Глобальное распределение среднемесячных многолетних значений оптической толщины растительного покрова по данным SMAP измерений

Проект SMAP (the Soil Moisture Active Passive) стартовал в 2008 году. 31 января 2015 года был выполнен запуск целевой аппаратуры – совмещенные радар и радиометр L-диапазона, использующие общую 6 метровую антенну [1].
Наша долговременная цель заключается в привлечении данных обработки SMAP для создания радиационной модели излучения растительных покровов в дециметровом диапазоне (10÷100 см) на глобальных масштабах с пространственным разрешением 1х1 градус [2-5].
Выполнено преобразование суточных данных обработки SMAP с пространственным разрешением 36х36 км в среднемесячные данные с разрешением 1х1 градус за период с 2015 по 2019 годы. Получены оценки средних среднемесячных многолетних значений оптической толщины (ОТ) растительного покрова для 12 основных типов суши, принятых в модели глобального радиотеплового излучения Земли в дециметровом диапазоне. Выполнен анализ сезонной многолетней динамики оптической толщины растительности для 12 типов суши.
Анализ сезонного хода ослабления радиоволн основными шестью типами лесов показал, наибольшее ослабление радиоволн наблюдается в тропическом лесу (тип 1) и составляет в среднем 0.9 Нп, причем эта величина остается постоянной в течении года. Для типа 2 - широколиственные листопадные деревья характерно наличие незначительных сезонных вариаций с максимумом в январе-феврале, с минимумом в апреле, последующим максимумом в июне и осенним минимумом в октябре-ноябре. Величина оптической толщины составляет 0.37-0.4 Нп. Леса 3-го типа, состоящие из смешанных широколиственных листопадных и хвойных вечнозеленых деревьев по поглощению радиоволн следуют на втором месте после тропических лесов. Максимальная величина оптической толщины приходится на июль и составляет 0.65 Нп. Минимальная величина ослабления радиоволн лесным пологом наблюдается в феврале-марте и составляет 0.47 Нп. Леса 4 типа (хвойные вечнозеленые деревья) являются самыми многочисленными по площади и составляют основу бореальной растительности Земли. По величине ослабления они находятся на третьем месте, максимальная величина среднего значения оптической толщины составляет в июле 0.55 Нп, минимальная величина составляет 0.38 Нп в апреле и ноябре. 5 тип леса, включает в себя хвойные листопадные деревья и располагается он на территории северо-востока России. Величина ОТ составляет 0.38 Нп в сентябре и 0.45 Нп в июле. Лес 5 типа занимает четвертую позицию по ослаблению радиоволн среди всех лесов и третью по площади. 6 тип леса – саванна имеет постоянную величину ОТ 0.4 Нп в течении года. Саванна занимает по площади второе место среди лесов.
Выполнен анализ сезонного хода оптической толщины растительности шести типов суши. Наибольшая величина ОТ 0.43 Нп в июле-августе отмечается у С типа – возделываемых зерновых культур. Величина ОТ имеет выраженный сезонный ход с минимальным значением ОТ 0.33-0.35 Нп в январе - апреле и в октябре - декабре. Растительность 9 типа суши (пустыня) имеет минимальное значение ОТ среди шести типов и составляет 0.07-0.08 Нп и сезонные вариации в пределах 10-15%. Растительность 8 типа суши - широколиственные листопадные кусты, растущие одиночно и участками имеют постоянную величину ОТ 0.14 Нп. Для пастбищ (7 тип) наблюдается сезонный ход с максимумом ОТ 0.17 в мае и минимумом ОТ 0.13 Нп в марте. Для D типа - широколиственные листопадные кусты, растущие одиночно или на открытой почве, максимум ОТ 0.15 Нп отмечается в августе, а минимум ОТ 0.1 Нп в марте-апреле и ноябре. Второе место по поглощение в рассматриваемой группе типов суши занимает тундра (Т тип). Максимальная величина ОТ 0.28 Нп наблюдается в июле-августе, а минимальная 0.25 Нп в июне и сентябре.
Полученный массив среднемесячных многолетних значений ОТ на длине волны 21 см с пространственным разрешением 1х1 градус может быть использован в качестве модели ослабления радиоволн растительностью в дециметровом диапазоне волн.
Работа выполнена в рамках государственного задания.
Авторы благодарят центр NSIDC за предоставленные данные по проекту SMAP.