Современные методы дистанционного спутникового мониторинга ледников арктической зоны РФ

Методы дистанционного зондирования являются основным источником информации о современном состоянии ледников Арктической зоны РФ. Они позволяют определять как количественные характеристики оледенения, так и качественные характеристики, к которым можно отнести изменение в течение определенного времени границ, площадей и высот ледников. Наиболее сложная задача при определении характеристик оледенения заключается в получении высотной модели современной ледниковой поверхности. Такая задача не может быть решена в полной мере на основе какого-то одного вида данных дистанционного зондирования. Решением является комплексный подход в работе с данными дистанционного зондирования ледников, предусматривающий совместную обработку площадных и профильных данных.
Для обнаружения и анализа изменений необходимы минимум два разновременных источника информации. Для выявления вертикальных изменений необходимы, по крайней мере, два источника информации о рельефе местности (либо информация о высотах конкретных точек), описывающих территорию на различные моменты времени. Таким образом, вертикальные изменения в конкретной точке представляют собой разность высот для этой точки, полученных из разновременных источников информации ( ― высота точки, определенная по более старому источнику ― базовая высота, ― высота точки, определенная по более современному источнику). В качестве базового источника информации по высотам целесообразно использовать имеющиеся топографические карты, в качестве же современного источника о высотах поверхности могут быть использованы альтиметрические измерения высот. На сегодняшний день это единственный прямой дистанционный метод измерения высот поверхности. Тогда ∆h_i=H_(альт i)-H_(0 i) , где H_(альт i) ― современная высота точки, измеренная спутниковым альтиметром. Изменения высот поверхности могут быть рассчитаны для всех имеющихся точек альтиметрических измерений, но это не даст обобщенной точной картины вертикальный изменений поверхности ледника, так как альтиметрические измерения распределяются по поверхности ледника неравномерно и имеют дискретный характер. Эта проблема может быть решена при комбинировании дифференциальных альтиметрических данных с данными дифференциальной двухпроходной интерферометрии. Двухпроходная дифференциальная интерферометрия предусматривает использование существующей ЦМР для создания синтезированной интерферограммы, которая впоследствии сравнивается с действительной интерферограммой, полученной по паре радиолокационных снимков. Результирующим продуктом двухпроходной дифференциальной интерферометрической обработки является дифференциальная фаза, которая характеризует итоговые изменения, произошедшие на местности во временной промежуток между состоянием местности на ЦМР и интерферограммой. Тогда изменение высоты в конкретной точке будет пропорционально изменению дифференциальной интерферометрической фазы, за исключением зон выводных ледников (добавляется фазовая компонента за счет движения льда): ∆h_i=H_(альт i)-H_(0 i) ~ ∆φ_i.
Комбинирование именно дифференциальных альтиметрических и интерферометрических данных позволяет получить полную картину вертикальных изменений поверхности ледника. Это относится и к зонам выводных ледников, так как при наличии дифференциальных альтиметрических измерений и дифференциальной интерферограммы возможно с достаточно высокой степенью достоверности выполнить интерполяцию для таких участков.
Оптимальным сочетанием данных для дистанционного мониторинга ледников является радиолокационные данные TerraSAR-X/TanDEM-X с нулевой временной базой, интерферометрическая фаза которых зависит только от высот поверхности и альтиметрические данные со спутников ICESat и CryoSat-2.