Некоторые особенности собственного микроволнового излучения заболоченных территорий Западно-Сибирской низменности по ежедневным данным спутника SMOS

Крупнейшая в мире Западно-Сибирская низменность характеризуется большим количеством болот, расположенных в трех природных зонах (тундре, тайге, лесостепи) и занимающих по разным оценкам площадь от 800 тыс. до 1 млн. квадратных километров [1]. Богатейшие запасы нефти, газа, торфа делают Западно-Сибирскую низменность важнейшим регионом России по добыче топливно-энергетических ресурсов.
В последние десятилетия на территории Западно-Сибирской низменности происходят с разной интенсивностью гидрологические изменения, возможными причинами которых являются изменения климата [2], разнонаправленные процессы болотообразования и разболачивания [3], аридизация почв.
Оперативный мониторинг происходящих изменений территорий, основанный на ежедневных данных микроволнового зондирования со спутников SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity), SMAP (Soil Moisture Active Passive) и др., требует знания сезонной динамики микроволнового излучения подстилающей поверхности.
В данной статье приведены результаты измерений временных зависимостей радиояркостных температур Тя(JD) подстилающей поверхности на заболоченных и подтопленных территориях Западно-Сибирской низменности (JD – значения юлианского дня JD, отсчитываемого от начала периода наблюдения). В качестве основных объектов исследования выбраны крупнейшая в мире торфяно-болотная система – Большое Васюганское болото [3, 4] и Чановская озерная система, включающая в себя крупнейшее в России горько-соленое озеро Чаны [5-7]. Площадь озера, достигающая 2000 квадратных километров, непостоянна, и в разные периоды года может заметно изменяться. Циклические колебания уровня воды в озере связаны с климатическими изменениями, вызывающими возникновение периодов повышенной влажности и засухи. На прилегающих к озеру территориях наблюдаются значительные эволюционно-динамические изменения почвенно-растительного покрова, процессы засоления, осолонцевания и осолодения почв.
Для климатических условий Западной Сибири сезонная динамика Тя(JD) подстилающей поверхности зависит от типа подстилающей поверхности (почва, болото, пресноводное или соленое озеро), а также от интенсивности процессов сезонного промерзания почвенного покрова, болотной толщи, скорости образования и нарастания ледяного покрова на поверхности водоемов.
На основе зависимостей Тя(JD), установленных по ежедневным данным спутника SMOS для тестовых участков Большого Васюганского болота и Чановской озерной системы, выделены четыре временных периода с различной сезонной динамикой Тя(JD): 1 – незамерзшая подстилающая поверхность; 2 – промерзание заболоченной почвы, образование ледяного покрова на поверхности воды; 3 – установившийся сезонно-мерзлый слой или ледяной покров толщиной, большей толщины скин-слоя; 4 – таяние сезонно-мерзлого слоя или ледяного покрова. Продолжительности этих периодов, определенные по ежедневным данным микроволнового зондирования со спутника, могут быть использованы в качестве радиофизических критериев, характеризующих происходящие гидрологические изменения территории. Многолетние тренды продолжительностей этих периодов и позволяют выявить направленность климатических изменений в данных регионах. Влияние широтной поясности на собственное микроволновое излучение заболоченных территорий проявляется, в частности, в различии зависимостей Тя(JD) для заболоченных участков, расположенных в разных природных зонах.
Исследования проведены в ходе выполнения государственных заданий ИВЭП СО РАН, ИКИ РАН, при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 18-05-00753 "Поиск, экспериментальное и теоретическое обоснование дистанционных радиофизических маркеров гидролого-климатических изменений в Северной Евразии на основе ежедневных данных спутникового микроволнового зондирования для прогнозирования опасных природных явлений", № 20-05-00198-а «Спутниковая микроволновая радиометрия эстуариев российской Арктики – анализ гидрологического режима в период ледостава»), темы «Мониторинг» гос. регистрация № 01.20.0.2.00164.