Оценка характеристик водного и теплового режимов части Центрально-Черноземного региона России с использованием данных измерений полярно-орбитальных и геостационарных метеорологических спутников

Разработан способ оценки характеристик водного и теплового режимов (запасов почвенной влаги, испарения, транспирации растительности, вертикальных тепловых потоков и других величин) обширных территорий, а также распределений температуры и влажности почвы по глубине для сезона вегетации с помощью физико-математической модели процессов влаго- и теплообмена покрытых растительностью участков суши с атмосферой при использовании спутниковых данных о состоянии подстилающей поверхности и метеоусловиях. Параметрами модели являются характеристики почв и растительности, а входными переменными – метеорологические характеристики, значения которых задаются по данным наземных наблюдений или по данным измерений радиометров AVHRR/NOAA, MODIS/EOS Terra и Aqua, SEVIRI/Meteosat-9, -10. По спутниковым данным определялись температура подстилающей поверхности (ТПП) и ее излучательная способность, нормализованный индекс вегетации NDVI, проективное покрытие растительностью B, листовой индекс LAI и осадки. Описаны новые, а также усовершенствованные технологии построения оценок этих величин по результатам тематической обработки и анализа данных измерений названных сенсоров. В качестве исследуемой выбрана расположенная в зоне лесостепи территория части Центрально-Черноземного региона России площадью 227300 кв.км. Описаны способы усвоения в модели полученных спутниковых оценок, включавшие: 1) замену используемых в качестве параметров модели оценок LAI и B по наземным данным на их оценки по спутниковым данным AVHRR, MODIS и SEVIRI; 2) ввод в модель в качестве входных переменных оценок ТПП по данным AVHRR, MODIS и SEVIRI вместо данных их наземных измерений при соответствующей оценке точности расчетов суммарного испарения, влагосодержания и температуры почвы; 3) процедуру использования в модели распределений осадков по исследуемой территории, построенных с помощью разработанной методики оценки осадков по данным AVHRR/NOAA и SEVIRI/Meteosat-9, -10. Расхождения рассчитанных по модели и измеренных значений влагозапасов почвы и суммарного испарения при использовании спутниковых оценок осадков находились в допустимых пределах. С помощью модели произведены расчеты характеристик водного режима, а также распределений влажности и температуры почвы для исследуемой территории при использовании в модели спутниковых оценок параметров растительного покрова, ТПП и осадков для сезонов вегетации 2011-2013 гг. Погрешность расчетов влагозапасов почвы и суммарного испарения не превышала, соответственно, 15 и 25 %, что соответствует стандартным значениям ошибок оценки этих величин.