Технологии и результаты космического мониторинга снежного покрова в Казахстане

Регулярный космический мониторинг схода снежного покрова осуществляется в Казахстане с 2000 года. В практическом плане результаты мониторинга используются в двух важных приложениях:
- для контроля прохождения весенних паводков в регионах с высоким риском затопления;
- для оценки глубины весеннего промачивания и запасов продуктивной влаги в почве.
Вторая задача имеет особое значение для районов неполивного возделывания зерновых в северных областях Казахстана, поскольку весенний влагозапас является ключевым фактором, определяющим урожайность зерновых культур.
В настоящее время, в ДТОО «Институт космических исследований имени академика Султангазина У.М.» (ИКИ) разработана система космического мониторинга снежного покрова, в состав которой входят три технологических комплекса, обеспечивающих:
- Оперативное картирование границ снежного покрова;
- Мониторинг сезонной динамики схода снежного покрова;
- Анализ многолетней динамики схода снежного покрова.
Ниже описаны технологии распознавания и картирования снежного покрова, анализа сезонной и многолетней динамики процесса снеготяния и приведены форма представления результатов космического мониторинга.
1. Распознавание и оперативное картирование границ снежного покрова.
Оперативные карты границ снежного покрова строятся раз в сутки на основе данных Aqua и Terra MODIS.
Для распознавания снежного покрова используется Нормализованный Дифференциальный Снежный Индекс (NDSI).
Построенные карты используются для анализа сезонной динамики снежного покрова. Решение второй задачи т.е. оценка изменений, осуществляется ежедневным мониторингом площади занятой снежным покровом, что позволяет оценить динамику схода снежного покрова.
2. Мониторинг сезонной динамики схода снежного покрова
Технология анализа сезонной динамики схода снежного покрова предусматривает пространственное сопоставление оперативных карт и оценку изменения площадей снежного покрова, бесснежных территорий и зоны активного снеготаяния. Следует заметить, что сход снежного покрова происходит не равномерно. В периоды похолодания площадь занятая снежным покровом может увеличиться за счет вновь выпавшего снега, а в периоды потепления от снега могут освобождаться значительные площади. Результаты сравнения оформляется в виде карт и диаграмм, отражающих изменение площади зон, анализ которых позволяет оценить темпы снеготаяния и выделить участки ускоренного схода снега. Эта информация полезна для прогноза наиболее критичных направлений развития паводков и может быть использована для оценки объема стаявшего снега.
По итогам анализа, один раз в декаду формируется бюллетень 1, отражающий подекадную динамику схода снега в текущем сезоне.
Гистограммы отражают площади соответствующих зон в процентах от общей территории мониторинга.
Бюллетень формируется раз в декаду по принципу «скользящего окна»
По завершению процесса снеготаяния на всей территории Казахстана формируется итоговая карта, которая в дальнейшем используется для анализа межсезонной динамики схода снежного покрова.
3. Анализ многолетней динамики схода снежного покрова.
Межсезонный мониторинг предусматривает:
- сравнительный анализ динамики схода снежного покрова в текущем и предшествующих сезонах для оценки риск затопления территорий;
- анализ пространственно-временных закономерностей схода снежного покрова и развития засух за многолетний период.
Сравнительный анализ результатов мониторинга схода снежного покрова в текущем сезоне и за предшествующие годы позволяет оценить темпы снеготаяния относительно среднемноголетней нормы (быстрый, нормальный, медленный) и выбрать «год аналог», похожий по темпам схода снежного покрова, что дает возможность прогнозировать развитие ситуация в текущем году по аналогичному сценарию.
Результаты анализа оформляются в виде специального бюллетеня
В данном бюллетене представлено ежедекадное положение границы снежного покрова в период снеготаяния за текущий и предыдущий год. У пользователя есть наглядная возможность оценить различия в темпах снеготаяния, сравнить раньше или позже сойдет снежный покров и подготовиться к посевной.
Контроль дат и темпов снеготаяния важен еще и потому, что позволяет косвенно предсказать потенциальные очаги засухи, так как имеется определенная связь раннего схода снежного покрова и засух.
Заключение. Разработана методика построения карт снежного покрова, на примере Акмолинской области проведен анализ залегания снежного покрова в 2012 году и представлены форматы специальных бюллетеней с продуктами анализа распределения снежного покрова. Результаты космического мониторинга снежного покрова наиболее целесообразно представлять в комплексном, максимально обобщенном виде, что может способствовать привлечению к результатам мониторинга широкого круга потребителей.