К разработке дистанционного микроволнового индекса гидрологической засухи

Гидрологическая засуха представляет собой опасное природное явление, способное привести к деградации водоемов суши. В периоды ГЗ происходит снижение уровней воды в реках, усыхание озер, уменьшение запасов грунтовых вод. К основным факторам, способствующим развитию засух, относятся климатические особенности региона, характеристики водосборного бассейна, а также деятельность человека [1, 2]. Подробный анализ гидрологической засухи в мире с 1980 по 2008 годы приведен в [3]. В [4, 5] систематизированы физико-географические и антропогенные факторы, создающие гидрологическая засуху.
Прогнозирование опасных гидрологических явлений в летний период эффективно с применением спутниковых снимков MODIS. [6]. В [7] описан новый подход к дистанционному мониторингу гидрологической засухи, основанный на использовании долгосрочных спутниковых данных об осадках и стандартизированного индекса речного стока. В [8] установлена корреляция индекса засухи, разработанного с использованием спутниковых данных AMSR-E, с влажностью почвы и речным стоком. В [9] показано, что различные индексы имеют разные преимущества в разных климатических условиях.
В данной работе приведены результаты 10-летних исследований сезонных вариаций радиояркостных температур гипергалинного Кулундинского озера, расположенного на территории Кулундинской равнины (юг Западной Сибири), характеризующейся засушливым климатом с малым годовым количеством атмосферных осадков. На их основе предложен новый подход к разработке дистанционного микроволнового индикатора гидрологической засухи.
Объектом исследования являлась акватория Кулундинского озера и окружающая его степь, попадающие в пиксель спутника SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity). Кулундинское озеро – одно из крупнейших минеральных озер Российской Федерации. Ландшафты, попадающие в пиксель спутника SMOS, представлены прилегающей к озеру степью, водной поверхностью озера и осушенными участками, образовавшимися в результате усыхания озера. В течение внутривековых циклов колебаний водности и ежегодного усыхания площадь водной поверхности озера может изменяться от 728 до 615 кв. км.
Для определения радиояркостной температуры (ТЯ) подстилающей поверхности использовался продукт L1С SMOS [10], содержащий значения ТЯ, полученные для угла зондирования 42.5 градуса на горизонтальной и вертикальной поляризациях. Продукт L1C привязан к дискретной геодезической сетке DGG ISEA 4H9 [11].
Дистанционный микроволновый индекс гидрологической засухи (усыхания озера) (ДМИГЗ) введен как отношение площади осушенного дна к первоначальной площади озера. Для расчета ДМИГЗ использовали данные спутника SMOS, диэлектрические характеристики образцов воды из Кулундинского озера и донного грунта в интервале температур 280-320 К.
На примере Кулундинского озера изучены закономерности сезонного усыхания крупных гипергалинных озер Западной Сибири. С использованием спутниковых данных оптического и микроволнового диапазонов установлены периодические циклы усыхания озера.
Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда № 22-17-20041, https://rscf.ru/project/22-17-20041/