Изучение ледников и областей,покрытых снегом с помощью дистанционного зондирования

Изучение ледников и областей, покрытых снегом с помощью дистанционного зондирования.

Мониторинг  ледовой обстановки.

Для слежения за изменением ледовой обстановки в морях составляют ледовые карты. Важные преимущества космической съемки — повторяемость поступления информации и оперативность обработки — дают возможность фиксировать состояние быстро

изменяющихся природных  явлений на различные моменты времени. Автоматизированные технологии позволяют отличать льды от облаков и разделять лед по сплоченности.

В результате по спутниковым  данным создаются динамические карты  ледовой обстановки в период навигации, а также в осенне-зимний и весенний периоды (наступление ледостава, очищение ото льда).

Среди ледовых карт, получаемых по космическим снимкам, выделяют:

• крупномасштабные карты и планы состояния ледового покрова масштаба 1:100 000 и крупнее на ограниченных территориях (в заливах, проливах, портах);

• оперативные ледовые  карты масштаба 1:200 000–1:300 000;

• обзорные ледовые  карты (среднемесячные, среднедекадные). Такие карты отображают состояние ледяного покрова на пространстве нескольких морей (соответствуют масштабу 1:7 500 000 и мельче). Они предназначаются для научного исследования,

при разработке ледовых  прогнозов;

• специальные карты, характеризующие режим льдов. К  ним относятся карты вероят-

ности преобладания льда того или иного возраста, карты среднего и экстремального положения кромок и границ льда, карты средней торосистости, карты разрушенности и т.д. На этих картах в обобщенном виде представляются результаты обработки

первичных обзорных и оперативных ледовых карт.

Ледовая обстановка в Карском море

Через Карское море проходит крупнейшая транспортная магистраль, связывающая западные и восточные регионы России — Северный морской путь. Эта транспортная артерия используется для перевозки минерального сырья из арктических регионов России.

Доставка газа и  нефти морским путем в перспективе  может оказаться выгоднее строительства газо- и нефтепроводов. Поэтому транспортные артерии России привлекают внимание грузоперевозчиков во всем мире.

Главным препятствием для прохода судов является лед. Ледостав в Карском море

начинается уже  в середине октября. Образующиеся ледовые  поля постоянно находятся

в движении под действием  ветра и течений. Наиболее тяжелые  условия плавания складываются в  так называемых ледяных массивах, которые не до конца разрушаются  даже

в самые теплые месяцы года. Проводка транспорта через эти  массивы возможна только с помощью ледоколов. Во время теплых зим ледовая обстановка в западной части Карского моря бывает благоприятна и позволяет проходить танкерам ледового класса без сопровождения ледоколами. От качества ледовых и синоптических прогнозов зависит правильная расстановка

ледокольных и авиационных  сил на трассе. Большой территориальный охват, единовременность космической информации позволяют эффективно использовать спутниковые данные для обеспечения навигации

и круглогодичного  плавания по Северному морскому пути.

В настоящее время  средства дистанционного зондирования позво-

ляют получать оперативную информацию о ледовой обстановке с периодичностью раз в несколько суток (с учетом облачности) и пространственным охватом территории 2 300 км (спутники Terra/Aqua, радиометр

MODIS).

На снимках (стр. 54–55) представлены примеры наблюдений ле-

довой обстановки в западной части Карского моря за зиму–лето 2001 г.

Хорошо виден  процесс разрушения ледяного поля и вынос льда в открытое море.

Ледовая обстановка в Финском заливе

Финский залив занимает 7% площади Балтийского моря. В  суровые

зимы ледовый  покров в Финском заливе и Балтийском море позволяет

пешком дойти  от Санкт-Петербурга до Стокгольма. Во льдах Финского залива осуществляется ледокольная проводка караванов судов в порты

Санкт-Петербурга, танкеров — в нефтеналивной порт Приморск. Поэтому важной задачей является постоянное слежение за ледовой обстановкой в акватории Финского залива в зимний период и во время весеннего таяния льдов. Типичны случаи, когда под действием ветров западных

направлений сплоченность льда нарушается, появляются торосы и наслоения льда толщиной до 8–10 метров. При усилениях ветра возможны взломы неподвижного льда и отрывы от него отдельных льдин на границе неподвижного и дрейфующего льда, что создает дополнительные препятствия судоходству.

На космических  снимках Финского залива (стр. 56–57) уверенно

распознаются участки  ровного льда, след от ледокольной  проводки

судов, нагромождения  торосов, трещины в результате деформации

льда, скопления  дрейфующих льдов. Хорошо определяются положение

кромки льда, крупные полыньи, нарушения зон сплоченности льда.Синтезированные многозональные снимки незаменимы при дешифрировании льдов, находящихся на разных стадиях таяния (разрушенности) в весенний период. Так, в ближнем инфракрасном диапазонетающий лед изображается более темными тонами, чем лед без признаков таяния. При этом, чем более лед водонасыщен, а следовательно,разрушен, тем разница в спектральной яркости больше. Поэтому при помощи космических снимков можно прогнозировать места разрушений льда и вовремя предупреждать любителей зимней рыбалки об опасности оказаться на дрейфующей льдине.

Оценка  ледовой обстановки на реках для  прогнозированиявозникновения заторов льда

На многих реках северного  полушария, текущих с юга на север, во время весеннего вскрытия рек существует опасность образования скоплений льда в русле — ледяных заторов. Заторы льда уменьшают живое сечение реки и вызывают подъем уровня воды в месте скопления льда и на некотором участке выше него. Это часто приводит к наводнениям,а в заселенной местности — к большим экономическим потерями. Снимки из космоса позволяют специалистам произвести оценку состояния рек и водоемов в период вскрытия от льда, а также определить точное местонахождение и протяженность ледяных заторов.При помощи космических снимков можно выявить места, благоприятные для образования заторов (стр. 58–59). Это крутые повороты русла в сочетании с сужением реки, участки разветвления русла с малойскоростью течения, впадения крупного притока, если этот приток вскрывается раньше основной реки, различные препятствия в русле (острова,конусы выноса) и др. Нередко затор возникает в тех местах, где осенью при замерзании реки имели место деформация льда и торошение.Поэтому спутниковая информация может быть использована также дляпрогнозирования заторов льда на реках, особенно в обширных труднодоступных районах.

На приведенном примере  от 17 мая 2003 г. (стр. 59) мы видим за-

тороопасные участки в среднем течении реки Обь. За счет поступления из верхнего течения относительно теплой талой воды произошел распад ледяного покрова на отдельные массивы с полыньями на всю ширину реки. Расход воды в реке увеличился, что привело к вспучиванию отдельных участков льда и образованию участков деформированного ледяного покрова (наслоение, торошение). Анализ спутниковых данных может служить основанием для принятия мер по предупреждению ледяных заторов, а также для координации наземных наблюдений

и авиаразведок.

Возможности радиолокационной съемки

для мониторинга  ледовой обстановки

Особо следует отметить возможности радиолокационной съемки

для оперативного наблюдения за ледовой обстановкой, особенно в по

лярных и приполярных широтах. Важнейшим преимуществом по срав-

нению с оптическими  съемочными системами является то, что радио-

локационную съемку, например с канадского спутника RADARSAT–1

(стр. 53), можно проводить  и днем, и ночью при любых  погодных усло-

виях: облака для такой съемки прозрачны. В условиях зимы с очень ко

ротким световым днем и при продолжительных периодах непогоды

радиолокационная  съемка может быть единственной технологией  для

получения оперативной  информации о состоянии земной поверхности.

Зимой на севере, а  также в умеренных и южных широтах типична ситуация, когда сплошная облачность держится неделю и более, что не позволяет вести съемку в оптическом диапазоне. Радиолокатор SAR на борту

спутника RADARSAT-1 дает возможность получения изображений с разрешением 8, 25, 50 и 100 м. Области применения этих снимков включают обеспечение судоходства и наблюдение за ледовой обстановкой, оперативный мониторинг ледяного покрова, изучение береговой линии и др.

Радиус обзора одной  станции приема снимков RADARSAT-1 около

2 000 км — этого  вполне достаточно для покрытия территории, сопоставимой с бассейном р. Лены. Регулярный и всепогодный мониторинг ледовой ситуации на реке мог бы намного уменьшить последствия наводнения весной 2001 г. в городе Ленске, ущерб от которого оценен

в 5,8 млрд. рублей.

52

 

 

 

 

Мониторинг ледовой обстановки

  

Снимок Terra MODIS,

синтез RGB 2:1:4.

Пространственное

разрешение 250 м.

Дата  съемки: 10 января 2003 г.

Северная  часть

Каспийского моря

Снимки RADARSAT-1,

режим съемки Wide

(широкополосный W3).

Пространственное

разрешение 30 м.

1 — ледяной покров,

скопления дрейфую-

щих льдов;

2 — припайный лед;

3 — пространства чистой

воды  среди льда.

Динамика  схода ледяного покрова в Финском  заливе

Снимки IRS-1D LISS, синтез RGB 3:2:1.

Пространственное  разрешение 23 м.

©ANTRIX, Space Imaging Inc.,

ИТЦ СканЭкс, 2003 г.

1 — след от ледокольной

проводки  судов,

2 — нагромождения торосов,

3 — трещины в результате

деформации  льда.

МОНИТОРИНГ  СНЕЖНОГО ПОКРОВА

Распределение снежного покрова и его динамика

на равнинных  территориях

С помощью космической  информации можно фиксировать границы  распространения снежного покрова на обширных территориях. Повторные снимки создают условия

для изучения динамики изменения снежных площадей. Наличие  снега на открытых

безлесных участках определяется с большой достоверностью и точностью. При дешифрировании снежного покрова лесных территорий приходится ориентироваться на заснеженность открытых площадок: болот, вырубок, озер.

Оперативное картографирование  снежного покрова и скорость отступания его границ в весенний период (стр. 63) традиционно используются для решения практических

задач, прежде всего, для гидрологических прогнозов. Средствами гидрологического моделирования определяется водозапас, осуществляется прогноз стока, снегового половодья в бассейнах рек. Ряд параметров для этого можно получить дистанционными

методами. Это площадь  бассейна реки, покрытая снегом, лесистость, распаханность и др. Некоторые параметры можно оценить косвенно. Например, зоны, охваченные снеготаянием, выявляются в ближнем инфракрасном диапазоне спектра, а мощность

снежного покрова  рассчитывается по ряду последовательных снимков, скорости продвижения границ снегонакопления и температуре воздуха. Оперативные данные о снегозапасе бассейнов рек служат основой для принятия решений, например, о частичном

спуске водохранилищ в период весеннего снеготаяния для предотвращения паводков.

В перспективе планируется  перейти к определению из космоса мощности снежного покрова средствами микроволновой радиометрической съемки. Тем самым будет

возможно для бассейнов крупных рек напрямую получать карты снегозапаса, а имея данные о плотности снега, — водозапаса снежного покрова. В настоящее время препятствием для широкого применения служит низкое пространственное разрешение.

Изучение  распределения снежного покрова

и его  динамики в горах

Сезонный снежный  покров играет исключительную роль в  процессах

саморазвития горных регионов, определяет формирование и режим речного стока, оледенения и снежных лавин. Оказывая существенное воздействие на климат, он сам служит индикатором изменения климата.

Карты распределения  снежного покрова, полученные по результатам

дистанционного  зондирования, помогают понять пространственные особенности и взаимосвязи ледниковых систем, оценить вклад разных факторов в формирование ледников и условий их существования. Точную информацию о режиме, распределении и изменчивости снежного покрова необходимо иметь для успешной реализации водохозяйственных мероприятий и регулирования водных ресурсов в бассейнах рек горных территорий при имеющемся дефиците воды в степной зоне.

Для оценки географических закономерностей распределения  снежно-

го покрова на Большом Кавказе (стр. 66–67) очень важно создать максимально полный статистически надежный массив данных положения его текущих границ и изучить его динамику. Ограниченное количество станций, ведущих регулярные наблюдения, не дает адекватного представления

о многолетней изменчивости распределения снежного покрова в различных частях Большого Кавказа (особенно в высокогорье). Данных же о меж-

годовой изменчивости снегозапасов безнадежно мало. Поэтому для труднодоступных горных территорий и для всего региона требуется восполнить недостаток сведений с помощью мониторинга на основе постоянно действующих космических съемочных систем совместно с пунктами измерений мощности снежных толщ.