Hydrophysics

Hydrophysics

Depth measurement of the northeastern coast of Antarctica using remote sensing technology (case study: Prydz Bay)

Document Type : Original Article

Authors
Fariba Esfandyari Darabad 1
mehrdad vahabzadeh zargari 2
Mehriar Alimohammadi 3
1 Professor of Geomorphology, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Masters graduate, Geomorphology and Environmental Management, Faculty of Social Sciences University of Mohaghegh Ardabili. Ardabil, Iran
3 Assistant Professor of Atmospheric and Oceanic Sciences, Imam Khomeini University of Marine Sciences, Nowshahr, Iran
Abstract
Remote sensing, due to its high ability to collect information in a short time, is a suitable solution for estimating water depth in coastal areas. This issue is of particular importance in Antarctica due to its unknown nature and lack of accurate data. The purpose of this research is to measure the depth of the northeast coast of Antarctica using remote sensing technology (case study: Prydz Bay). To conduct this research, Sentinel-2A images were used and the images were processed in ENVI and GIS software, and the stump model was used for depth measurement. The results for bathymetry showed that the depth of the beaches of Prides Bay is between 100 and 500 meters, which generally around Prydz Bay has an average depth of 50 to 100 meters. Also, the shallowest part of Prydz Bay is located along the coastline and the deepest part is located in the northern part of the Indian Ocean with a depth of 500 meters. Also, the analysis of Sentinel-2A images showed that the material of the beach structure of Prydz Bay is rocky and rocky, and most of the research stations were established by Australia and China.
Keywords
"Antarctica"
"bathymetry"
" Prydz Bay"
"remote sensing"
"Stomp model"

Subjects

[1] پورمینا امیر‌حسین، برآورد عمق آب‌های ساحلی با استفاده از تصاویر راداری [پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد]. دانشگاه تهران، دانشکده فنی‌‌؛ 1397.
[2] پورمینا، امیر‌حسین، اردلان آزموده. عمق‌سنجی سواحل بندر جاسک با استفاده از تصاویر راداری مأموریت SENTINEL-1، نشریه علوم و فنون نقشه‌برداری. 1400؛ 11(2): 115-127.
[3] Leu LG, Chang HW. Remotely sensing in detecting the water depths and bed load of shallow waters and their changes. Ocean Engineering. 2005 Jul 1;32(10):1174-98.
[4] لاری کامران، ابره دری مجید. تلفیق اطلاعات ارتفاع‌سنجی ماهواره‌های T/P وJason-1  برای تعیین توپوگرافی سطح دریا در خلیج‌فارس و دریای عمان. مجله علوم و فنون دریایی. 1399؛ 11(3) : 31-41.
[5] Becker JJ, Sandwell DT, Smith WH, Braud J, Binder B, Depner JL, Fabre D, Factor J, Ingalls S, Kim SH, Ladner R. Global bathymetry and elevation data at 30 arc seconds resolution: SRTM30_PLUS. Marine Geodesy. 2009 Nov 13;32(4):355-71.
[6] صفری عبدالضا،  همایونی سعید، خزایی صفا، آوریده حمیدرضا. برآورد عمق آب‌های ساحلی با استفاده از فراطیفی تصاویر. مجله مهندسی نقشه‌برداری و داده‌های مکانی. 1399؛ 1 :6 .
]7[ عبداللهی کاکرودی عطالله، امینی لیلا، حسنلو مهدی. عمق‌سنجی از نواحی کم‌عمق ساحلی با استفاده از تصاویر لندست-8 به‌طریق آموزش شبکه عصبی (مطالعه موردی: جنوب شرقی دریای خزر). مجله علوم و فنون دریایی.1400؛20(30) : 110-124 .
]8[ محمدخانلو حکمت‌اله، مدیری مهدی، خصالی الهه، عنایتی حمید. عمق‌یابی در سواحل با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای سنتینل2 بندر صلاله عمان. فصلنامه علمی پژوهشی اطلاعات جغرافیایی سپهر. 1398؛ 28 (109): 25-35.
]9[ خاریابند صبا. عطارچی سارا. ارزیابی تغییرات عمق تالاب انزلی با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و داده‌های هوا‌شناسی در بازه سی‌ساله. سنجش‌ازدور و GIS ایران. 1399؛ 12(2) : 73-82.
[10] رنگزن کاظم، کابلی‌زاده مصطفی، کریمی دانیا. عمق‌سنجی مناطق ساحلی مبتنی بر روش‌های هیبرید نوین و مبتنی‌بر روش‌های تلفیق تصاویر ماهواره‌ای سنتیل-2 و لندست 8، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهر. فصلنامه علمی فضای جغرافیایی. 1401؛ 22(79): 86-67.
[11] Mishra DR, Narumalani S, Rundquist D, Lawson M. Characterizing the vertical diffuse attenuation coefficient for downwelling irradiance in coastal waters: Implications for water penetration by high resolution satellite data. ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing. 2005 Dec 1;60(1):48-64.
[12] Ceyhun Ö, Yalçın A. Remote sensing of water depths in shallow waters via artificial neural networks. Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2010 Sep 1;89(1):89-96.
 [13] Liu S, Zhang J, Ma Y. Bathymetric ability of SPOT-5 multi-spectral image in shallow coastal water. In:2010 18th International Conference on Geoinformatics; 2010 Jun 18; Beijing, china. IEEE; p 1-5.  
[14] Vahtmäe E, Kutser T. Mapping bottom type and water depth in shallow coastal waters with satellite remote sensing. Journal of Coastal Research. 2024 Mar;50(sp1):185-9.
[15] Elshazly R, Armanuos A, Elshemy M, Zeidan BA. Modeling the bathymetry of coastal lakes using remote sensing and GIS. Case study of Lake Manzala, Egypt. In:The Nile River System, Africa. 2024 Jan 1 (pp. 261-273). Elsevier.
[16] Ji X, Yang B, Wei Z, Wang M, Tang Q, Xu W, Wang Y, Zhang J, Zhang L. Benthic habitat sediments mapping in coral reef area using amalgamation of multi-source and multi-modal remote sensing data. Remote Sensing of Environment. 2024 Apr 1;304:114032.
‏[17] Salameh E, Frappart F, Almar R, Baptista P, Heygster G, Lubac B, Raucoules D, Almeida LP, Bergsma EW, Capo S, De Michele M. Monitoring beach topography and nearshore bathymetry using spaceborne remote sensing: A review. Remote Sensing. 2019 Sep 21;11(19):2212.
[18] Smith NR, Zhaoqian D, Kerry KR, Wright S. Water masses and circulation in the region of Prydz Bay, Antarctica. Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1984 Sep 1;31(9):1121-47.
[19] Vaz RA, Lennon GW. Physical oceanography of the Prydz Bay region of Antarctic waters. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 1996 May 1;43(5):603-41.
[20] Najar MA, Benshila R, Bennioui YE, Thoumyre G, Almar R, Bergsma EW, Delvit JM, Wilson DG. Coastal bathymetry estimation from Sentinel-2 satellite imagery: Comparing deep learning and physics-based approaches. Remote Sensing. 2022 Feb 28;14(5):1196.
[21] Gülher E, Alganci U. Satellite-derived bathymetry mapping on horseshoe island, Antarctic peninsula, with open-source satellite images: evaluation of atmospheric correction methods and empirical models. Remote Sensing. 2023 May 14;15(10):2568.
[22] Abdul Gafoor F, Al-Shehhi MR, Cho CS, Ghedira H. Gradient boosting and linear regression for estimating coastal bathymetry based on sentinel-2 images. Remote Sensing. 2022 Oct 9;14(19):5037.
]23 [جهاندار شیدا، آقاگل‌زاده علی، کاظمی‌تبار، سیدجواد. بازشناسی کور کدهای بلوکی در حضور نویز بالا با استفاده از روش‌های آماری. علوم و فناوری پدافند نوین (علوم و فناوری‌های پدافند غیرعامل). 1398؛10 (4) : 373-381.
]24[ عبدی بسطامی شیوا، معماریان هادی، تاجبخش سید محمد، اعظمی راد محمود. اولویت‌بندی عوامل مؤثر در وقوع زمین‌لغزش با استفاده از روش رگرسیون لجستیک (مطالعه موردی: بخشی از زون کپه داغ- هزار مسجد) پژوهش‌نامه مدیریت حوزه آبخیز. 1398؛ 10(19) : ۱۷۰-۱۵۴.

  • Receive Date 16 May 2024
  • Revise Date 29 June 2024
  • Accept Date 04 August 2024