Дистанционная оценка глубины сезонного промерзания почвенного покрова на территории Западной Сибири по данным спутника SMOS

В связи с возрастающей необходимостью интенсивного освоения малодоступных районов Западной Сибири особенно актуальной становится разработка оперативных методов космического мониторинга. При этом возникает проблема интерпретации данных дистанционного зондирования территорий, характеризующихся разным типом подстилающей поверхности (мерзлые и незамерзшие почвы, прибрежные зоны крупных озер, морей, пресные и соленые водоемы, периодически замерзающие, с наличием снежного покрова и льда разной толщины). Диэлектрические и радиоизлучательные свойства таких резко неоднородных неизотермических сред существенным образом различаются [1, 2].
В настоящее время микроволновые методы дистанционного зондирования, основанные на измерении радиояркостных характеристик подстилающей поверхности, используются для оценки влажности почвы, минерализации водоемов, глубины промерзания почвенного покрова, толщины льда и др.
Значительное влияние на радиояркостные подстилающей поверхности оказывает сезонное промерзание почвы. Сезонно-мерзлые почвы, особенно находящиеся в береговых зонах морей и горько-соленых озер, представляют собой сложную дисперсную систему, состоящую из минеральных частиц разного гранулометрического состава, водно-растворимых солей, органических веществ, льда, связанной и свободной воды или водно-солевого раствора с разной соленостью. Радиояркостная температура почвенного покрова с верхним мерзлым слоем зависит от влагосодержания почвы, температуры и глубины промерзания.
В данной работе для оценки глубины промерзания сезонно-мерзлых почв использовались спутниковые снимки, сделанные микроволновым радиометром MIRAS со спутника SMOS. На основе данных полевых и лабораторных измерений были исследованы зависимости комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) и коэффициента излучения мерзлых почв, различающихся по дисперсности, от температуры при разных значениях суммарной влажности. Для описания КДП мерзлой почвы предложена модель, учитывающая фазовый и агрегатный состав воды в мерзлой почве. Установленные экспериментальные зависимости радиояркостных температур почвенного покрова на вертикальной и горизонтальной поляризациях от глубины промерзания (в диапазоне от 10 см до 2 м) были использованы для интерпретации спутниковых данных SMOS. По результатам спутниковых измерений радиояркостных температур почвенного покрова в течение двух лет выявлены особенности сезонного поведения радиоизлучательных характеристик почв с верхним мерзлым слоем.
Снимки SMOS получены в рамках проекта ESA № 4747 «Remote mapping of Siberian saline soils». Исследования выполнялись в рамках проекта РФФИ № 15-05-05018 «Разработка микроволновых методов космического мониторинга вечномерзлых и сезонно-мерзлых почв и апробация в условиях Западной Сибири».

Список литературы
1. Китаев Л.М., Тихонов В.В., Боярский Д.А., Титкова Т. Б., Комарова Н. Ю. Снежный покров Восточно-Европейской равнины по данным многочастотной микроволновой спутниковой радиометрии. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 1. С. 249-257.
2. Клепиков И.Н., Шарков Е. А. Теоретические исследования собственного излучения резко неоднородных неизотермических сред. // Исследование Земли из космоса. 1992. № 6. С. 3-15.