Цикл формирования ледовых покровов рек и озер Сибири от ледостава до полного
завершения
процесса таяния льда длится 5-6 и более месяцев. Практическое
использование ледовых покровов достаточно развито: ледовые переправы, зимники,
профессиональный и любительский подледный лов. Не редки трагические ситуации
переоценки людьми толщины льда и его прочности. Известно, что весной ледовый покров
даже при зимней толщине становится менее прочным, его кристаллическая структура
насыщается водой.
Сигналы навигационных спутников (НС) имеют значимый аналитический ресурс для
реализации непрерывного мониторинга земных покровов, атмосферы, ионосферы (Jin et
al.). Покрытие радиосигналами глобальных систем GPS, ГЛОНАСС, GALILEO позволяет
восстанавливать электрофизические характеристики природных сред методами
рефлектометрии и радиоскопии (Макаров и др).
В данной работе представлены экспериментальные результаты рефлектометрии
озерных ледовых покровов с использованием радиосигналов НС GPS и ГЛОНАСС
диапазона L1 (1,5-1,6 ГГц). Проведена серия тестовых измерений интерференционных
рефлектограмм участка озера вблизи города Красноярск с ледовым покрытием в стадии
ледостава (октябрь-ноябрь), стационарном зимнем состоянии (март) и весной, в период
прогрева и таяния (апрель). Интервал толщин льда от 4 до 105 см. Измерения
интерференционных рефлектограмм осуществлялись серийным приемником МРК-32Р
производства НПО «Радиосвязь», г. Красноярск с использованием антенн, принимающих
сигналы линейной и правой круговой поляризаций. Приемные антенны устанавливались
на льду вблизи берега. Проведение измерений с тонким (4 см) льдом проведены антенной,
установленной на берегу у кромки льда. Высота расположения фазового центра антенн
варьировалась в интервале 3,8 - 4,4 м.
Использование сигналов навигационных спутников для измерения толщины льда с
погрешностью до 3-5 см (Михайлов и др.) не достаточно для оценки безопасности выхода
или выезда на лед. Прочностные качества «весеннего» льда наряду с толщиной
определяются структурными изменениями, связанными с появлением в его объеме талой
воды. Отношение действительной части диэлектрических проницаемостей воды и льда
вблизи 0○ С в диапазоне L1 равно 25 (Torgovnikov) и увлажнение тающего льда
проявляется в интерференционной рефлектограмме. Сравнительный анализ тестовых
рефлектограмм демонстрирует возможность их использования в непрерывном
мониторинге состояния льда, включая его прочностные характеристики.