О результатах мониторинга установления снежного покрова в Республике Казахстан в 2005-2011 гг.

Значение снежного покрова для сельского хозяйства и гидрологического режима сложно переоценить. Традиционно для мониторинга снежного покрова на больших территориях используются данные обзорных спутников NOAA/AVHRR и Terra/MODIS. Уникальные излучательные и отражательные свойства снежного покрова, в частности высокая отражательная способность в видимом диапазоне и низкая излучательная способность в инфракрасном (ИК)–диапазоне значительно упрощает распознавание снежного покрова с использованием Нормализованного Дифференциального Снежного Индекса (NDSI). При этом главным препятствием является наличие облачности разных ярусов.
Как элемент климата, снежный покров, характеризуется следующими показателями: датами появления и схода, образования и разрушения устойчивого снежного покрова, числом дней со снежным покровом, высотой, плотностью, запасом воды в снежном покрове.
Такие климатические характеристики как высота, плотность и наиболее важный из них запас воды в снежном покрове определить по данным ДЗЗ из космоса не чрезвычайно затруднительно, а в некоторых случаях (оптическая съемка) и вовсе не возможно.
Более простой задачей в отличие от дат установления и разрушения снежного покрова является определение дат появления и схода снежного покрова. Даты установления и разрушения снежного покрова определяются только на МС на основе специальных критериев, зафиксировать которые по данным из космоса затруднительно. При этом выделяют два термина: "снежный покров" и "устойчивый снежный покров". В метеорологии, днём со снежным покровом считают такой, когда более половины видимой окрестности покрыто снегом (6 баллов и более). Устойчивым считается такой снежный покров, который лежал непрерывно в течение всей зимы или не менее месяца с перерывами не более 3 дней подряд. Известно, что на процесс установления и формирования снежного покрова влияет множество факторов: влажность и температура снега, температура воздуха, атмосферные осадки, состояние подстилающей поверхности, особенности местного рельефа, скорость ветра, метели и оттепели и др. Вариации в датах установления снежного покрова между многолетними средними сроками выпадения первого снега (высотой 5 см и более) и самыми ранними составляет до 3 декад и более.
Один из параметров снежного покрова - дата схода - вызывает значительный интерес и процесс определение даты схода не представляет особых сложностей. В целом мониторинг схода снежного покрова достаточно хорошо отработан. Принципиально технология мониторинга установления снежного покрова не отличается от технологии мониторинга снеготаяния. Поэтому нами были использованы аналогичные подходы. Определялся период формирования снежного покрова (ноябрь-декабрь). Для каждой даты определялся цветовой код-идентификатор. Ежесуточно, строились оперативные карты границ снежного покрова на основе данных Aqua и Terra MODIS. Для распознавания снежного покрова использовался хорошо известный Нормализованный Дифференциальный Снежный Индекс (NDSI). Последовательный набор карт позволил оценить динамику установления снежного покрова. При этом обнаружились следующие трудности:
В рассматриваемый период, особенного в его начале, на территории РК наблюдаются повышенная циклоническая активность и как следствие длительный период сплошной облачности, частая смена знака температуры, в результате чего снег в начальный период не устойчив, резкие, скачкообразные изменения границ снежного покрова, что затрудняло интерполяцию, часто применявшуюся при сходе снежного покрова. Кроме того, последовательное наложение слоев при анализе динамики установления снежного покрова в отличие от анализа динамики схода, не всегда было информативным поскольку площадь снежного покрова росла, перекрывая предыдущую, а не уменьшалась.
Таким образом малое количество ясных дней затрудняет анализ динамики установления снежного покрова. Анализ карт показал, что для снежного покрова характерна значительная вариабельность дат установления, как внутри сезона, так и год от года. Динамика установления показала, что она не зеркальна сходу. Первый снег, против ожидания, как правило раньше устанавливается не на крайнем севере страны, а несколько южнее. По видимому это объясняется траекториями циклонических процессов. Кроме того, по результатам построения карт установления снежного покрова, выявлено, что широтная зависимость характерная для схода снежного покров не обнаруживается. Велико значение отдельных циклонических процессов.
Главная ценность полученных результатов в том, что они могут быть использованы в дальнейшем для оценки изменения длительности залегания снежного покрова в условиях глобального изменения климата.
Космический мониторинг снежного покрова на территории Республики Казахстан, основанный на данных со спутников NOAA/AVHRR и Terra/MODIS, проводится регулярно последние 10 лет. В основном мониторинг снежного покрова ориентирован на оценку динамики схода снежного покрова как косвенный показатель снегозапасов. Мониторинг установления снежного покрова характеризуется значительными территориальными различиями, что не всегда доступно для мониторинга по причине длительных периодов сплошной облачности. В целом, спутниковые данные ДЗЗ подтвердили значительную вариабельность дат установления снежного покрова. Анализ распределения снежного покрова на территории Казахстана показал, отсутствие широтной зависимости при установлении снежного покрова.