Использование данных спутниковых микроволновых радиометров для определения дат замерзания и очищения ото льда внутренних водоёмов на примере Верхнетуломского водохранилища Мурманской области

С развитием методов спутникового дистанционного зондирования и расширением сферы их научного и практического применения, изучение внутренних водоёмов может быть основано на спутниковых данных. Возможность всепогодного круглосуточного наблюдения за состоянием озёр и водохранилищ обеспечивается измерениями спутниковых микроволновых радиометров.
В работе предложен метод определения дат замерзания и очищения ото льда внутренних водоёмов по данным поляризационных измерений спутниковых микроволновых радиометров на частоте ~ 90 ГГц. На примере Верхнетуломского водохранилища Мурманской области и измерений спутникового микроволнового радиометра Advanced Microwave Scanning Radiometer 2 (AMSR2) показано, что анализ временных серий поляризационных измерений AMSR2 на частоте 89 ГГц позволяет определять сроки начала таяния льда, полного очищения ото льда, начала ледостава и полного замерзания для водоёмов с масштабами, превышающими 100 км2. Измерения AMSR2 поляризационной разницы (PD) радиояркостных температур микроволнового излучения системы подстилающая поверхность – атмосфера над водохранилищем проанализированы за период январь 2020 – июль 2024 г. Результаты анализа PD показали, что средние значения и изменчивость PD в зимний период (декабрь-май) примерно в 3 раза ниже, чем в летний период (июнь – ноябрь). Эти различия, совместно с априорной информацией о ледовых явлениях, позволили предложить методику полуавтоматического определения сроков начала таяния льда на водохранилище, полного его очищения ото льда, начала ледостава и полного замерзания водохранилища. Проведена проверка работоспособности методики с помощью отчётов гидрометслужбы о состоянии водных объектов Мурманской области и снимков РСА Sentinel-1. Использование данных дистанционного зондирования позволяет получать пространственно распределённую картину состояния льда на водохранилище для обеспечения Мурманского Управления Гидрометеорологической службы (УГМС) информацией о ледовых явлениях на водохранилище и является существенно менее затратной и более точной альтернативой использованию данных гидрометеорологических станций.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 24-17-20021.