Krista Alikas kaitses Tartu Ülikoolis doktoritööd optiliselt keerukate vete seirest

15. juunil 2016 kaitses Krista Alikas keskkonnatehnoloogia erialal doktoritööd teemal "From research to applications-monitoring optically-complex waters with MERIS/ENVISAT data" (Teadusuuringutest rakendusteni – optiliselt keerukate vete seire satelliitsensori MERIS/ENVISAT abil).

Juhendajad Anu Reinart, PhD, Tartu Observatooriumi direktor ja Marko Vana, PhD, Tartu Ülikooli füüsika instituudi teadur.

Oponent Sampsa Koponen, PhD (Soome Keskkonnauuringute Instituut).

 Lühikokkuvõte

Järved ja rannikuveed pakuvad olulisi ökosüsteemi teenuseid. Tagamaks veekeskkondade seire ja ökoloogilise seisundi hindamise on Euroopa Liidus loodud mitmeid direktiive ja regionaalseid konventsioone. Kuna vee kvaliteet võib olla muutlik nii sesoonselt kui ruumiliselt võimaldab kaugseire efektiivset seire meetodit, mille abil saab hinnata vee kvaliteedi hetkeolukorda, muutusi võrreldes varasema seisundiga ning seda ka veekogudes, mis ei ole kaetud tavaseireprogrammide raames.

Käesolevas töös uuriti esimese spetsiaalselt optilistelt keerukate vete seireks loodud satelliitsensori MERIS/ENVISAT andmete kasutamisvõimalusi viie Põhja Euroopa järve ja kahe Läänemere rannikuala bio-optiliste andmete alusel. Olemasolevate MERIS standardalgoritmide õigsuse hinnang näitas, et need ei anna täpseid tulemusi veekogudes, kus on kõrge lahustunud orgaanilise aine ja klorofüll a hulk. Fütoplanktoni parameetrite (klorofüll a, sinivetikate biomass, fütoplanktoni biomass) hindamiseks kasutati punases ja lähisinfrapunases spektriosas töötavat spektraalset indeksit, mis kalibreeriti kohalikesse oludesse.

Kuna indeks on rakendatav MERIS L1b andmetele, lubab see kvantitatiivselt hinnata vee kvaliteedi parameetreid sinivetika õitsengute korral, mille puhul MERIS standardalgoritmid ei tööta. Hindamaks kaugseire andmetest veealust valgusvälja, millest sõltub veealuste organismide elutegevus, loodi kaalufunktsioonidel põhinev kombineeritud kanalisuhte algoritm, mis selgemate vete puhul kasutab kanalite 490/709 suhet ning sogasemate puhul 560/70 ning hindab edukalt valguse difuusset nõrgenemiskoefitsienti, Kd(490), satelliidiandmetest. Secchi sügavuse hindamiseks andis parimaid tulemusi algoritm, mis võttis pikselhaaval sisendiks satellidiandmetest arvutatud diffusse ja summaarse nõrgenemiskoefitsiendi ning peegeldusteguri väärtused üle nähtava laineala.

Töös arendatud algoritmid rakendati MERIS arhiivi 2002–2011 andmetele hindamaks erinevate järvede ökoloogilist seisundit nii nagu on nõutud EL veepoliitika raamdirektiivi poolt. Tulemused näitasid, et kaugseire andmeid saab kasutada täiendava infoallikana ökoloogilise seisundi hindamisel. Väljatöötatud algoritmid ja rakendused on kohandatavad 2016. aasta veebruaris tööd alustanud Sentinel-3/OLCI andmetele, mille abil on optiliselt keerukate vete seire kosmosest võimalik vähemalt aastani 2029.