Принципы технологии мониторинга снежно-ледового покрытия Северного полушария по спутниковым продуктам NASA Earth Observation (NEO)

Снежно-ледовое покрытие Северного полушария - динамичный объект, мониторинг которого представляет интерес в различных прикладных задачах. Для Казахстана наиболее актуален вопрос сельскохозяйственных приложений, что связано с обширной Евразийской зоной рискованного земледелия (по фактору недостатка увлажнения), в которой расположена основная часть пахотных земель Республики. Весенний почвенный влагозапас формируемый за счет зимнего снегонакопления является важнейшим источников воды для развития с\х культур в первой половине вегетационного сезона. С другой стороны режимы снеготаяния Северного полушария являются значимым фактором, характеризующим погодные условия года, что соответственно может использоваться для оценки видов на урожай текущего года через оценку его близости к прошлым годам. Обработка спутниковых данных эффективный путь оценки состояния и площади снежно-ледового покрытия. Существует ряд спутниковых тематических продуктов связанных со снежным и ледовым покровом. Например, некоторые продукты NASA Earth Observation (NEO). Как правило, это мгновенные маски (либо определенные временные окна накопления) снега и льда. Существует проблема сведения этих данных к суммарной сезонной карте снеготаяния (формирования снега) и построение на ее основе тематических карт с оценкой условий таяния (формирования) снежного покрытия. При формировании суммарной карты снеготаяния (формирования снега) можно исходить из двух стратегий. Первая, близкая к метеорологическим представлениям, это формирование карты календарных дат разрушения (формирования) снежного покрова. Несмотря на кажущуюся простоту такого подхода при построении карт могут возникать существенные неопределенности. Например, критерием устойчивости снежного покрова является его наличие в течение более 3 дней. Таким образом, возвратные весенние твердые осадки могут формировать вторичный снежный покров, который в одном районе будет относиться к устойчивому (отражается на карте), а в другом к неустойчивому (не отражается на карте) покрову. Другой стратегией, более адаптированной к структуре ДДЗ, является построение карт времени (доли времени) существования снежного покрова. Схожий подход применяется, например, для оценки облачности в продукте NEO «Cloud Fraction». Этот подход находится дальше от стандартных метеорологических представлений, однако такие карты лишены неустойчивостей и являются более предпочтительными. Тематические карты, взвешивающие фактическое состояние анализируемого параметра, могут строиться через индексы аномалий, т.е. отклонений от среднего, например, в шкале единиц среднеквадратичного отклонения. Либо через индексы состояний – взвешивание в шкале размаха между многолетним минимумом и максимумом. Преимущества и недостатки имеют оба типа индекса, но более прост в понимании индекс состояний. Таким образом, оптимальной схемой анализа для снежно-ледового покрытия представляется оценка временной доли покрытия с взвешиванием ее в рамках размаха между многолетним минимумом и максимумом величин этого параметра. Работа выполнена при поддержке грантов № 0866/ГФ2 и 2308/ГФ3 МОН РК.