Характеристика состояния почвенно-растительных покровов и многолетнемерзлых пород по данным космической съемки

В настоящее время за рубежом разрабатываются методики оценки неоднородности многолетнемерзлых пород (ММП), в частности, границ распространения мерзлоты, с использованием данных тепловой космической съемки низкого пространственного разрешения (1 км). Метод основан на связи среднегодовой температуры воздуха, среднегодовой температуры поверхности и температуры грунтов на глубине нулевых теплооборотов (глубины проникновения годовых колебаний температуры). Однако, как отмечают сами авторы, необходимость измерения температуры поверхности в снежный период снижает достоверность метода, что связано с неоднородностью толщины снежного покрова. Реализовать данный подход в бесснежный период практически невозможно ввиду малого числа солнечных дней.
В то же время не в полной мере исследованы возможности характеристики ММП и почвенно-растительного слоя (ПРС) в летний период по суточным вариациям температуры поверхности. Известно, что по разности дневных и ночных измерений радиационной температуры поверхности (РТП) может быть определена т.н. «кажущаяся тепловая инерция» (КТИ) ПРС до глубины проникновения суточных колебаний температуры. КТИ, по сути, характеризует теплоизоляционные свойства поверхности, которые во многом определяют характер ММП, в т.ч. льдистость грунтов, глубину сезонно-талого слоя. Задача выявления тепловых аномалий, характеризующих неоднородности грунтов ниже слоя суточных колебаний температуры, а также аномалий теплового поля ниже нулевых теплооборотов, связана с необходимостью учета маскирующего влияния неоднородного по теплофизическим свойствам верхнего ПРС. В этой связи была разработана методика, позволяющая на основе данных дневных и ночных измерений РТП характеризовать состояние ММП с исключением влияния теплофизических неоднородностей верхнего ПРС.
Для реализации подхода была проведена обработка архивных данных дневной и ночной съемки со спутника NOAA конца августа 1998 г. территории центральной части полуострова Ямал. Карта КТИ, построенная по данным космической съемки, сопоставлялась с картой льдистости грунтов, построенной по традиционным методикам. Участки низких значений КТИ (хорошей теплоизоляции) ПРС соответствовали участкам более высокой льдистости грунтов, что подтверждает известную связь. Также было установлено, что более низкие значения КТИ соответствуют более высоким значениям NDVI. Данный факт, по всей вероятности, свидетельствует о влиянии переувлажненных оголенных участков почвы, занимающих различную площадь на участках покрытых растительностью, что также характеризует особенности ПРС.
Построенная по разработанной методике карта распределения температуры с исключением влияния неоднородности теплофизических свойств верхнего ПРС сопоставлялась с геокриологическими картами на территорию Харасавейского нефтегазоконденсатного месторождения (п-ов Ямал). Наилучшая сходимость была получена с картой температуры ММП (нулевых теплооборотов) и с картой макрольдистости отложений верхнего горизонта, формируемых за счет повторно-жильных льдов. Ранее по результатам математического моделирования было установлено, что максимальные контрасты температуры поверхности, связанные с различной льдистостью грунтов, могут проявляться в конце периода растепления.