Север и рынок. 2017, N 1.

Обнаружение и мониторинг разливов нефти являются ключевыми факторами при рассмотрении вопросов эффективного выделения ресурсов на ликвидацию аварийного разлива нефти. Информация по результатам обнаружения и мониторинга местоположения нефти определяет цели и задачи для применения технологий ликвидации разливов нефти. В настоящее время общепризнано, что космическая радиолокация является эффективным средством дистанционного зондирования Земли для обнаружения разливов нефти, причем использование радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА), формирующих радиолокационные (РЛ) изображения (РЛИ) поверхности моря, является одним из наилучших решений [6, 7]. Широкое применение данных космической радиолокации началось в 1991 г. с запуска европейского спутника ERS-1 (1991-2000 гг.) с РСА на борту. Его эстафету подхватили спутники ERS-2 (1995-2010 гг.), Radarsat-1 (1995-2013 гг.), Envisat (2002-2012 гг.), ALOS (2006-2011 гг.), Radarsat-2 (2007 г. — по настоящее время), ALOS-2 и Sentinel-1A (оба запущены в 2014 г.) и др. [8]. Нефтяные разливы в море — наиболее сложные и динамические явления [9]. Каждый разлив по-своему уникален и неповторим из-за практически бесконечного набора конкретных природных и антропогенных факторов, обусловливающих его поведение в данном месте и в данное время. Распространение и выветривание нефти в зимнее время затруднены главным образом из-за присутствия льда и низких температур. Низкая температура окружающей среды приводит к тому, что нефть теряет текучесть и ее дальнейшее распространение прекращается. Разливы нефти на льду и под ним обычно не могут перемещаться независимо от него, они остаются недалеко от зоны первоначального разлива, а в случае дрейфа льдов нефть будет перемещаться вместе с ними. Пятна нефти, нефтепродуктов и прочих пленочных загрязнений уменьшают обратное рассеяние на морской поверхности, подавляя мелкомасштабные гравитационные капиллярные волны (ГКВ), и регистрируются на РЛИ в виде темных областей различной формы и размеров. Различия в интенсивности РЛ-сигнала, рассеянного в области нефтяного пятна и на поверхности чистой воды, позволяют выявлять пленочные загрязнения [10]. С одной стороны, благодаря этому обнаружение разливов на поверхности моря с использованием радиолокации и различных приемов обработки изображений не составляют труда. С другой стороны, области выглаживания ГКВ, создаваемые маслянистыми пленками (нефть, жир, масло), а также аэрогидродинамическим воздействием на морскую поверхность (слабый ветер или сильные течения), создают на РЛИ практически похожие сигнатуры и могут быть легко перепутаны при анализе. Среди нефтяных загрязнений моря можно выделить три основных класса, которые в настоящее время необходимо обнаруживать и идентифицировать дистанционно: • пятна сырой нефти и тяжелых нефтепродуктов, возникающие в результате аварийных ситуаций с платформами, танкерами, нефтепроводами и другими объектами ТЭКа; • судовые разливы, образующиеся в результате сброса широкого класса жидких отходов, содержащих разнообразные нефтепродукты; • пленки грифонной нефти естественного происхождения (в местах грифонной активности). Пятна выглаживания и слики на РЛИ одноканальных РСА, образованные различными явлениями в океане и атмосфере, могут быть различены в результате использования разнообразных методов обработки и анализа [6, 7] и дополнительного набора данных/измерений, однако пятна могут значительно варьироваться в зависимости от конкретных условий среды (скорости ветра и поверхностных течений). В случае использования РСА с одним поляризационным каналом автоматическое распознавание практически невозможно, однако многоканальные (поляриметрические) РСА помогают найти решение этой проблемы. Основной ценностью космических РСА в арктических приложениях до сих пор считается их способность контролировать изменяющуюся ледовую обстановку в районе и непосредственной близости от места разлива, что дает ценную информацию для планирования операций по ликвидации аварийных разливов [11]. Были исследованы возможности космической радиолокации на примере мониторинга места установки платформы ПА-Б на северо-востоке шельфа о. Сахалин в Охотском море. В них впервые в отечественной практике был реализован комплексный подход к этой проблеме и предпринята попытка восстановления параметров морской среды (с использованием только данных ДЗЗ), необходимых нужд потребителей. Было показано, что космическую РЛ-съемку высокого разрешения и широкого обзора как оперативную и всепогодную целесообразно применять для наблюдения и исследования различных процессов и явлений, происходящих в северных и арктических морях, а также применять для слежения за положением и перемещением судов. РСА-съемка может стать 180