Исследование сезонных вариаций микроволнового излучения минерализованных озер на юге западной Сибири по данным спутника SMOS

Минерализованные озера, оказывающие влияние на региональные погодно-климатические особенности территории, имеются во многих регионах Земного шара. Для их изучения используются микроволновые методы дистанционного зондирования, основанные на зависимостях радиоизлучательных характеристик водной поверхности от температуры и солености воды. При дистанционном исследовании водоемов, размеры которых меньше разрешающей способности спутниковых радиометров, выделяют вклады в суммарное излучение от водоемов, лесных массивов и почвенного покрова [1].
В данной работе приведены результаты исследований сезонных вариаций микроволнового излучения крупных минерализованных озер Кулундинской равнины с сентября 2012 по июнь 2014 г.
Для оценки пространственного распределения радиояркостных температур подстилающей поверхности использовались принимаемые со спутника SMOS (ESA) снимки уровня обработки L1c [2]. Пространственное распределение термодинамической температуры подстилающей поверхности оценивалось по ежедневным данным радиометров MODIS/Terra и MODIS/Aqua. Для валидации спутниковых данных в наземном эксперименте проводились контактные измерения температуры подстилающей поверхности на тестовых участках. В лабораторных условиях определялась минерализация воды, измерялись ее диэлектрические и радиоизлучательные параметры.
В результате проведенных исследований установлено, что годовые тренды термодинамических температур поверхности озер имеют вид полусфер с двумя минимумами в декабре-январе и одним максимумом в июле-августе. Графики радиояркостных температур в течение года имеют три максимума и два минимума. Минимальные значения радиояркостных температур соответствуют интервалу нулевых температур подстилающей поверхности и обусловлены таянием ледового покрова на поверхности водоемов. Летний максимум соответствует летнему максимуму термодинамических температур. Два зимних максимума соответствуют минимальным значениям термодинамических температур, наблюдаемым в холодный период.
На графиках сезонных вариаций радиояркостных температур в течение года выделяются четыре диапазона, с разным поведением радиояркостных характеристик подстилающей поверхности, соответствующие разным сезонам года:
1) холодный период с отрицательными термодинамическими температурами подстилающей поверхности;
2) переходный период, соответствующий переходу от отрицательных термодинамических температур к положительным и оттаиванию поверхностного слоя;
3) теплый период, соответствующий положительным температурам, зависящий от погодных условий (атмосферные осадки, засуха);
4) переходный период от положительных термодинамических температур к отрицательным, соответствующий замерзанию поверхностного слоя.
Снимки SMOS получены в рамках проекта ESA № 4747 «Remote mapping of Siberian saline soils». Экспедиционное обследование территории выполнено при финансовой поддержке гранта РФФИ_р_Сибирь № 13-05-98041, Интеграционного междисциплинарного проекта СО РАН №69.

Список литературы

1. R. Panciera, J.P. Walker, J. Kalma et al. A proposed extension to the soil moisture and ocean salinity level 2 algorithm for mixed forest and moderate vegetation pixels // Remote Sensing of Environment, Volume 115, Issue 12, 15 December 2011, Pages 3343-3354.
2. Gutierrez A., Castro R. SMOS L1 Processor L1c Data Processing Model / SO-DS-DME-L1PP-0009, Issue 2.7, 31 May 2010.