Предсказание наводнений на крупных реках является важной и актуальной задачей. В докладе рассматривается возможность измерения количества воды, выпавшей над водосбором крупных рек во время интенсивных осадков. Метод основан на анализе динамики полей интегрального влагосодержания (PWV–precipitable water vapor), которые восстанавливаются по радиометрическим микроволновым измерениям из космоса. Методику спутникового радиотепловидения, позволяющую рассчитывать потоки водяного пара над океанами (адвекцию), предлагается применить над сушей для водосборов крупных рек. Проведен анализ уравнения баланса атмосферной воды над выделенной территорией (водосбором) в течение заданного интервала времени. Уравнение баланса учитывает количество осажденного водяного пара PWV, которое находится в атмосфере над водосбором в начале и конце временного интервала, а также количество воды, вошедшей или вышедшей через границы водосбора за выделенные интервал (конвергенцию). Комбинация перечисленных величин позволяет вычислить количество выпавших над водосбором осадков в течение заданного временного интервала или количество воды, испаренной с данной территории за указанное время.
Следует отметить, что погрешности определения потоков водяного пара над сушей выше, чем над морской поверхностью. Поэтому необходимо ответить на вопрос о принципиальной возможности проведения предложенных измерений и анализе условий, при которых расчет выпавших осадков над заданной территорией имеет разумное решение. Примером может служить река Амур, которая нередко подвержена сильным наводнениям, приводящим к угрозе населению и инфраструктуре. Проведенные расчеты погрешностей измерений выпавшей воды на основе анализа уравнения баланса показали, что относительная погрешность решения поставленной задачи зависит не только от погрешностей измерения осажденного водяного пара PWV и точности восстановления горизонтальных потоков при его перемещении, но и от интенсивности и продолжительности осадков, а также от площади водосбора. Например, для территории 12000 км2 (это около 25% водосбора Амура) при условии, что за 10 суток выпало в среднем 80 мм осадков относительная погрешность радиометрических измерений выпавших осадков составит менее 20%. Чем больше интенсивность и продолжительность затяжных осадков, тем меньше относительная погрешность таких измерений. Учитывая, что при прохождении циклонов в средних широтах или пассатном переносе количество выпавших осадков бывает значительно больше, (иногда в день выпадает до 100 мм) следует ожидать, что погрешность в таких метеорологических условиях будет еще меньше.
Уравнение баланса, составленное для периода усреднения в 1 год, с одной стороны, указывает на рост относительной погрешности измерения количества выпавших осадков за счет снижения средней интенсивности выпадающих осадков. С другой стороны, увеличение времени усреднения с десятков дней до года снижает относительную погрешность. В результате, оценки, проведенные для водосбора Амура на площади 12000 км2 и времени усреднения 1 год, дают величину относительной погрешности радиометрических измерений количества выпавших осадков на уровне 26%.
Достоинством предложенного подхода является замкнутость задачи на радиометрические данные, получаемые с метеорологических спутников. В ней не требуется информация от других источников. Это очень важно для территорий, которые имеют малое покрытие метеорологическими станциями. Таким образом, радиометрический спутниковый метод определения количества выпавших осадков над выделенными территориями водосбора крупных рек в заданный интервал времени может стать важным инструментом для предсказания наводнений.
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (тема «Мониторинг», госрегистрация № 122042500031-8 и тема "Космос-2", рег. номер 075-01133-22-00).