К вопросу об использовании данных двухчастотного дождевого радиолокатора для мониторинга ледяного покрова внутренних водоемов

В последние десятилетия проблема изменения климата Земли и оценка скорости происходящих изменений становится одной из важнейших задач, стоящих перед учеными. Одним из критериев для получения количественной оценки этого процесса является площадь морского льда в Арктике и Антарктике. Для мониторинга применяется разнообразная измерительная аппаратура, установленная на спутниках, и измерения показывают, что площадь ледяного покрова в последние десятилетия уменьшается.
В качестве другого критерия можно использовать длительность (период) «существования» ледяного покрова на внутренних водоемах. Это позволит оценить динамику происходящих климатических изменений внутри материков. Однако небольшие размеры внутренних водоемов затрудняют применение скаттерометров, радиовысотомеров и радиометров для мониторинга, а использование оптических средств крайне затруднено наличием облачности в период формировании и разрушения ледяного покрова.
Для решения этой задачи предлагается использовать данные двухчастотного дождевого радиолокатора (Dual-frequency Precipitation Radar - DPR), который установлен на спутнике GPM.
Измерения выполняются при малых углах падения (+/- 18 градусов) и формируется радиолокационное изображение шириной 245 км с разрешением около 5 км в Ku- и Ka-диапазонах.
В проведенных ранее исследованиях было показано, что на радиолокационном изображении DPR можно детектировать области морского льда (Караев и др., 2020; Panfilova, Karaev, 2024).
Размеры большинства внутренних водоемов меньше элемента разрешения радиолокатора, что усложняет задачу. Однако при малых углах падения сечение обратного рассеяния водной поверхности существенно выше, чем у льда. Было показано, что на радиолокационном изображении "проявляются" реки шириной 400-500 м (Karaev et al., 2018; Караев и др., 2017).
После формирования ледяного покрова река становится «незаметной» на радиолокационном изображении, что позволяет определить дату формирования ледяного покрова. «Появление» реки на радиолокационном изображении весной говорит о разрушении ледяного покрова. Таким образом, используя данные DPR можно оценить период существования ледяного покрова в исследуемом регионе.
В качестве первого тестового полигона была выбрана река Волга на участке от Саратова до Волгограда в осенне-зимний сезон 2021-2022.
Обработка данных показала, что формирование и разрушение ледяного покрова на рассматриваемом участке в сезон 2021-2022 происходило не одномоментно, а заняло несколько дней.
Исследования будут продолжены и будут проанализированы данные с 2015 г. по 2024 г. и рассмотрено изменение продолжительности существования ледяного покрова на нескольких тестовых полигонах, включая Сибирь и Дальний Восток.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-77-10064, , https://rscf.ru/project/23-77-10064/.