Моделирование радиояркостной температуры почвенного покрова

Решение обратной задачи определения температуры и влажности почвы по данным радиометрического дистанционного зондирования требует развития методов моделирования радиояркостной температуры земного покрова, поскольку ее значение зависит от большого числа параметров.
Цель данной работы - разработка математической модели расчета сезонных и суточных изменений радиояркостной температуры почвенного покрова в зависимости от метеоусловий на поверхности земли и в приповерхностном слое почвы. Использована плоскослоистая модель почвы, неоднородность которой определяется профилями температуры и влажности по глубине, изменяющимися во времени. Их моделирование проведено на основе подхода [1,2]. Значение комплексной диэлектрической проницаемости почвы и её зависимость от температуры и влажности определялись с помощью рефракционной модели с учётом связанной воды в почве [3,4]. Получен ряд численных результатов для радиояркостной температуры покрова при различных свойствах почвы.
Также был проведен наземный эксперимент по измерению радиояркостной температуры на частоте 6.9 ГГц в зависимости от метеопараметров (температуры и влажности почвы, температуры воздуха, интенсивности осадков) в течение сентябре 2006 года на полигоне в районе Красноярска. При расчетах использованы также физические свойства почв тестового участка. Результаты численного моделирования соответствующих суточных вариаций радиояркостной температуры почвы были сопоставлены с экспериментом. Показано хорошее соответствие расчётных и экспериментальных значений.

[1] Y.-A. Liou, A.W. England, “A land surface process/radiobrightness model with coupled heat and moisture transport in soil,” IEEE Trans.GE-36, no. 1, pp. 273–286, 1998.
[2] J. Judge, “Land Surface Process and Radiobrightness Modelling of the great plains,” Ph.D. dissertation, Univ. Michigan, 1999.
[3] V.L. Mironov, M.C. Dobson, V.H. Kaupp, S.A. Komarov, and V.N. Kleshchenko, “Generalized Refractive Mixing Dielectric Model for Moist Soils,” IEEE Trans. GE-42, no. 4, pp. 773-785, 2004.
[4] V.L. Mironov, V.H. Kaupp, S.A. Komarov, and V.N. Kleshchenko, “Frozen Soil Dielectric Model Using Unfrozen Water Spectroscopic Parameters,” in Proc. IGARSS’03, Toulouse, France, vol. VII, pp. 4172 – 4174, 2003.