Возможности вейвлет-анализа для изучения пространственно-временной изменчивости содержания хлорофилла «а» в поверхностном слое Черного моря

Abstract

Представлены результаты анализа Фурье- и вейвлет-спектров пространственных и временных сечений массива спутниковых данных о содержании хлорофилла «а» в поверхностном слое Черного моря. Исходные поля предварительно обработаны для заполнения пропусков, вызванных наличием облачности, с использованием информации о корреляционных связях в выборке данных. Дискретность данных составляет одни сутки, пространственное разрешение – 7 км. Выполнялось вейвлет-преобразование данных вдоль двух меридиональных (32 и 37° в.д.) и одного широтного (43° с. ш.) разреза. Для нескольких пространственных масштабов – 25, 50, 100 и 150 км – анализировались временные развертки сечений вейвлет-спектров. Оценивалось время жизни неоднородностей разного масштаба вблизи берегов и в открытой части моря. Вычислялся интегральный показатель изменчивости поля как среднее абсолютных значений вейвлет-коэффициентов на разных масштабах. На всех масштабах наблюдалась значимая отрицательная корреляция этих показателей для восточной и западной областей Черного моря.

Представлено результати аналізу Фур’є- та вейвлет-спектрів просторових і часових розрізів масиву супутникових даних про вміст хлорофілу «а» в поверхневому шарі Чорного моря. Вихідні поля попередньо оброблені для заповнення пропусків, викликаних наявністю хмарності, з використанням інформації про кореляційні зв’язки у вибірці даних. Дискретність даних становить одну добу, просторова роздільна здатність – 7 км. Виконувалося вейвлетперетворення даних уздовж двох меридіональних (32 і 37°с. д.) і одного широтного (43°пн. ш.) розрізу. Для кількох просторових масштабів – 25, 50, 100 і 150 км – аналізувалися тимчасові розгортки перетинів вейвлет-спектрів. Оцінювався час життя неоднорідностей разних масштабів поблизу берегів та у відкритій частині моря. Обчислювався інтегральний показник мінливості поля як середнє абсолютних значень вейвлет-коефіцієнтів на різних масштабах. На всіх масштабах спостерігалася значуща негативна кореляція цих показників для східної та західної областей Чорного моря на всіх масштабах.

Results of the Furier and wavelet spectra analysis of spatial and temporal sections of satellite data on chlorophyll «a» content in the Black Sea surface layer are represented. Using the information on correlations in the data sample, the initial fields are preprocessed to fill the gaps resulted from cloudiness. Data discreteness is one day, spatial resolution is 7 km. The data wavelet transformation is performed along two meridian (32° E and 37° E) and one latitudinal (43° N) sections. Temporal dynamic of wavelet spectra are analyzed for the following spatial scales: 25, 50, 100 and 150 km. Lifetime of heterogeneities of various scales near the coast and in the open sea is estimated. The integral index of the field variability is calculated as an average of the absolute values of the wavelet coefficients on various scales. Significant negative correlation of these indices on all the scales for the eastern and western regions of the Black Sea is observed.