К дистанционной оценке влажности содовых солончаков по данным микроволнового зондирования почвенного покрова со спутника SMOS

Солончаки, представляющие собой тип засоленной почвы, характеризующиеся наличием в верхних горизонтах легкорастворимых солей, формируются в аридных и полуаридных условиях и характерны для почвенного покрова степей, полупустынь и пустынь. Радиоизлучательные свойства засоленных почв зависят от влажности, засоленности, дисперсности, минералогического состава почвы [1]. Пространственная изменчивость влажности и засоленности почвы может быть обнаружена по данным радиолокационного зондирования и наземных датчиков [2]. Для поиска участков засоленных почв разработаны алгоритмы, основанные на различии мнимой части комплексной диэлектрической проницаемости почвы, зависящей от засоленности [3].
В данной работе приведены результаты исследований радиоизлучательных характеристик солончаковых почв Кулундинской равнины, расположенной на юге Западной Сибири. В качестве основного объекта исследования был выбран солончак, образовавшийся на дне котловин высохших горько-соленых озер Большой и Малый Ажбулат, общей площадью 220 кв. км. Для сравнения исследовался степной участок незасоленной почвы. Оба участка находились в одинаковых природно-климатических условиях, располагались на территории с одинаковым рельефом. На момент измерений поверхность солончака была покрыта солевой коркой толщиной менее 1 см, под которой находился слой ила с высоким содержанием минеральных солей. Тип засоления: по анионам – хлоридно-сульфатный, по катионам – натриевый. Массовая концентрация солей в рассоле достигала 345 г/л. Глубина залегания грунтовых вод изменялась от 60 см до выклинивания на поверхность.
Для оценки пространственного распределения радиояркостных температур подстилающей поверхности использовались снимки спутника SMOS уровня обработки L1c на горизонтальной поляризации, откалиброванные в единицах радиояркостных температур и привязанные к дискретной геодезической сетке DGG ISEA 4H9 [4]. Линейный размер ячейки составлял 16 кв. км, площадь 195 кв. км.
По данным лабораторных измерений диэлектрических параметров почвы рассчитывались коэффициенты излучения на горизонтальной поляризации для угла визирования 42.5 град. Проводилось сравнение радиояркостных температур подстилающей поверхности, определенных со спутника SMOS и рассчитанных на основе полевых измерений физических характеристик и лабораторных измерений диэлектрических характеристик засоленных и незасоленных почв, отобранных с исследуемых участков (отбор проб производился в момент пролета спутника над тестовым участком с временным расхождением не более 10 минут).
По данным спутниковых измерений выявлены различия радиояркостных температур степи и солончака, достигающие на горизонтальной поляризации 20-25 К. В период исследований объемные влажности степной и солончаковой почв изменялись в пределах 0.05-0.07 и 0.05-0.35 куб.см/куб.см, соответственно. По данным диэлектрических измерений рассчитывались значения коэффициентов излучения, при той же температуре, что и в момент отбора проб.
Снимки SMOS получены в рамках проекта ESA № 4747 «Remote mapping of Siberian saline soils». Исследования выполнялись в рамках проекта РФФИ_р_Сибирь № 15-45-04060. «Разработка космических микроволновых методов определения влажности содово-засоленных почв и их апробация на юге Западной Сибири».

Список литературы

1. Mulder V.L. et al. // Geoderma, Vol. 162, № 1–2, 15 April 2011, P. 1-19.
2. Yan Guo et al. // Journal of Integrative Agriculture, Vol. 12, № 4, April 2013, P. 723-731.
3. Bell D. et al. //Remote Sensing of Environment, Vol. 75, № 3, March 2001, P. 375-384.
4. Sahr K. et al. // Cartography and Geographic Information Science. 2003. Vol. 30. № 2. P. 121-134.