Радиояркостные контрасты подстилающей поверхности, относящейся к территории Западной Сибири, в процессе промерзания

Технологии микроволновой радиометрии находят широкое применение при решении прикладных задач мониторинга состояния подстилающей поверхности. Известен ряд работ, в которых приведено описание применение алгоритма картирования мёрзлых почв по данным спутниковых радиометров. В силу ряда причин на борту первых ресурсных спутников, предназначенных для пассивной радиолокации суши и водной поверхности, были установлены микроволновые радиометры сантиметрового и миллиметрового диапазонов. Собственное радиотепловое излучение в указанных диапазонах волн чувствительно не только к диэлектрически характеристикам подстилающей поверхности, но и к геометрии поверхности, наличию растительности и значению термодинамической температуры. Совокупное влияние этих факторов на излучательные характеристики поверхности усложняет идентификацию участков, для которых началось замерзание.
На данный момент на орбите Земли функционирует ряд аппаратов, позволяющих проводить тематическое картирование влажных почв, по данным пассивной радиолокации в диапазоне от дециметровых, до миллиметровых волн. Совместное использование таких радиометрических данных, полученных аппаратами SMAP и GCOM-W1 позволяет надёжно идентифицировать начало промерзания, а также оценить некоторые особенности динамики увеличения. Ранее было обнаружено, что для отдельных участков поверхности, наблюдаются нелинейные вариации временного хода радиояркостной температуры, определяемые широтой места. Для типичного временного хода радиояркостной температуры подстилающей поверхности при отрицательных температурах характерен монотонный асимптотический рост к значениям, соответствующим полностью промёрзшей почве. Для «аномального» хода наблюдаются осцилляции значений радиояркостной температуры в процессе промерзания почвы. Аналогичные зависимости наблюдались в процессе наземных радиометрических измерений при условии промерзания почвы с высоким значением объёмной влажности полностью свободной от растительности. Появление осцилляций объяснялось при этом просветляющим действием замёрзшего слоя почвы, имеющего меньшее значение диэлектрической проницаемости по сравнению с незамёрзшим. Было обнаружено, что координаты участков поверхности с «аномальным» ходом радиояркостной температуры мало изменялись от года к году, однако для надёжной идентификации таких участков поверхности, данных, полученных на одной частоте, было недостаточно
Можно ожидать, что в перспективе, при наличии данных прямых наземных измерений, удастся разработать метод дистанционной оценки толщины промёрзшего слоя почвы, основанный на анализе радиояркостного контраста подстилающей поверхности на частотах дециметрового и сантиметрового диапазонов.
Финансирование. Работа выполнена по государственному заданию Омского научного центра СО РАН (номер госрегистрации проекта 125013101211-4.