volcano (Barents Sea) cold seep systems by combining ROV-based acoustic data and underwater photogrammetry. Front. Mar. Sci. 2023. 10:1269197. doi: 10.3389/fmars.2023.1269197.
  28. Kopelevich O.V., Sheberstov S.V., Yunev O., Basturk O., Finenko Z.Z., Nikonov S., Vedernikov V.I. Surface chlorophyll in the Black Sea over 1978–1986 derived from satellite and in situ data, Journal of Marine Systems. V. 36. Iss. 3–4. 2002. P. 145–160. doi: 10.1016/S0924-7963(02)00184-7.
  29. Landsat 8 (L8) Data Users Handbook. Sioux Falls, SD, USA: USGS, 2019. Ed. 5. 114 p.
  30. Peli E. Contrast in complex images // J. Opt. Soc. Am. A, JOSAA. 1990. V. 7. № 10. P. 2032–2040. doi: 10.1364/JOSAA.7.002032.
  31. Sentinel-2 User Handbook. European Space Agency (ESA) // ESA Standard Document. V.1. 2015. 64 p.
  32. Stramski D. Gas microbubbles: an assessment of their significance to light scattering in quiescent seas// Proc. SPIE 2258, Ocean Optics XII, (26 October 1994). V. 2258. P. 704–710. doi: 10.1117/12.190117.
  33. Zhang X., Lewis M., Johnson B. Influence of bubbles on scattering of light in the ocean // Appl. Opt., AO. 1998. V. 37. № 27. P. 6525–6536. doi: 10.1364/AO.37.006525.
  34. Vincent P. Sentinel-1 Product Specification. MPC-S1: ESA, 2020. 197 p.
  35. Wu T., Deng X., Yao H., Liu B., Ma J., Haider S.W., Yu Z., Wang L., Yu M., Lu J., Sohoo Engr.N., Kalhoro N.A., Kahkashan S., Wei J. Distribution and development of submarine mud volcanoes on the Makran Continental Margin, offshore Pakistan // Journal of Asian Earth Sciences. 2021. Vol. 207. P. 104653. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2020.104653

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема расположения исследуемого участка акватории (желтый прямоугольник), наложенная на батиметрическую карту Каспийского моря.

Скачать (25KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Обобщенная схема проведения исследований.

Скачать (152KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Диаграмма соответствия длин волн спектральных каналов съемочной аппаратуры спутников Landsat-8 (аппаратура OLI, красные прямоугольники) и Sentinel-2A/B (аппаратура MSI, зеленые прямоугольники). Соответствующие друг другу каналы отмечены утолщенными контурами.

Скачать (65KB)
Метаданные
5. Рис. 4. а ‒ примеры спутниковых многоспектральных изображений (синтез в натуральных цветах ‒ RGB) участков морской поверхности с проявлениями ГВФ; б ‒ профили спектральной отражательной способности, построенные по данным “красного”, “зеленого”, “синего” каналов.

Скачать (59KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Примеры совместного анализа квазисинхронных оптических (Sentinel-2A/B, цветные фрагменты) и радиолокационных (Sentinel-1A/B, фрагменты в градациях серого) космических изображений ГВФ (а‒б) и нефтяных сипов (в‒е), выявленных в работе (Матросова и др., 2022).

Скачать (102KB)
Метаданные
7. Рис. 6. а ‒ Обзорная карта южной части Каспийского моря с выделенным участком исследования и обнаруженными обобщенными контурами ГВФ; б, в ‒ карты контуров выявленных ГВФ в увеличенном масштабе и соответствующие им цветокодированные карты количества случаев наблюдения ГВФ (д, е); г ‒ карта глубин в области исследования (глубины изобат отмечены числами от 10 до 60 (м)).

Скачать (104KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Графики распределения по месяцам (с 2019 по 2021 годы): а‒в – количества спутниковых изображений и случаев регистрации ГВФ; г – количества случаев обнаружения ГВФ, выраженного в процентах от количества съемок.

Скачать (91KB)
Метаданные
9. Рис. 8. а ‒ Графики математических ожиданий спектральной отражательной способности зон проявлений ГВФ (красная линия) и фоновой морской поверхности (синяя линия), полученные по результатам совместной обработки данных аппаратуры спутников Sentinel-2A/B (112 сцен) и Landsat-8 (68 сцен); б ‒ график изменения контраста ГВФ в зависимости от используемого спектрального канала.

Скачать (48KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025