Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)
Будущая конференция
Архив конференций
2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003
Личный кабинет
Зарегистрироваться на сайте Войти на сайт Забыли пароль?
Электронный сборник статей
«Информационные технологии в дистанционном зондировании Земли - RORSE 2018»
Журнал
«Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Дополнительная информация
Контакты Полезная информация
Подписка/отписка
на рассылку новостей
Ваш e-mail:

Двадцать первая международная конференция "СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"

XXI.F.217

Оценка водообеспеченности территорий больших сельскохозяйственных районов
при использовании данных дистанционного зондирования

Музылев Е.Л. (1), Старцева З.П. (1), Волкова Е.В. (2), Василенко Е.В. (2)
(1) Институт водных проблем РАН, Москва, Россия
(2) Европейский центр «НИЦ «Планета», Москва, Россия
Представлены результаты расчетов влагозапасов почвы W и суммарного испарения ET, являющихся основными характеристиками водообеспеченности территорий, для сезона вегетации. Эти расчеты производились с помощью предложенного метода оценки названных величин для сельскохозяйственных регионов с разным увлажнением за любые сроки в течение сезона вегетации (Muzylev et al., 2020; Музылев и др., 2022). В основу метода положена разработанная в ИВП РАН физико-математическая модель влаго- и теплообмена подстилающей поверхности (ПП) с атмосферой LSM (Land Surface Model) (Kuchment, Startseva, 1991; Музылев и др., 2002), адаптированная к оценкам характеристик ПП и метеорологических характеристик по спутниковым данным (Музылев и др., 2010, 2017; Startseva et al., 2014). К числу этих величин относятся характеристики растительного покрова (вегетационный индекс NDVI, проективное покрытие растительностью VCF (vegetation cover fraction), листовой индекс LAI), а также метеорологические характеристики (температура подстилающей поверхности (ТПП) и осадки), оценки которых строятся по спутниковым измерениям радиометров AVHRR/NOAA, МСУ-МР/Метеор-М №№ 2 и 2-2 и SEVIRI/Meteosat-10, -11, -8 в видимом и ИК диапазонах. Оценки VCF и LAI (наряду со значениями почвенных характеристик, определявшихся по информации из базы данных HWSD (Harmonized World Soil Database)) использовались в качестве параметров модели, а данные стандартных метеонаблюдений и спутниковые оценки ТПП и осадков - как входные переменные. Значения VCF и LAI для разных видов растительности рассчитывались по эмпирическим зависимостям от NDVI и сравнивались с полученными ранее для других территорий (Muzylev et al., 2020). Ошибки их оценок составляли 15-20 %. Оценки осадков производились с помощью методики детектирования облачности и выделения зон осадков (Волкова, 2013, 2014, 2017; Волкова и др., 2021) с точностью порядка 80 %, а оценки температур – при использовании вычислительного алгоритма, разработанного на базе этой методики (Волкова, Успенский, 2016).
Исследования проводились для территорий лесостепных Орловской, Брянской, Курской, Белгородской, Липецкой, Воронежской и Тамбовской областей общей площадью 227300 км2 и степных Саратовской, Волгоградской, Ростовской областей и Ставропольского края площадью, соответственно, 101200, 112900, 101000 и 66160 км2 для сезонов вегетации 2019-2021 гг.
Значительное внимание было уделено моделированию влажности поверхности почвы (ВПП) и влагозапасов W с использованием результатов измерений скаттерометра ASCAT/MetOp-A,-B,-C в микроволновом диапазоне (Музылев и др., 2019, 2022; Muzylev et al., 2020). Корректность спутниковых оценок ВПП проверялась путем сравнения с результатами моделирования на базе наземных наблюдений, при задании начального профиля влажности почвы с привлечением данных ASCAT; при оценке испарения с почвы с использованием данных ASCAT на каждом временном шаге. Последний вариант обеспечивал наибольшую точность расчета ВПП и W [Музылев и др., 2022]. Оценки ВПП по данным ASCAT использовались также в численных экспериментах при исследовании возможности определения типов почв на конкретных агрометеорологических станциях.
Использование в модельных расчетах W и ET спутниковых оценок LAI, VCF, осадков и температур производилось при замене данных наземных измерений этих величин на спутниковые оценки [Музылев и др., 2017, 2019, 2022]. Результаты расчетов W и ET за несколько сезонов вегетации, представленные в виде распределений по площади исследуемых регионов, являются основным модельным продуктом. Точность их оценки отвечает сложившимся стандартам [Музылев и др., 2017].

Работа выполнена в рамках государственного задания темы № FMWZ-2022-0001 ИВП РАН Министерства науки и высшего образования РФ

Ключевые слова: Cпутниковые данные, модель влаго- и теплопереноса, влагозапасы почвы, суммарное испарение, водообеспеченность, осадки, температура подстилающей поверхности, NDVI, проективное покрытие растительностью, LAI
Литература:
  1. Волкова Е.В. Оценки параметров облачного покрова, осадков и опасных явлений погоды по данным радиометра AVHRR c МИСЗ серии NOAA круглосуточно в автоматическом режиме // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т.10. № 3. С.66–74.
  2. Волкова Е.В. Определение сумм осадков по данным радиометров SEVIRI/Meteosat-9,10 и AVHRR/NOAA для Европейской территории России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т.11. № 4. С.163-177.
  3. Волкова Е.В. Оценки параметров облачного покрова и осадков по данным радиометра МСУ-МР полярно-орбитального метеоспутника “Метеор-М” № 2 для Европейской территории России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т.14. № 5. С.300-320.
  4. Волкова Е.В., Музылев Е.Л., Старцева З.П. Определение сумм осадков по данным радиометра МСУ-МР с полярно-орбитальных метеоспутников серии “Метеор-М” для территорий Европейской части России и Западной Сибири и их использование при моделировании водного и теплового режимов этих территорий // Сб. трудов Международного симпозиума “Атмосферная радиация и динамика” (МСАРД – 2021). СПб, 29 июня — 2 июля 2021. СПб, изд-во ВВМ, 2021. С.18-25.
  5. Волкова Е.В., Успенский С.А. Дистанционное определение температуры подстилающей поверхности, приземной температуры воздуха и эффективной температуры по спутниковым данным для юга Европейской территории России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т.13. № 5. С.291-303.
  6. Музылев Е.Л., Успенский А.Б., Старцева З.П., Волкова Е.В. Моделирование гидрологического цикла речных водосборов с использованием синхронной спутниковой информации высокого разрешения // Метеорология и гидрология. 2002. № 5. С.68-82.
  7. Музылев Е.Л., Успенский А.Б., Старцева З.П., Волкова Е.В., Кухарский А.В. Моделирование составляющих водного и теплового балансов для речного водосбора c использованием спутниковых данных о характеристиках подстилающей поверхности // Метеорология и гидрология. 2010. № 3. С.118-133.
  8. Музылев Е.Л., Старцева З.П., Успенский А.Б., Волкова Е.В., Василенко Е.В., Кухарский А.В., Зейлигер А.М., Ермолаева О.С. Использование данных дистанционного зондирования при моделировании водного и теплового режимов сельских территорий // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т.14. № 6. С.108-136.
  9. Е.Л.Музылев, З.П.Старцева, А.М.Зейлигер, О.С.Ермолаева, Е.В.Волкова, Е.В.Василенко, А.И.Осипов. Использование спутниковых данных о характеристиках подстилающей поверхности и метеорологических характеристиках при моделировании водного и теплового режимов большого сельскохозяйственного региона // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т.16. № 3. С. 44-60. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-44-60.
  10. Музылев Е.Л., Старцева З.П., Волкова Е.В., Василенко Е.В. Моделирование характеристик водного и теплового режимов территорий сельскохозяйственных регионов с использованием спутниковой информации // Материалы международной научной конференции “Агрофизический Институт: 90 лет на службе земледелия и растениеводства”, ФГБНУ АФИ, Санкт-Петербург, Россия, 14–15 апреля 2022 г. СПб. Изд-во ФГБНУ АФИ. 2022. С. 840-848. ISBN 978-5-905200-48-9. Работа выполнена в рамках проекта 1-14 темы № FMWZ-2022-0001 Государственного задания ИВП РАН.
  11. Kuchment L.S., Startseva Z.P. Sensitivity of evapotranspiration and soil moisture in wheat fields to changes in climate and direct effects of carbon dioxide // Hydrological Sciences Journal. 1991. Vol. 36(6). P. 631-643.
  12. Muzylev E.L., Startseva Z.P., Volkova E.V., Vasilenko E.V. Utilizing satellite data of several spectral ranges for modeling the processes of water and heat regime formation of vast territories // Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2020. Vol. 17(6). P. 129–136 (Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т.17. Вып.6. С.129-136). DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-6-129-136.
  13. Startseva Z., Muzylev E., Volkova E., Uspensky A., Uspensky S. Water and heat regimes modelling for a vast territory using remote-sensing data // International Journal of Remote Sensing. 2014. Vol. 35. No 15. P. 5775-5799.

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов

389