Cовместное использование спутниковой информации и физико-математических моделей формирования стока для прогнозирования весенне-летних половодий

Возможности расчета и предсказуемости характеристик половодья в значительной мере предопределяются качеством информации о пространственном распределении характеристик снежного покрова в период снеготаяния. Ввиду того, что в России наземные измерения пространственных характеристик снежного покрова за последние 15-20 лет были существенно сокращены, важное значение приобретает использование в прогнозировании талого стока методов измерения характеристик снежного покрова из космоса. Однако ошибки спутниковых измерений характеристик снежного покрова значительно зависят от метеорологических условий, и точность спутниковой информации часто оказывается недостаточной для расчётов гидрографа стока, в особенности для залесенных водосборов и при высоком увлажнении снега. Одной из возможностей получения более надежных данных о характеристиках снежного покрова и обеспечения их непрерывности во времени и пространстве является совместное усвоение наземных и спутниковых измерений характеристик снега в физико-математических моделях снежного покрова и снеготаяния. Наземные измерения, несмотря на их ограниченный объем, позволяют произвести калибровку этих моделей, а затем по спутниковым и наземным измерениям с помощью откалиброванных моделей можно рассчитывать пространственные поля характеристик снежного покрова через заданные интервалы времени. Такой подход был реализован для построения ежедневных полей запасов воды в снеге (ЗВС) на примере двух регионов, включающих бассейны р. Вятки и р. Дон. Исходная спутниковая информация включала карты ЗВС NASA AE DySno, а также ежедневные данные о покрытости территории снегом (ПТС) и 12-часовые измерения температуры поверхности, полученные по измерениям радиометром MODIS со спутника Tеrra. В дополнение к регулярно получаемым данным использовались также карты типов подстилающей поверхности, вида и густоты лесной растительности, построенные NOAA по данным измерений радиометром AVHRR. Построение ежедневных полей ЗВС производились путем усвоения спутниковой и наземной информации в физико-математической модели снежного покрова ИВП РАН, учитывающей влияние растительного покрова и метаморфизм снега. Оценка надежности построенных полей ЗВС проводилась путём их сопоставления со спутниковыми измерениями ПТС в период снеготаяния и сравнения рассчитанных по этим полям гидрографов стока с наблюденными. Расчёты гидрографов стока по построенным ЗВС проводились с помощью разработанных в ИВП РАН физико-математических моделей формирования стока р. Вятки и р. Дон, учитывающих пространственную изменчивость характеристик водосбора и метеорологических воздействий на водосбор. Анализируются результаты оценки построенных полей ЗВС. Показаны возможности использования для расчёта гидрографа талого стока спутниковых измерений ПТС.