علوم و فنون شیلات

علوم و فنون شیلات

آشکارش جبهه‌های دمایی دریای کاسپین با پردازش تصاویر ماهواره‌

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 کارشناس ارشد فیزیک دریا، گروه فیزیک دریا، دانشکده علوم دریایی و محیطی، دانشگاه مازندران، بابلسر
2 دانشیار، گروه فیزیک دریا، دانشکده علوم دریایی و محیطی، دانشگاه مازندران، بابلسر
3 استادیار، گروه فیزیک دریا، دانشکده علوم دریایی و محیطی، دانشگاه مازندران، بابلسر
چکیده
جبهه دمایی در سطح دریا، مرز بین دو توده آب با ویژگی‌های دمایی متفاوت را ترسیم می‌کند. یک جبهه دمایی، مناطقه‌ای کم عرض است که ویژگی‌های توده آب مانند دما در آنجا بهشدت تغییر کرده و همین موضوع عامل شناسایی آنها است. جبهه‌های دمایی از منظر شیلاتی، تغییرات اقلیمی، ویژگی‌های زیستی و غیرزیستی آب دریا و همچنین پدیده‌های مانند فراجوشی، پیچک و غیره حائز اهمیت است. بنابراین در این پژوهش، جبهه‌های دمایی دریای کاسپین به‌مدت پنج سال از 2015 تا 2019 با استفاده از تصاویر سنجنده مادیس بررسی شد. برای تشخیص و آشکارش جبهه‌های دمایی از الگوریتم کنی (Canny) در محیط متلب بهره‌گیری شد. علاوه بر مقایسه مکانی جبهه‌های دریای کاسپین، هر سال نیز به سه بازه زمانی چهار ماهه تقسیم و جبهه‌های دمایی هر دوره با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان داد که جبهه‌های دمایی شمال دریای کاسپین، در دو دوره سپتامبر تا نوامبر و مارس تا می حضور پایدار داشته، اما در دیگر ماه‌ها به صورت پراکنده و گسسته ظاهر می‌شوند. تنها حضور مستمر سالانه جبهه‌ها در شرق کاسپین جنوبی، ماه مارس است، درحالی‌که در غرب کاسپین جنوبی، بجز در آگوست، جبهه‌ها به صورت پایدار شناسایی شدند. الگوی جبهه‌ها در شرق و غرب کاسپین میانی با یکدیگر متفاوت است. به‌طور کلی جبهه‌ها در دوره زمستانی، عمدتا خوشه‌ای اما در دوره تابستانی آشکارتر و منسجم‌تر هستند. تعداد جبهه‌های کاسپین جنوبی در دوره پیش‌تابستانی کمتر از دیگر دوره‌ها است. جبهه‌های دمایی دریای کاسپین عمدتا در محل تشکیل امواج داخلی و پیچک‌ها و محدوده‌های پرشیب نزدیک ساحل شناسایی شد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


1. Belkin I, Shan Z, Cornillon P. Global survey of oceanic fronts from Pathfinder SST and in-situ data. Eos Trans AGU. 1998;79(45).
2. Hopkins J, Challenor P, Shaw AG. A new statistical modeling approach to ocean front detection from SST satellite images. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2010;27(1):173-91.
3. Belkin I, Cornillon P. Bering Sea thermal fronts from Pathfinder data: Seasonal and interannual variability. Pacific Oceanography. 2005;3(1):6-20.
4. Einali A, Sadrinasab M, Akbarinasab M. The Arvand River plume Detection by Using Numerical Modelling. Hydrogeomorphology. 2022;9(31):174-59.
5. DiGiacomo PM, Hamner WM, Hamner PP, Caldeira RM. Phalaropes feeding at a coastal front in Santa Monica Bay, California. Journal of Marine Systems. 2002;37(1-3):199-212.
6. Holligan P. Biological implications of fronts on the northwest European continental shelf. Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1981;302(1472):547-62.
7. Jessup DA, Miller MA, Ryan JP, Nevins HM, Kerkering HA, Mekebri A, et al. Mass stranding of marine birds caused by a surfactant-producing red tide. PLoS One. 2009;4(2):e4550.
8. Tittensor DP, Mora C, Jetz W, Lotze HK, Ricard D, Berghe EV, et al. Global patterns and predictors of marine biodiversity across taxa. Nature. 2010;466(7310):1098-101.
9. Tseng C-T, Sun C-L, Belkin IM, Yeh S-Z, Kuo C-L, Liu D-C. Sea surface temperature fronts affect distribution of Pacific saury (Cololabis saira) in the Northwestern Pacific Ocean. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2014;107:15-21.
10. Belkin I, Cornillon P. Surface thermal fronts of the Okhotsk Sea. Pacific Oceanography. 2004;2(1-2):6-19.
11. Kosarev AN. Physico-Geographical Conditions of the Caspian Sea. In: Kostianoy A, Kosarev A, editors. The Caspian Sea Environment. The Handbook of Environmental Chemistry. 5P: Springer Berlin Heidelberg; 2005. p. 5-31.
12. Zonn IS, Kosarev AN, Glantz MH, Kostianoy AG. The Caspian Sea Encyclopedia: Springer; 2010.
13. Aladin N, Plotnikov I. The Caspian Sea. Lake Basin Management Initiative Thematic Paper. 2004.
14. Ibrayev R, Özsoy E, Schrum C, Sur H. Seasonal variability of the Caspian Sea three-dimensional circulation, sea level and air-sea interaction. Ocean Science. 2010;6(1):311-29.
15. Masoud M, Pawlowicz R. Currents generated by the sea breeze in the southern Caspian Sea. Ocean Science. 2022;18(3):675-92.
16. Hashemi SN, Akbarinasab M, Safarrad T. The Detection of the Plume of the Arvand River Using Satellite Images. Hydrogeomorphology. 2018;4(13):147-64.
17. Us Department of Commerce NO, Atmospheric A. Why do scientists measure sea surface temperature? 2021 [Available from: https://oceanservice.noaa.gov/facts/sea-surface-temperature.html.
18. Nasa Earth Observatory. Sea Surface Temperature: NASA Earth Observatory; 2018 [Available from: https://earthobservatory.nasa.gov/global-maps/MYD28M.
19. Wagawa T, Kawaguchi Y, Igeta Y, Honda N, Okunishi T, Yabe I. Observations of oceanic fronts and water-mass properties in the central Japan Sea: Repeated surveys from an underwater glider. Journal of Marine Systems. 2020;201:103242.
20. Saldías GS, Lara C. Satellite-derived sea surface temperature fronts in a river-influenced coastal upwelling area off central–southern Chile. Regional Studies in Marine Science. 2020;37:101322.
21. Belkin IM, O'Reilly JE. An algorithm for oceanic front detection in chlorophyll and SST satellite imagery. Journal of Marine Systems. 2009;78(3):319-26.
22. Lin L, Liu D, Luo C, Xie L. Double fronts in the Yellow Sea in summertime identified using sea surface temperature data of multi-scale ultra-high resolution analysis. Continental Shelf Research. 2019;175:76-86.
23. Sarma V, Desai D, Patil J, Khandeparker L, Aparna S, Shankar D, et al. Ecosystem response in temperature fronts in the northeastern Arabian Sea. Progress in Oceanography. 2018;165:317-31.
24. Karami H, Akbarinasb M, Safarad T. Detection coastal thermal fronts in the Persian Gulf and the Oman Sea using MODIS images. 2018.
25. Puthezhath AS. Identification of thermal fronts in the Arabian sea using MODIS-SST data. Kerala University Of Fisheries And Ocean Studies Panangad. 2014.
26. Wall CC, Muller-Karger FE, Roffer MA, Hu C, Yao W, Luther ME. Satellite remote sensing of surface oceanic fronts in coastal waters off west–central Florida. Remote Sensing of Environment. 2008;112(6):2963-76.
27. Ren S, Zhu X, Drevillon M, Wang H, Zhang Y, Zu Z, et al. Detection of SST fronts from a high-resolution model and its preliminary results in the south China sea. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2021;38(2):387-403.
28. Hrytsyk V, Medykovskyy M, Nazarkevych M. Estimation of Symmetry in the Recognition System with Adaptive Application of Filters. Symmetry. 2022;14(5):903.
29. Detection CE. Canny Edge Detection. Opencvexamples blogspot com, Available: http://opencvexamples blogspot com/2013/10/void-canny-inputarray-imageoutputarray html. 2009.
30. Lavrova O, Mityagina M. Satellite survey of internal waves in the Black and Caspian Seas. Remote Sensing. 2017;9(9):892.
31. Shiea Ali M, A. A. Bidokhti AA. The study of upwelling in the eastern coast of the Caspian Sea using numerical simulation. Journal of the Earth and Space Physics. 2015;41(3):535-45.
32. Mansoury D, Sadrinasab M, Akbarinasab M. Seasonal and annual variability in wind fields and circulation of surface waters of the Caspian Sea. Journal of Marine Science and Technology. 2018;17(1):68-82.
33. Lavrova OY, Mityagina M, Sabinin K, Serebryany A. Satellite observations of surface manifestations of internal waves in the Caspian Sea. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2011;47:1119-26.
34. Farjami H, Hesari ARE. Assessment of sea surface wind field pattern over the Caspian Sea using EOF analysis. Regional Studies in Marine Science. 2020;35:101254.
35. Gunduz M, Özsoy E. Modelling seasonal circulation and thermohaline structure of the Caspian Sea. Ocean Science. 2014;10(3):459-71.
36. Kara AB, Wallcraft AJ, Metzger EJ, Gunduz M. Impacts of freshwater on the seasonal variations of surface salinity and circulation in the Caspian Sea. Continental Shelf Research. 2010;30(10-11):1211-25.
37. Kostianoy AG, Ginzburg AI, Lavrova OY, Lebedev SA, Mityagina MI, Sheremet NA, et al. Comprehensive satellite monitoring of Caspian Sea conditions. Remote sensing of the Asian Seas. 2019:505-21.