Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 14–18 ноября 2022 г.

(http://conf.rse.geosmis.ru)

XX.F.136

Оценка гидрологической засухи на юге Западной Сибири по данным спутника SMOS

Рябинин И.В. (1), Хвостов И.В. (1), Романов А.Н. (1)
(1) Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Российская Федерация
Гидрологическая засуха, возникающая на какой-либо территории при уменьшении запасов воды в водоемах (озерах, водохранилищах), а также в водоносных горизонтах, снижает биологическую продуктивность почвы, оказывая тем самым негативное влияние на растительный покров [1, 2]. В настоящее время для оценки засух широко используются спутниковые данные оптического диапазона, имеющие высокую разрешающую способность, но при этом существенным образом зависящие от состояния атмосферы и в первую очередь облачности [3, 4]. Немаловажным фактором также является периодичность съемки, позволяющая получать информацию об объекте исследования с требуемой частотой.
В последние десятилетия при изучении водной поверхности, океанического льда, почвы, растительного покрова находят все более широкое применение микроволновые методы дистанционного зондирования [5-7]. В данной работе приведен анализ гидрологических изменений внутренних водоемов суши, основанный на изучении сезонной и межгодовой динамики радиояркостных температур подстилающей поверхности, измеренных со спутника SMOS на тестовых участках за период с 2012 по 2022 годы.
Исследования проводились на юге Западной Сибири на территории Кулундинской равнины, крупнейшим гидрологическим объектом которой является соленое Кулундинское озеро. Площадь водной поверхности озера в течение года изменяется от 615 до 770 кв. км в зависимости от погодно-климатических условий.
При дистанционном микроволновом зондировании Кулундинского озера учитывалось, что его площадь меньше разрешающей способности спутникового радиометра. Соответственно в пиксель SMOS попадали участки подстилающей поверхности существенно различающиеся по диэлектрическим и радиоизлучательных характеристикам – водная поверхность соленого озера, высохшее дно озера и степь.
Установлена сезонная и межгодовая динамика радиояркостных температур Tя(D) двух ячеек геодезической сетки DGG ISEA 4H9: 1. – степь, 2 – Кулундинское озеро (35% площади) и прилегающие к нему степными территориями (65%). Показано, что специфической особенностью микроволнового излучения этих двух различающихся участков является существование следующих периодов с разными радиоизлучательными характеристиками:
1. Для почвенного покрова: 1) незамерзшая почва; 2) образование сезонно-мерзлого слоя толщиной d L; 4) оттаивание сезонно-мерзлого слоя.
2. Для водной поверхности: 1) открытая вода; 2) образование ледяного покрова толщиной d L; 4) таяние ледяного покрова.
В каждом из выделенных временных интервалов радиояркостные характеристики водной поверхности и почвенного покрова (степи) зависят от скоростей образования или таяния льда на водной поверхности, изменения температуры и минерализации воды, изменения площади водного зеркала, появления участков оголенного дна, радиоизлучательные характеристики которого зависят от температуры, влажности и засоленности донных отложений.
По результатам проведенных исследований разработана методика расчета характеристик объектов, размер которых меньше пикселя спутникового радиометра. На основе этой методики определены площади усыхания Кулундинского озера в разные годы.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-17-20041, https://rscf.ru/project/22-17-20041/.

Ключевые слова: Кулундинское озеро, гидрологическая засуха, спутник SMOS
Литература:
  1. Владимиров А.М., Малышева Н.Г. Оценка вероятности появления гидрологической засухи // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2012. № 24. С. 5-17.
  2. Галахов В. П., Губарев М. С., Назаров А.Н. Водный баланс бессточных озерно-речных систем Обь-Иртышского междуречья (в пределах Алтайского края). Барнаул: Изд-во АГУ, 2010. 111 с.
  3. Jie Yang, Jianxia Chang, Yimin Wang, Jun Yao Comprehensive drought characteristics analysis based on a nonlinear multivariate drought index // Journal of Hydrology. 557. Pp.651-667. Dec. 2017. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2017.12.055
  4. Tarpley J.D., S.R. Schneider and R.L. Money, 1984: Global vegetation indices from the NOAA-7 meteorological satellite // Journal of Climate and Applied Meteorology, 23:491–494
  5. Чернявский Г.М., Митник Л.М., Кулешов В.П., Митник М.Л., Черный И.В. Микроволновое зондирование океана, атмосферы и земных покровов по данным спутника "Метеор-М" // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 4. – С. 78-102. DOI 10.21046/2070-7401-2018-15-4-78-100.
  6. Арманд Н.А., Башаринов А.Е., Шутко А.М. Исследования природной среды радиофизическими методами. // Известия вузов. Радиофизика. 1977. № 29. С. 809-841.
  7. Романов А.Н., Хвостов И.В. Космический микроволновый мониторинг засоленных почв и соленых озер Кулундинской равнины. Барнаул: ООО "Пять плюс", 2017. 88 с.

Презентация доклада



Ссылка для цитирования: Рябинин И.В., Хвостов И.В., Романов А.Н. Оценка гидрологической засухи на юге Западной Сибири по данным спутника SMOS // Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2022. C. 331. DOI 10.21046/20DZZconf-2022a

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов

331