INVESTIGATION OF MORPHOLOGICAL FEATURES OF FILM POLLUTION ON WATER SURFACE BASED ON RADAR SENSING DATA

  • Alexey V. Ermoshkin Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, Nizhny Novgorod, Russia https://orcid.org/0000-0002-6528-7589
  • Ivan A. Kapustin Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences. Volga State University of Water Transport, Nizhny Novgorod, Russia https://orcid.org/0000-0001-6845-3119
  • Olga A. Danilicheva Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, Nizhny Novgorod, Russia https://orcid.org/0000-0001-9529-2517
  • Eugene I. Poplavsky Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, Nizhny Novgorod, Russia
  • Nikita S. Rusakov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, Nizhny Novgorod, Russia

Abstract

The article deals with the morphological features of spreading films of surfactants on the surface of the reservoir on the basis of experiments on the Gorky reservoir under various meteorological conditions. The test substances were: oleic acid, vegetable oil, diesel. The registration of film contamination was carried out using X-band digital coherent radar MRS-1000, located on the roof of the lighthouse at the end of the outside harbor. The processing of the obtained radar panoramas made it possible to establish that the physical properties of the pollutant are reflected in the morphological characteristics of the film slicks. In particular, the substance properties are manifested in relation of the slick axes along and across the wind direction, as well as in the effects of growth and saturation of the slick area, all other things being equal. Without claiming to be a method for identifying a substance based on the data obtained, we can conclude that these effects are present and that they can be observed using radar methods.

Keywords: film pollution, slicks, surfactants, radar, remote sensing, monitoring

References

Научные проблемы оздоровления российских рек и пути их решения. Сборник научных трудов. Москва: Студия Ф1, 2019. – 572 с.

Моделирование процесса растекания нефти при выполнении судами в счалах погрузо-разгрузочных операций (ПРО)/ Е.Ю. Чебан, И.А. Капустин, А.А. Мольков, М.В. Игонина// Речной транспорт (ХХI век)-2015. – № 5 (76) – с. 42–47.

Журбас В.М. Основные особенности распространения нефти в море/ В. М. Журбас // Итоги науки и техники. Механика жидкости и газа, М.: ВИНИТИ – 1978. -т. 12.– с. 144–159.

Fingas M., A review of oil spill remote sensing/ M. Fingas, C.E. Brown // Sensors. -2018. Vol. 18. – №. 1. – P. 91.

https://doi.org/10.3390/s18010091

Об оценке вклада приводного ветра в кинематику сликов на морской поверхности в условиях ограниченных разгонов волнения/ И.А. Капустин, А.В. Ермошкин, Н.А. Богатов, А.А. Мольков //Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса -2019. -T. 16. -№ 2. – С. 163–172. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2019-16-2-163-172

Чебан Е.Ю. Технико-экономическая оценка реализации положения о функциональной подсистеме организации работ по предупреждению и ликвидации разливов нефти на внутренних водных путях России/ Е.Ю. Чебан, В.М. Иванов, А.И. Кузьмичев // В сборнике: Проблемы использования и инновационного развития внутренних водных путей в бассейнах великих рек. Труды международного научно-промышленного форума. Материалы научно-методической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов, специалистов и студентов. ВГБОУ ВО ННГАСУ, ФГБОУ ВО "ВГУВТ". -2017. -С. 17. https://doi.org/10.18356/d4b12a88-ru

Макет системы экологического мониторинга пленочных загрязнений в акватории Горьковского водохранилища/ А.В. Ермошкин, И.А. Капустин, А.А. Мольков, Е.И. Поплавский, Н.С. Русаков //Научные проблемы водного транспорта -2020. – № 62– c. 11–19. https://doi.org/ 10.37890/jwt.vi62.35.

Дистанционные методы определения толщин пленок нефти и нефтепродуктов на морской поверхности / А.А. Мольков, И.А. Капустин, А.В. Ермошкин, С.А. Ермаков // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. -2020. -Т. 17.– №3.– С. 9–27. https://doi.org/10.21046/17dzzconf-2019a

Interpreting sea surface slicks on the basis of the normalized radar cross‐section model using RADARSAT‐2 copolarization dual‐channel SAR images / D. V. Ivonin, S. Skrunes, C. Brekke, A. Y. Ivanov //Geophysical Research Letters. -2016. -Vol. 43.– №. 6.– P.2748–2757. https://doi.org/10.1002/2016gl068282

Skrunes S., Oil spill characterization with multi-polarization C-and X-band SAR/ S. Skrunes, C. Brekke, T. Eltoft //2012 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium. IEEE. -2012. -P. 5117-5120. https://doi.org /10.1109/IGARSS.2012.6352459

Measuring the Ocean Surface, Available at: https://www.miros-group.com

Sigma S6 Oil Spill Detection (OSD) System, Available at: http://rutter.ca/sigma-s6

The SeaDarQ radar system, Available at: http://www.seadarq.com

Fay J.A. The spread of oil slicks on a calm sea / J.A. Fay // Oil on the Sea. Plenum New York. – 1969. -Р. 53–63. https://doi.org/10.1007/978-1-4684-9019-0_5

Ермошкин А.В., Исследование особенностей растекания пленок поверхностно-активных веществ на поверхности внутренних водоемов морским навигационным радиолокатором / А.В. Ермошкин, И.А. Капустин // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. -2015. -Т. 12. -№ 6. – С. 113–119. https://doi.org/10.21046/17dzzconf-2019a

Исследование особенностей геометрии пленочных сликов на морской поверхности по данным спутниковых радиолокационных наблюдений/ С.А. Ермаков, О.Ю. Лаврова, И.А. Капустин, Е.В. Макаров, И.А. Сергиевская // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. -2016. -Т. 13.– № 3. -С. 97–105. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2016-13-3-97-105

Ермаков С.А. Влияние пленок на динамику гравитационно-капиллярных волн. / С.А. Ермаков -Н.Новгород: ИПФ РАН, 2010. -164 с.

Damping of surface waves due to crude oil/oil emulsion films on water/ I. Sergievskaya, S. Ermakov, T. Lazareva, J. Guo //Marine Pollution Bulletin. -2019. -Vol. 146.– P. 206–214. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.06.018

Ермаков С.А., Об эффекте сжатия пленочного слика/ С.А. Ермаков, А.В. Ермошкин, Капустин И.А. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2017. – Т. 14 – № 3 – С. 288–294 . https://doi.org/10.21046/17dzzconf-2019a

Remote sensing of evolution of oil spills on the water surface / S. Ermakov, I. Kapustin, A. Molkov, G. Leshev, O. Danilicheva, I.Sergievskaya // Proc. SPIE 10784, Remote Sensing of the Ocean, Sea Ice, Coastal Waters,and Large Water Regions -2018– 107840L (10 October 2018); https://doi.org/10.1117/12.2325745

Author Biographies

Alexey V. Ermoshkin , Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, Nizhny Novgorod, Russia

Ph.D, Laboratory Manager Deputy of Laboratory of Remote Methods of Geophysical Perturbations Detection, Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, 46, Ulyanov st, Nizhny Novgorod, 603950 , e-mail: al-ermoshkin@yandex.ru

Ivan A. Kapustin , Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences. Volga State University of Water Transport, Nizhny Novgorod, Russia

Ph.D., Senior researcher of the Department of Radiophysical Methods in Hydrophysics, Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, 46, Ulyanova st, Nizhny Novgorod, 603950, Senior researcher of the Department of Hydrodynamics, Vessel Theory and Ecological Safety, Volga State University of Water Transport, 5, Nesterov st, Nizhny Novgorod, 603950 , e-mail: kapustin-i@yandex.ru

Olga A. Danilicheva , Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, Nizhny Novgorod, Russia

Junior researcher of the Department of Radiophysical Methods in Hydrophysics, Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, 46, Ulyanov st, Nizhny Novgorod, 603950 , e-mail: temary-good@yandex.ru

Eugene I. Poplavsky , Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, Nizhny Novgorod, Russia

Research laboratory assistant of Laboratory of Remote Methods of Geophysical Perturbations Detection, Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, 46, Ulyanov st, Nizhny Novgorod, 603950 , e-mail: keepcalmandhavefun@mail.ru

Nikita S. Rusakov , Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, Nizhny Novgorod, Russia

Research laboratory assistant of Laboratory of Remote Methods of Geophysical Perturbations Detection, Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, 46, Ulyanov st, Nizhny Novgorod, 603950 , e-mail: nikitarusakov228@yandex.ru

Published
29-08-2020
How to Cite
Ermoshkin, A. V., Kapustin, I. A., Danilicheva, O. A., Poplavsky, E. I., & Rusakov, N. S. (2020). INVESTIGATION OF MORPHOLOGICAL FEATURES OF FILM POLLUTION ON WATER SURFACE BASED ON RADAR SENSING DATA. Russian Journal of Water Transport, (64), 48-57. https://doi.org/10.37890/jwt.vi64.96
Section
Shipbuilding, ship repair, and ecological safety of the ship