Сборник тезисов докладов шестнадцатой Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", Москва, ИКИ РАН, 2018 год

(http://smiswww.iki.rssi.ru/d33_conf)

Исследование особенностей формирования водного режима покрытых растительностью территорий с помощью моделей взаимодействия подстилающей поверхности с атмосферой при использовании спутниковой информации

Музылев Е.Л. (1), Зейлигер А.М. (2), Старцева З.П. (1), Волкова Е.В. (3), Ермолаева О.С. (2), Василенко Е.В. (3)
(1) Институт водных проблем РАН, Москва, Россия
(2) Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, Россия
(3) Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии «Планета», Москва, Россия
Представлены оценки характеристик водного и теплового режимов участков территории части Центрально-Черноземного района и левобережного Заволжья, занятых посевами сельскохозяйственных культур, для нескольких сезонов вегетации (Музылев и др., 2015, 2017; Muzylev et al., 2018; Зейлигер, Ермолаева, 2016а, б, в; Zeiliger, Ermolaeva, 2016). Эти оценки были получены с помощью моделей вертикального влаго- и теплообмена поверхности суши с атмосферой SVAT и SWAP, а также модели SEBS при использовании спутниковых данных о состоянии подстилающей поверхности и метеорологических условиях (Музылев и др., 2010, 2015, 2017; Gelfan et al., 2012; Startseva et al., 2014; Muzylev et al., 2018; Зейлигер и др., 2016а, 2016б, 2016в, Zeyliger et al., 2013, 2016, 2017). К исследованиям также привлекалась аддитивная модель водоудерживания для текстурных почв. В число этих оценок входят влагосодержание почвы, суммарное испарение (испарение с голой почвы и транспирация растительности), инфильтрация воды в почву, температура подстилающей поверхности. В рамках данного подхода были усовершенствованы и тестированы для территорий, находящихся в разных климатических зонах, методики использования в моделях построенных по спутниковым данным оценок характеристик растительности (вегетационного индекса NDVI, проективного покрытия растительностью B, листового индекса LAI и других) и метеорологических характеристик (осадков, температур поверхности растительного покрова и почвы, эффективной температуры подстилающей поверхности) (Волкова, 2013, 2014, 2016; Волкова, Успенский, 2016).
Проведено сравнение с фактическими полученных с помощью моделей величин влагосодержания почвы и суммарного испарения в их динамике за сезон вегетации при различных вариантах оценки характеристик растительности и метеорологических характеристик, построенных по данным измерений метеорологических спутников - полярно-орбитальных (NOAA, EOS Terra и Aqua, Метеор-М) и геостационарных (Meteosat-10, -11, -8) (Музылев и др., 2015, 2017; Muzylev et al., 2018; Зейлигер, Ермолаева, 2015, 2016в; Зейлигер и др., 2015).
Прослежены особенности формирования режимов поливного земледелия на засушливых участках территории левобережного Заволжья. Вследствие специфических климатических условий для данной территории необходимо достаточно точное определение значений характеристик растительности, являющихся параметрами моделей (Зейлигер, Ермолаева, 2014, 2015, 2016а, б, в, Зейлигер и др., 2015; Zeiliger, Ermolaeva, 2013, 2016, 2017).
Показана возможность использования в модели SVAT данных измерений скаттерометра ASCAT/MetOp в СВЧ диапазоне для повышения точности оценки влажности поверхности почвы (Музылев и др., 2017).
Работа выполнена в рамках Государственных программ №№ АААА-А18-118022090056-0 и АААА-А18-118022290072-8, а также при поддержке РФФИ – грант № 16-05-01097 “Водопотребление агроценозов на “точечном” и “площадном” уровнях исследований”.

Ключевые слова: моделирование, спутниковые данные, водный и тепловой режимы территории, поливное земледелие, влагосодержание почвы, суммарное испарение, температура подстилающей поверхности, осадки, листовой индекс, проективное покрытие modeling, satellite data, water and heat regimes of territory, irrigated agriculture, soil water content, evapotranspiration, land surface temperature, precipitation, leaf area index, vegetation cover fraction
Литература:
  1. Волкова Е.В. Оценки параметров облачного покрова, осадков и опасных явлений погоды по данным радиометра AVHRR c МИСЗ серии NOAA круглосуточно в автоматическом режиме // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т.10. № 3. С.66–74.
  2. Волкова Е.В. Определение сумм осадков по данным радиометров SEVIRI/Meteosat-9,10 и AVHRR/NOAA для Европейской территории России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т.11. № 4. С.163-177.
  3. Волкова Е.В. Определение параметров облачного покрова и осадков по данным МСУ-МР с полярно-орбитального метеоспутника Метеор-М №2 для Европейской территории России // Сборник тезисов Четырнадцатой Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Москва, ИКИ РАН, 14-18 ноября 2016 г. 2016. С.157.
  4. Волкова Е.В., Успенский С.А. Дистанционное определение температуры подстилающей поверхности, приземной температуры воздуха и эффективной температуры по спутниковым данным для юга Европейской территории России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т.13. № 5. С.291-303.
  5. Зейлигер А.М., Ермолаева О.С. Оценка трендов деградации/проградации растительного покрова сельскохозяйственных земель с использованием данных ДЗЗ // Сборник тезисов Двенадцатой Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Москва, ИКИ РАН, 10-14 ноября 2014 г. 2014. С.362.
  6. Зейлигер А.М., Ермолаева О.С. Результаты анализа наборов данных MOD16 ET за 2000-2009 годы для территории Палласовского района Волгоградской области РФ // Сборник тезисов Тринадцатой Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Москва, ИКИ РАН, 16-20 ноября 2015 г. 2015. С.400.
  7. Зейлигер А.М., Ермолаева О.С. Результаты компьютерного моделирования водного стресса посевов орошаемой люцерны по данным наземного метеорологического и космического мониторинга температуры подстилающего слоя с использованием ФАО-56 и модели SEBS // Сборник статей в трех томах: “Экология. Экономика. Информатика”, Сборник статей: в 3 т. Ростов-на-Дону. Издательство Южного федерального университета. Т.1. Геоинформационные технологии и космический мониторинг. 2016а. С.258-273.
  8. Зейлигер А.М., Ермолаева О.С. Анализ режима водного стресса орошаемых агроценозов с использованием данных космического мониторинга агрогидрологических моделей AquaCrop и SWAP // Сборник тезисов Четырнадцатой Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Москва, ИКИ РАН, 14-18 ноября 2016 г. 2016б. С.352.
  9. Зейлигер А.М., Ермолаева О.С. Компьютерный код оценки эвапотранспирации агроценозов по данным ДЗЗ // Сборник тезисов Четырнадцатой Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Москва, ИКИ РАН, 14-18 ноября 2016 г. 2016в. С.353.
  10. Зейлигер А.М., Ермолаева О.С. Кричевцова А.Н. Результаты пространственно-временного анализа наборов данных ДЗЗ по испарению с поверхности суши MOD16 ET за 2000-2009 годы для территории Палласовского района Волгоградской области РФ // Сборник статей в трех томах: “Экология. Экономика. Информатика”. Ростов-на-Дону Издательство Южного федерального университета. Т.1. Геоинформационные технологии и космический мониторинг. 2015. С.35-48.
  11. Музылев Е.Л., Старцева З.П., Успенский А.Б., Волкова Е.В., Василенко Е.В., Кухарский А.В., Зейлигер А.М., Ермолаева О.С. Использование данных дистанционного зондирования при моделировании водного и теплового режимов сельских территорий. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т.14. №.6. С.108-136.
  12. Музылев Е.Л., Успенский А.Б., Старцева З.П., Волкова Е.В., Кухарский А.В. Моделирование составляющих водного и теплового балансов для речного водосбора c использованием спутниковых данных о характеристиках подстилающей поверхности // Метеорология и гидрология. 2010. № 3. С.118-133.
  13. Музылев Е.Л., Успенский А.Б., Старцева З.П., Волкова Е.В., Кухарский А.В., Успенский С.А. Использование данных дистанционного зондирования при моделировании компонент водного и теплового балансов территории Центрально-Черноземных областей России. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т.12. №.6. С.17-34.
  14. Gelfan A., Muzylev E., Uspensky A., Startseva Z., Romanov P. Remote Sensing Based Modeling of Water and Heat Regimes in a Vast Agricultural Region. // Remote Sensing – Applications. Ed. Boris Escalante-Ramirez. InTech – Open Access Publisher, Rijeka, Croatia. 2012. Chapter 6. P.141-176.
  15. Muzylev E.L., Startseva Z.P., Uspensky A.B., Volkova E.V. Modeling Water and Heat Balance Components for Large Agricultural Region Utilizing Information from Meteorological Satellites // Water Resources. 2018. Vol. 45. No 5. P.672–684. © Pleiades Publishing, Ltd..
  16. Startseva Z., Muzylev E., Volkova E., Uspensky A., Uspensky S. Water and heat regimes modelling for a vast territory using remote-sensing data. // International Journal of Remote Sensing. 2014. V.35. N15. P.5775-5799.
  17. Zeyliger A.M., Ermolaeva O.S. SEBAL Model Using to Estimate Irrigation Water Efficiency & Water Requirement of Alfalfa Crop // Geophysical Research Abstracts, EGU General Assembly. Vienna, Austria. April 2013. Vol. 15. P. 12671.
  18. Zeyliger A.M., Ermolaeva O.S. Water Stress & Biomass Monitoring and SWAP Modeling of Irrigated Crops in Saratov Region of Russia // Geophysical Research Abstracts, EGU General Assembly. Vienna, Austria. April 2016. Vol. 18. P. 13486.
  19. Zeyliger A.M., Ermolaeva O.S. Management Strategies to Sustain Irrigated Agriculture with Combination of Remote Sensing, Weather Monitoring & Forecasting and SWAP Modeling // Geophysical Research Abstracts, EGU General Assembly. Vienna, Austria. April 2017. Vol. 19. P. 15422.
  20. Volkova E.V., Otsenki parametrov oblachnogo pokrova, osadkov I opasnyh yavleniy pogody po dannym radiometra AVHRR s MISZ serii NOAA kruglosutochno v avtomaticheskom regime (Automatic estimation of cloud cover and precipitation parameters obtained by AVHRR NOAA for day and night conditions), Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa, 2013, Vol.10, No 3, pp.66-74.
  21. Volkova E.V., Opredelenie summ osadkov po dannym radiometrov SEVIRI/Meteosat-9,-10 and AVHRR/NOAA dlya Evropeyskoy territorii Rossii (Estimation of precipitation amount using SEVIRI/Meteosat-9 and AVHRR/NOAA data for the European territory of Russia), Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa, 2014, Vol.11, No 4, pp.163-177.
  22. Volkova E.V., Opredelenie parametrov oblachnogo pokrova i osadkov po dannym MSU-MR s polyarno-orbital’nogo meteosputnika Meteor-M № 2 dlya Evropeyskoy territorii Rossii (Estimation of cloudiness parameters and precipitation amount from data of MSU-MR established on board of polar-orbital meteorological satellite Meteor-M № 2 for the European territory of Russia) // Sbornik tezisov Chetyrnadtsatoy Vserossiyskoy otkrytoy conferentsii “Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa”, November 14-18, 2016. 2016. P.157.
  23. Volkova E.V., Uspensky S.A., Distantsionnoe opredelenie temperatury podstilayushchey poverhnosti, prizemnoy temperatury vozduha i effektivnoy temperatury po sputnikovym dannym dlya yuga Evropeyskoy territorii Rossii // Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa, 2016, Vol.13, No 5, pp.291-303.
  24. Zeyliger A.M., Ermolaeva O.S., Ocenka trendov degradacii/progradacii rastitel'nogo pokrova sel'skohozyajstvennyh zemel' s ispol'zovaniem dannyh DZZ // Sbornik tezisov Dvenadcatoj Vserossijskoj otkrytoj konferencii "Sovremennye problemy distancionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa". Moskva, IKI RAN, 2014, p.362.
  25. Zeyliger A.M., Ermolaeva O.S., Rezul'taty analiza naborov dannyh MOD16 ET za 2000-2009 gody dlya territorii Pallasovskogo rajona Volgogradskoj oblasti RF // Sbornik tezisov Trinadcatoj Vserossijskoj otkrytoj konferencii "Sovremennye problemy distancionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa". Moskva, IKI RAN, 2015, p.400.
  26. Zeyliger A.M., Ermolaeva O.S., Rezul'taty komp'yuternogo modelirovaniya vodnogo stressa posevov oroshaemoj lyucerny po dannym nazemnogo meteorologicheskogo i kosmicheskogo monitoringa temperatury podstilayushchego sloya s ispol'zovaniem FAO-56 i modeli SEBS // Sbornik statej v trekh tomah. “Ekologiya. Ekonomika. Informatika”, Sbornik statej: v 3 t. – Rostov-na-Donu Izdatel'stvo YUzhnogo federal'nogo universiteta, t. 1, Geoinformacionnye tekhnologii i kosmicheskij monitoring, 2016a, pp. 258-273.
  27. Zeyliger A.M., Ermolaeva O.S., Analiz rezhima vodnogo stressa oroshaemyh agrocenozov s ispol'zovaniem dannyh kosmicheskogo monitoringa agrogidrologicheskih modelej AquaCrop i SWAP // Sbornik tezisov Chetyrnadcatoj Vserossijskoj otkrytoj konferencii "Sovremennye problemy distancionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa", Moskva, IKI RAN, 2016b, p.352.
  28. Zeyliger A.M., Ermolaeva O.S., Komp'yuternyj kod ocenki ehvapotranspiracii agrocenozov po dannym DZZ // Sbornik tezisov Chetyrnadcatoj Vserossijskoj otkrytoj konferencii "Sovremennye problemy distancionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa", Moskva, IKI RAN, 2016c, p.353.
  29. Zeyliger A.M., Ermolaeva O.S. Krichevcova A.N., Rezul'taty prostranstvenno-vremennogo analiza naborov dannyh DZZ po ispareniyu s poverhnosti sushi MOD16 ET za 2000-2009 gody dlya territorii Pallasovskogo rajona Volgogradskoj oblasti RF // Sbornik statej v trekh tomah: "Ekologiya. Ekonomika. Informatika" Rostov-na-Donu Izdatel'stvo YUzhnogo federal'nogo universiteta, T.1, Geoinformacionnye tekhnologii i kosmicheskij monitoring, 2015, pp.35-48.
  30. Muzylev E.L., Startseva Z.P., Uspensky A.B., Volkova E.V., Vasilenko E.V., Kukharsky A.V., Zeyliger A.M., Ermolaeva O.S. Ispol'zovanie dannyh distancionnogo zondirovaniya pri modelirovanii vodnogo i teplovogo rezhimov sel'skih territorij (Utilization of remote sensing data for modeling water and heat regimes of the rural territories) // Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa, 2017, Vol.14, No 5, pp.108-136.
  31. Muzylev E.L., Uspensky A.B., Startseva Z.P., Volkova E.V., Kukharsky A.V., Modelirovanie sostavlyayushchih vodnogo i teplovogo balansov dlya rechnogo vodosbora s ispolzovaniem sputnikovyh dannyh o harakteristikah podstilayushchey poverhnosti, (Modeling water and heat balance components for the river basin using remote sensing data on underlying surface characteristics), Meteorologiya i gidrologiya, 2010, No 3, pp.118-133.
  32. Muzylev E.L., Uspensky A.B., Startseva Z.P., Volkova E.V., Kukharsky A.V., Uspensky S.A., Ispol’zovanie dannyh distantsionnogo zondirovaniya pri modelirovanii component vodnogo i teplovogo balantsov territorii Cental’no-Chernozemnyh oblastey Rossii (Utilization of remote sensing data for modeling water and heat balance components of the Russian Central Black Earth Region territory), Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa, 2015, Vol.12, No 6, pp.17-34.
  33. Gelfan A., Muzylev E., Uspensky A., Startseva Z., Romanov P. Remote Sensing Based Modeling of Water and Heat Regimes in a Vast Agricultural Region. // Remote Sensing – Applications. Ed. Boris Escalante-Ramirez. InTech – Open Access Publisher, Rijeka, Croatia. 2012. Chapter 6. P.141-176.
  34. Muzylev E.L., Startseva Z.P., Uspensky A.B., Volkova E.V. Modeling Water and Heat Balance Components for Large Agricultural Region Utilizing Information from Meteorological Satellites // Water Resources. 2018. Vol. 45. No 5. P.672–684. © Pleiades Publishing, Ltd..
  35. Startseva Z., Muzylev E., Volkova E., Uspensky A., Uspensky S. Water and heat regimes modelling for a vast territory using remote-sensing data. // International Journal of Remote Sensing. 2014. V.35. N15. P.5775-5799.
  36. Zeyliger A.M., Ermolaeva O.S. SEBAL Model Using to Estimate Irrigation Water Efficiency & Water Requirement of Alfalfa Crop // Geophysical Research Abstracts, EGU General Assembly. Vienna, Austria. April 2013. Vol. 15. P. 12671.
  37. Zeyliger A.M., Ermolaeva O.S. Water Stress & Biomass Monitoring and SWAP Modeling of Irrigated Crops in Saratov Region of Russia // Geophysical Research Abstracts, EGU General Assembly. Vienna, Austria. April 2016. Vol. 18. P. 13486.
  38. Zeyliger A.M., Ermolaeva O.S. Management Strategies to Sustain Irrigated Agriculture with Combination of Remote Sensing, Weather Monitoring & Forecasting and SWAP Modeling // Geophysical Research Abstracts, EGU General Assembly. Vienna, Austria. April 2017. Vol. 19. P. 15422.

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов

425