Для расчета скорости смещений высоты фазовых центров рассеяния, фактически характеризующих динамику высоты лесного полога, вдоль линии обзора радиолокатора использовался метод взвешенного усреднения интерферограмм (англ. Stacking-InSAR) (Zhang et al., 2021). Последний предполагает наличие значительного количества «развернутых» интерферограмм. Для обработки больших объемов радиолокационных данных, полученных со спутников Sentinel-1A/B, был использован функционал онлайн платформы Alaska Satellite Facility’s Hybrid Pluggable Processing Pipeline (HyP3) (Hogenson et al., 2020). Эта онлайн платформа предоставляет доступ к радиолокационным данным спутников Sentinel-1A/B, позволяет выбирать данные для радиолокационной интерферометрии и выполнять интерферометрическую обработку, начиная от совмещения до получения изображения развернутой фазы с минимальным пространственным разрешением 40 м.
С учетом пространственного разрешения полученных интерферометрических данных и самого метода суммирования взвешенных интерферометрических фаз были сделаны следующие предположения/допущения:
1) считалось, что сплошной лесной подрост при усреднении образует поверхность, которая имеет одинаковые фазовые центры рассеяния;
2) предполагалось, что долговременные смещения этой поверхности соответствовали линейной зависимости;
3) фазовый шум (включая влияние атмосферы) является случайным во времени.
Первоначально для расчетов были использованы все доступные данные (независимо от сезона) с 2014 по 2021 г.: 344 интерферограммы радиолокатора Sentinel-1B с временной базой 12, 24 и 36 дней на нисходящей относительной орбите 135 и согласованной вертикальной поляризации. Далее для нивелирования временной декорреляции, вследствие изменения влажности или неучтенного влияния атмосферы в летний период времени использовались данные со средней когерентностью не менее 0.5 по всему тестовому полигону. В итоге, всем вышеперечисленным критериям с учетом ограничений по величине временной базовой линии (не более 36 дней) соответствовали 16 интерферограмм 2017 г., 17 интерферограмм 2018 г. и 15 за 2019 гг. По этим данным были выполнены расчеты.
В результате было обнаружено, что значительный, по сравнению с 2017 и 2019 гг., прирост высоты лесного полога был в 2018 г. Это согласуется с литературными данными: величина линейного и радиального прироста деревьев связана с количеством осадков. Так, например, в работе (Васильев и др., 2020) вычисление корреляции между временными рядами прироста древесины и количеством осадков проводилось, начиная с мая месяца года, предшествующего приросту, и заканчивалось в сентябре текущего года. При наземных исследованиях у образцов деревьев измерялись ширина годичных колец и ширина поздней древесины. Максимальная корреляционная связь была выявлена с суммой осадков для периода времени с мая по июль (r = 0.78). В данном случае количество осадков для тестового полигона в анализируемый период времени, полученным по данным (ERA5-Land Daily Aggregated, 2024), распределилось следующим образом: в 2016 г. – 3.99 см; в 2017 г.- 4.58 см; в 2018 г. – 5.62 см; в 2019 г. – 4.67 см. Различие между количеством осадков в 2018 г. и в 2017 г. составляло 1.04 см, а в 2018 по сравнению с 2019 г. - 0.95 см. Таким образом, в обоих случаях (2018 г. по отношению к 2017 и 2019 гг.) это различие составляло величину порядка 20% по сравнению с количеством осадков в 2017 г. Это вероятно и послужило причиной большего прироста лесной растительности в 2018 г.
Таким образом, показана принципиальная возможность радиолокационного интерферометрического мониторинга средней скорости изменения высоты фазовых центров рассеяния лесным пологом по временным рядам изображений интерферометрической фазы, полученной в результате использования подхода, основанного на использовании облачных расчетов. Полученные результаты согласуются с полевыми наблюдениями и могут быть использованы для расчета динамики надземной биомассы на основе зависимостей, полученных в работе (Solberg et al., 2014).
Исследования выполнены при поддержке гранта РНФ № 24-27-20044 (https://rscf.ru/project/24-27-20044/).