Исследование динамики алтайского катастрофического паводка 2014 года по данным спутника SMOS

Алтайский катастрофический паводок, унесший более 10 человеческих жизней, начался 29 мая 2014 года на юге Западной Сибири, в верховьях реки Обь. Основной причиной, вызвавшей паводок, были продолжительные ливни, совпавшие по времени с интенсивным снеготаянием в горах Алтая. В результате паводка на территории Алтайского края и Республики Алтай оказались подтопленными более 60 населенных пунктов. Исследования по оценке пространственно-временного распространения Алтайского паводка проводились на участке от предгорий Алтая до Новосибирского водохранилища.
Для анализа динамики развития паводка использовались снимки, сделанные в микроволновом диапазоне радиометром MIRAS со спутника, позволяющие оценить пространственное распределение радиояркостных температур. Данные SMOS привязывались к дискретной геодезической сетке DGG ISEA 4H9 [1]. Линейный размер ячейки составляет - 16 км, площадь - 196 кв.км [2]. Пространственное распределение термодинамической температуры подстилающей поверхности оценивалось по ежедневным данным радиометров MODIS/Terra (продукт MOD11A1) и MODIS/Aqua (продукт MYD11A1). По измеренным радиояркостным и термодинамическим температурам рассчитывались коэффициенты излучения подстилающей поверхности.
В лабораторных условиях для образцов почв с разной объемной влажностью определялись на частоте 1.41 ГГц коэффициенты излучения на горизонтальной поляризации для угла визирования 42.5 град. с погрешностью не более 7%. По измеренным значениям строилась зависимость объемной влажности от коэффициента излучения, необходимая для ранжирования земель по степени увлажненности.
Динамика Алтайского паводка оценивалась на основе временных трендов увлажненности территории на тестовых участках, находящихся на разном удалении от истоков. Выбранные тестовые участки представляли собой равнинные территории без развитой лесной растительности.
Результаты проведенных комбинированных исследований показали, что совместное использование спутниковых данных в оптическом, инфракрасном и микроволновом диапазонах, в сочетании с лабораторными измерениями диэлектрических характеристик почв, отобранных на тестовых участках, позволяет определить общую увлажненность территории в региональном масштабе, выявить участки с высокой влажностью почвы. Выбор отдельных пикселей на основе геодезической сетки, расположенных на разном удалении от начала паводка, позволяет отследить динамику подтопления.
Снимки SMOS получены в рамках проекта ESA № 4747 «Remote mapping of Siberian saline soils». Экспериментальные исследования выполнены при финансовой поддержке гранта РФФИ_р_Сибирь № 13-05-98041, Интеграционного междисциплинарного проекта СО РАН №69.

Список литературы

1. Sahr K., White D., Kimerling A.J. (2003). Geodesic Discrete Global Grid Systems. Cartography and Geographic Information Science, 30, 121-134.
2. Pinori S., Crapolicchio R., Mecklenburg S. (2008). Preparing the ESA-SMOS mission – Overview of the User Data Products and Data Distribution Strategy. 10 Specialist Meeting on Microwave radiometry and remote sensing of the environment. 11-14 March 2008. Florence. Italy. URL: http://microrad2008.cetem.org/public/posters/poster_Pinori_et_al.pdf