Глобальное распределение среднемесячных многолетних значений влажности почв по данным SMAP измерений

Проект SMAP (the Soil Moisture Active Passive) стартовал в 2008 году. 31 января 2015 года был выполнен запуск целевой аппаратуры – совмещенные радар и радиометр L-диапазона, использующие общую 6 метровую антенну [1].
Наша долговременная цель заключается в привлечении данных обработки SMAP для создания радиационной модели излучения почва-растительность в дециметровом диапазоне (10÷100 см) и выполнение валидации модели на глобальных масштабах с пространственным разрешением 1х1 градус [2-5].
Выполнено преобразование суточных данных обработки SMAP с пространственным разрешением 36х36 км в среднемесячные данные с разрешением 1х1 градус за период с 2015 по 2019 годы. Получены оценки средних среднемесячных многолетних значений влажности почв для 12 основных типов суши, принятых в модели глобального радиотеплового излучения Земли в дециметровом диапазоне. Выполнен анализ сезонной многолетней динамики влажности почв для 12 типов суши.
Выполнен анализ сезонного хода (апрель-октябрь) влажности почв для основных шести типов лесов. Наибольшая влажность наблюдается в тропическом лесу (тип 1) и составляет в среднем 0.33 см3/см3, сезонные отклонения составляют около 2%. Леса 3-го типа, состоящие из смешанных широколиственных листопадных и хвойных вечнозеленых деревьев имеют зависимость со спадающей влажностью почв, наибольшее значение в апреле 0.32 см3/см3 и наименьшее в октябре 0.29 см3/см3. Сезонные отклонения достигают 10%. Леса 4 типа (хвойные вечнозеленые деревья) являются самыми многочисленными по площади и составляют основу бореальной растительности Земли. Максимальное значение влажности наблюдается в мае и составляет 0.295 см3/см3, минимальное значение влажности наблюдается в октябре – 0.252 см3/см3. Сезонные изменения достигают 17%. 6 тип леса – саванна имеет слабую сезонную изменчивость влажности почв около 6%. Минимальное значение влажности почв саванны отмечается в апреле 0.208 см3/см3, а максимальное в августе – 0.222 см3/см3. Для типа 2 - широколиственные листопадные деревья характерно наличие незначительных сезонных вариаций 15%. Максимум влажности почв отмечается в апреле – 0.208 см3/см3, а минимум в июне - 0.182 см3/см3. 5 тип леса, включает в себя хвойные листопадные деревья и располагается на территории северо-востока России. Сезонные изменения влажности достигают 50%. Сезонная зависимость носит спадающий характер с максимумом в мае – 0.196 см3/см3 и минимумом в октябре - 0.131 см3/см3.
Рассмотрена зависимость сезонного хода влажности почв для шести типов суши. Наибольшая величина влажности в апреле 0.257 см3/см3 отмечается у С типа – возделываемых зерновых культур. Величина влажности имеет слабо выраженный сезонный ход (7%) с минимальным значением 0.24 см3/см3 в июне. Т тип – тундра имеет спадающую зависимость с максимумом в мае 0.257 см3/см3 и минимумом в октябре – 0.218 см3/см3. Сезонные изменения влажности составляют 18%. Для пастбищ (7 тип) наблюдается сезонный ход с максимумом 0.168 см3/см3 в апреле и минимумом 0.118 см3/см3 в августе. Отмечается значительная сезонная изменчивость, равная 30%. 8 тип суши - широколиственные листопадные кусты, растущие одиночно и участками имеют незначительную сезонную изменчивость около 10%. Максимум влажности почв наблюдается в августе 0.137 см3/см3, а минимальное значение - в октябре 0.123 см3/см3. Для D типа - широколиственные листопадные кусты, растущие одиночно или на открытой почве, максимум влажности 0.135 см3/см3 отмечается в июле, а минимум - в апреле 0.102 см3/см3. D тип характеризуется наибольшей сезонной изменчивостью 34%. Влажность почв 9 типа суши (пустыни) имеет минимальное значение среди рассматриваемых типов и сезонные вариации 15%. Влажность неравномерно спадает с 0.088 см3/см3 в апреле до 0.077 см3/см3 в октябре.
Сформирован массив среднемесячных многолетних значений влажности почвы в слое 0-5 см с пространственным разрешением 1х1 градус. Массив может быть использован в различных целях при моделировании, а также для валидации модели глобального радиотеплового излучения Земли в дециметровом диапазоне.
Работа выполнена в рамках государственного задания.
Мы благодарим NSIDC за предоставленные спутниковые архивные данные по проекту SMAP.