Сезонные вариации микроволнового излучения акватории Карского моря по данным спутника SMOS

Важнейшим фактором гидрологического режима Карского моря является материковый сток. Линзы опресненных вод, основными источниками которых является сток рек Обь и Енисей, а также талые воды, занимают значительную часть акватории Карского моря [1-3]. Соответственно с этим, соленость поверхностных вод Карского моря, меняется в пределах от 3-5 в южной – до 33-34 промилле в северной частях моря. Пространственное распределение солености на поверхности Карского моря, различное в разные сезоны года, оказывает заметное влияние на вариации микроволнового излучения подстилающей поверхности.
В данной работе оценены вариации радиояркостных температур акватории Карского моря. Расчет солености воды в Карском море осуществлен по данным спутника SMOS (продукт L1C) с использованием результатов лабораторных измерений диэлектрических характеристик образцов воды, отобранных в Обской губе и проливе Малыгина. Объектом исследования являлись акватория Карского моря между о. Новая Земля и полуостровом Ямал и Обская губа. Тестовые участки различались по продолжительности существования и толщине ледяного покрова, температуре и солености воды.
Для определения значений радиояркостных температур использовались данные SMOS (продукт L1С) [4], измеренные на частоте 1.41 ГГц под углом зондирования 42.5º и откалиброванные в единицах радиояркостных температур. Данные L1C привязаны к дискретной геодезической сетке DGG ISEA 4H9 [5]. В полевом эксперименте производился отбор проб воды на тестовых участках в проливе Малыгина и Обской губе. В лабораторных условиях определялись на частоте 1.41 ГГц диэлектрические характеристики воды. По данным диэлектрических измерений рассчитывались коэффициенты излучения для угла визирования 42.5 град. Устанавливались зависимости коэффициентов излучения воды от температуры и солености. По результатам полевых и лабораторных измерений рассчитывались радиояркостные температуры, которые сравнивались с данными SMOS.
Динамика изменений радиояркостных температур акватории Карского моря исследовалась на вертикальной (V) и горизонтальной (H) поляризациях. Выделено четыре временных интервала, в каждом из которых радиояркостные характеристики зависят от наличия льда, его толщины, температуры, солености, температуры и солености воды.
1. В период положительных температур значения радиояркостных температур акватории Карского моря изменяются в пределах 80-95, 120-135 К (H и V поляризации), зависят от температуры и солености воды. С использованием спутниковых, полевых, лабораторных данных предложен алгоритм дистанционной оценки опресненности воды в Карском море.
2. Значительную часть года Карское море закрыто льдом разной толщины, сроки образования и таяния которого в разных участках Карского моря различны. В этот период значения радиояркостных температур, изменяющиеся на H и V поляризациях в пределах 190-240 и 220-255 К, обусловлены различием температуры и солености воды, наличием ледяного покрова разной толщины, радиоизлучательные характеристики которого зависят от температуры и солености льда. Отмечены отдельные вариации, достигающие 90-100 К, возможными причинами которых является появление открытых участков воды в результате ледокольной проводки нефтеналивных танкеров, наличие незамерзшей соленой воды в порах льда и лежащего на его поверхности фирна.
3. В период интенсивного таяния льда радиояркостная температура водной поверхности с ледяным покровом нестабильна и характеризуется значительными перепадами. Значения радиояркостных температур понижаются с 190-240 до 80–95 и с 220-255 до 120–135 К на H и V поляризациях. Наблюдаемые перепады достигают 60-70 К и связаны с возникновением снежниц на поверхности льда, разрушением ледяного покрова, появлением открытых участков воды и, соответственно, разным соотношением площадей, занятых открытой водой и льдом.
4. В период появлением ледяного покрова на поверхности моря вариации радиояркостной температуры акватории достигают 100-130 К.
Данные SMOS получены в рамках проекта ESA № 4747 «Remote mapping of Siberian saline soils». Экспедиционное обследование территории выполнено при финансовой поддержке грантов РФФИ № 15-05-05018, 16-45-890664.