Спутниковый мониторинг положения кромки льда на крупных реках Сибири

Мониторинг ледового режима Сибирских рек является важной задачей в изучении процессов формирования и разрушения ледяного покрова. Речная навигация, функционирование ледяных переправ, режим работы гидроэлектростанций в период половодья зависят от состояния ледяного покрова на крупных реках. Колебания температуры воздуха и воды, приток теплых вод приводят к формированию неустойчивого ледостава, при разрушении которого могут образовываться потенциально опасные ледовые явления, зажоры и заторы, сопровождающиеся резкими подъемами уровней воды. Поэтому оперативное наблюдение за изменением положения кромки льда, совместно с наземными данными об уровнях воды, позволяет своевременно фиксировать и информировать о возникновении чрезвычайных ситуаций.
В виду достаточно разреженной сети гидрологических постов Росгидромета, расположенных на реках Сибири, не всегда удаётся определить точное положение кромки льда. В связи с этим целью настоящей работы стало создание геоинформационной системы (ГИС) оперативного мониторинга положения кромки льда на крупных реках Сибири по данным спутниковых наблюдений.
ГИС реализована на основе геопортальных технологий и использует растровую спутниковую информацию из оперативной базы данных (БД) тайловых покрытий СЦ ФГБУ «НИЦ Планета», являясь промежуточным этапом работы по созданию сервиса краткосрочных прогнозов перемещения кромки льда. ГИС состоит из инструментального геопортала, в котором отмечается положение кромки льда по спутниковым данным, реляционной БД для накопления этих данных, информационных слоёв WMS (Web Map Service) для доступа к результатам. Информационные слои включают в себя: полное наблюдаемое покрытие русла реки, населённые пункты, текстовую информацию о расположении кромки относительно населённых пунктов, длине полыньи. Имеется возможность отображения нескольких слоев одновременно за выбранный период с заданным шагом.
Определение положения кромок льда на крупных реках Сибири выполняется ежедневно методом визуального дешифрирования. Для этого используется спутниковая информация различного пространственного разрешения приборов MODIS (КА Terra, Aqua), VIIRS (КА SNPP, NOAA-20, NOAA-21), КМСС-2 (КА серии Метеор-М №2), OLI+TIRS (КА Landsat-8, 9), MSI (КА Sentinel-2A, 2B). Спутниковые изображения нарезаются сервисами системы и поступают в оперативную базу данных тайловых покрытий автоматически. На текущий момент в БД содержится информация с 2020 по 2024 г. и продолжается ее наполнение ретроспективными данными до 2000 г. включительно.
Созданная ГИС для оперативного мониторинга положения кромки льда на реках Сибири используется специалистами Росгидромета при создании гидрологических прогнозов. Далее по накопленным данным за 24-летний период будут построены среднемноголетние статистические модели положения кромки льда с начала установления и до полного разрушения для всех крупных рек Сибири, что позволит делать краткосрочные прогнозы положения кромок льда.