Мониторинг динамики ледового покрова озёр имеет важное значение для климатических исследований, рыбного хозяйства, судоходства, обеспечения безопасности населения и лимнологических исследований. Оптические спутниковые наблюдения позволяют получать детальную информацию о состоянии ледового покрова, однако в зимний период их применение существенно ограничено облачностью и сокращением продолжительности светового дня. Поэтому важно развитие дистанционных методов мониторинга по данным активной СВЧ-радиолокации.

Dual Frequency Precipitation Radar (DPR), установленный на борту спутника Global Precipitation Measurement (GPM), обеспечивает регулярные наблюдения с пространственным разрешением порядка 5 км. Была продемонстрирована чувствительность УЭПР этого радиолокатора к наличию ледового покрова на озере Байкал и реке Волга [1, 2]. Кроме того, были разработаны автоматизированные алгоритмы обнаружения морского льда на основе данных DPR для полярных регионов [3, 4]. В данной работе демонстрируется возможность применения данных DPR для Ладожского озера [5].

В данной работе использовались данные Ku-диапазонного за зимний период 2018 года для углов падения от 0 до 18°. Для каждого угла падения были построены гистограммы нормированного радиолокационного сечения (NRCS) для ледяной и водной поверхностей. При угле падения менее двух градусов гистограммы значений сигнала существенно перекрываются, эти данные исключаются из рассмотрения.
Для углов падения более двух градусов пороговое значения УЭПР было определено при помощи метода Оцу. Зависимость порогового значения УЭПР от угла падения была параметризована спадающей линейной функцией.

Полученные пороговым методом маски ледового покрова и открытой воды хорошо согласуются с эталонными оптическими изображениями MODIS и позволяют успешно выявлять сплошной ледовый покров и участки открытой воды, такие как трещины внутри ледового поля. Результаты показывают, что, несмотря на относительно низкое пространственное разрешение, данные DPR могут использоваться для мониторинга ледовой обстановки на крупных озёрах. Первые результаты обработки данных представлены в работе [6].

Работа была выполнена в рамках госзадания ИПФ РАН (FFUF-2025-0005).

Ключевые слова: радиолокатор DPR, Ладожское озеро, маска ледового покрова, пороговый метод

Литература:

Караев В., Панфилова М., Титченко Ю., Мешков Е., Баландина Г., Андреева З. Мониторинг внутренних водоемов с использованием двухчастотного радара осадков: первые результаты // IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2018. Т. 11, № 11. С. 4364–4372.
Караев В.Ю., Сорокин Е.С., Панфилова М.А., Титченко Ю.А., Мешков Е.М., Ковальдов Д.А. К проблеме радиолокационного мониторинга формирования и разрушения ледяного покрова на внутренних водоемах: первые оценки // Russian Journal of Earth Sciences. 2025. Т. 25, № 3. Ст. ES3009.
Панфилова М., Караев В. Обнаружение морского льда бесконтактным методом с использованием радиолокационных данных Ku- и Ka-диапазонов при малых углах падения: первые результаты // Remote Sensing. 2023. Т. 15, № 14. Ст. 3530. DOI: 10.3390/rs15143530.
Панфилова М., Караев В. Метод обнаружения морского льда на основе зависимости эффективной площади рассеяния от угла падения радиолокационного сигнала // Remote Sensing. 2024. Т. 16, № 5. Ст. 859. DOI: 10.3390/rs16050859.
Ладожское озеро / под ред. В.А. Румянцева, С.А. Кондратьева. СПб.: Институт озероведения РАН, 2013. Издано при поддержке гранта Русского географического общества.
Железнова Е.М., Караев В.Ю., Панфилова М.А. Процесс формирования и разрушения ледяного покрова Ладожского озера в зимний сезон 2017–2018 гг. по данным двухчастотного дождевого радиолокатора // XXIV Международная конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». 2026. Тезисы докладов.

Презентация доклада

XXIV.E.487

Детектирование ледяного покрова на Ладожском озере по данным радиолокатора DPR на борту спутника GPM

Дистанционные исследования Мирового океана