Дистанционное определение влажности засоленной почвы с использованием данных спутника SMOS

Засоленные почвы распространены во многих странах мира. Для определения влажности засоленных почв может быть использована спутниковая информация, получаемая в микроволновом диапазоне, в сочетании с полевыми наблюдениями [1-3]. С 2009 года со спутника SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) ведутся измерения радиояркостной температуры подстилающей поверхности в глобальном масштабе на частоте 1.42 ГГЦ с периодичностью до нескольких раз в сутки. Основной целью является составление глобальных карт почвенной влажности и солености океана [4].
В данной работе приведены результаты дистанционного определения объемной влажности W засоленных почв на территории Кулундинской равнины, на площади 40000 кв.км. с использованием спутниковой информации. Использовали космические снимки, сделанные в 2012-2013 годах на частоте 1.42 ГГц радиометром MIRAS со спутника SMOS на территорию Западной Сибири и откалиброванные в величинах радиояркостных температур (Тя) подстилающей поверхности.
Валидацию спутниковых данных проводили путем их сравнения с радиояркостными температурами Тя, рассчитанными на основе лабораторных измерений диэлектрических параметров образцов почв, отобранных на тестовых участках, расположенных вне зоны почвенного засоления и попадающих в зону почвенного засоления. Эмпирические зависимости Тя(W) получены на основе полевых измерений температуры почвы Т и объемной влажности W.
Установленные зависимости Тя(W) имеют следующий вид:
Tя = (263 ± 1.6) – (218 ± 13)W – для незасоленных почв,
Tя = (262 ± 4.6) – (326 ± 22)W – для засоленных почв.
Привязка спутниковых снимков к топографической карте позволила установить, что значительная часть переувлажненных почв приурочена к территориям, прилегающим к крупным соленым озерам Кулундинскому и Кучук. Прибрежные зоны озер характеризуются практически полным отсутствием растительности и предельно высоким содержанием минеральных солей в поверхностном слое. Часть переувлажненных участков соответствует пересохшим высокоминерализованным озерам, донные осадки которых сильно засолены. Подобные области могут быть обнаружены на космических снимках как области с пониженной радиояркостной температурой по сравнению с фоновыми значениями радиояркостных температур, соответствующих мерзлым незасоленным почвам.
Использование установленных эмпирических зависимостей Tя(W), наземных измерений Т и W и спутниковых снимков позволяет интерпретировать спутниковые данные в единицах объемной влажности, согласно установленным эмпирическим соотношениям.
Экспериментальные исследования выполнены при финансовой поддержке гранта РФФИ_ р _Сибирь № 13-05-98041 «Исследование сезонных вариаций микроволнового излучения соленых и горько-соленых озер на юге Западной Сибири», Интеграционного междисциплинарного проекта СО РАН №69 «Интегрированные исследования климатических, гидрологических и экосистемных процессов на территории болот Западной Сибири». Снимки SMOS получены в рамках проекта ESA № 4747 «Remote mapping of Siberian saline soils».

Список литературы
1. Andreas Colliander, Steven Chan, Seung-bum Kim, Narendra Das, Simon Yueh, Michael Cosh, Rajat Bindlish, Thomas Jackson, Eni Njoku Long term analysis of PALS soil moisture campaign measurements for global soil moisture algorithm development //Remote Sensing of Environment, Volume 121, June 2012, Pages 309-322.
2. V.L. Mulder, S. de Bruin, M.E. Schaepman, T.R. Mayr The use of remote sensing in soil and terrain mapping – A review //Geoderma, Volume 162, Issues 1-2, 15 April 2011, Pages 1-19.
3. T. Lacava, L. Brocca, G. Calice, F. Melone, T. Moramarco, N. Pergola, V. Tramutoli Soil moisture variations monitoring by AMSU-based soil wetness indices: A long-term inter-comparison with ground measurements //Remote Sensing of Environment, Volume 114, Issue 10, 15 October 2010, Pages 2317-2325.
4. Rocco Panciera, Jeffrey P. Walker, Jetse Kalma, Edward Kim A proposed extension to the soil moisture and ocean salinity level 2 algorithm for mixed forest and moderate vegetation pixels //Remote Sensing of Environment, Volume 115, Issue 12, 15 December 2011, Pages 3343-3354.