Исследование уровенного режима арктических рек с учетом ледовых явлений на основе спутниковой альтиметрии и гидродинамического моделирования

В настоящее время в условиях недостаточности наземных наблюдений гидродинамические модели в сочетании со спутниковыми наблюдениями способны воспроизводить режим уровней и затопления с точностью, достаточной для мониторинга изменений климата. В то же время ограниченным остается количество исследований, демонстрирующих возможности спутниковой альтиметрии и моделей в сложных арктических условиях. Подобные исследования редки из-за отсутствия уверенности в интерпретации спутниковых альтиметрических измерений над речным льдом и из-за достаточно высоких ошибок в расчетах зимних и весенних спутниковых уровней воды. Однако именно зимний режим арктических и бореальных рек претерпевает наиболее значительные изменения в связи с потеплением климата. На примере ключевых участков рек Колымы, Лены и Сев. Двины проведен совместный анализ уровней воды, полученных по измерениям альтиметрических спутников Sentinel-3B и Jason-3 и уровней, полученных в результате гидродинамического моделирования с использованием двумерной и одномерной модели. Особое внимание было уделено периоду ледостава и ледовых явлений с целью оценить возможности спутниковой альтиметрии для мониторинга уровней северных рек. Для этого проводилось сравнение альтиметрических и модельных уровней, полученных с подключением и без подключения ледового блока гидродинамических моделей. Это позволило проанализировать вклад ледовых явлений в общее повышение уровней воды на участках рек, а также выявить особенности отражения сигнала альтиметрического спутника в различных природных условиях с учетом типа поверхности льда. В зависимости от ледовых условий, альтиметрическая высота в зимний период может соответствовать как поверхности льда, так и уровню воды подо льдом, что наиболее вероятно определяется состоянием поверхности льда. Так в условиях гладкого льда на р. Колыме спутниковый сигнал воспроизводит высотные отметки положения водной поверхности подо льдом, т.е. отражение происходит от поверхности раздела “лед-вода”. В условиях шугохода и торосистого льда на р. Лена значительная часть спутникового сигнала отражается от поверхности льда, аналогичная ситуации наблюдается и на Малой Северной Двине.