Использование спутниковых данных ряда спектральных диапазонов при моделировании водного и теплового режимов территорий с разным характером увлажнения

Описан способ расчета влагозапасов почвы W и суммарного испарения ET для сезона вегетации (основных характеристик водообеспеченности территорий) с помощью физико-математической модели влаго- и теплообмена участков суши с атмосферой LSM (Land Surface Model) при использовании оценок характеристик растительности и метеорологических характеристик. Эти оценки получают c привлечением разработанных или усовершенствованных методов и технологий тематической обработки и анализа спутниковых данных. Такие оценки включают значения осадков, а также вегетационного индекса NDVI, листового индекса LAI, проективного покрытия растительностью B, излучательной способности подстилающей поверхности E и трех типов ее температуры (ТПП) (температуры поверхности почвы Tg и растительности Ta и эффективной ТПП Ts.eff). Названные оценки получены по данным измерений радиометров AVHRR/NOAA, SEVIRI/Meteosat-10, -11, -8 и МСУ-МР/Метеор-М №№ 2 и 2-2. LAI и B являются параметрами модели, а ТПП и осадки - входными переменными. С помощью модели для сезонов вегетации 2019-2022 гг. выполнены расчеты величин W и ET, а также вертикальных потоков тепла и влаги и других характеристик водного и теплового режимов исследуемых территорий - лесостепных Орловской, Брянской, Курской, Белгородской, Липецкой, Воронежской и Тамбовской областей общей площадью 227300 км2 и степных Саратовской, Волгоградской, Ростовской областей и Ставропольского края площадью, соответственно, 101200, 112900, 101000 и 66160 км2. Погрешность полученных оценок (при сравнении с данными измерений на агрометеостанциях) находилась в стандартных пределах.
Представлены результаты использования в модели оценок влажности поверхности почвы (SSM), полученных по данным скаттерометра ASCAT/MetOp-A,-B,-C в микроволновом диапазоне, для задания начального и верхнего граничного условий для уравнения вертикального влагопереноса в почве. Проведено сравнение результатов моделирования влагозапасов почвы W с привлечением данных ASCAT и результатов измерений, выявившее повышение точности оценки величин W при использовании данных ASCAT. Конечным результатом моделирования с использованием упомянутых спутниковых оценок являются распределения значений W и ET по площади исследуемых регионов за сезоны вегетации 2019-2022 гг. Погрешности результатов расчета не превышали 15 % для W и 25 % для ET, т.е. стандартных величин ошибки их определения.
Работа выполнена в рамках государственного задания темы № FMWZ-2022-0001 ИВП РАН Министерства науки и высшего образования РФ