Красноярские ученые разработали модель для изучения арктических почв при помощи спутниковых данных. Она преобразует информацию из космоса в понятные для интерпретации характеристики состояния поверхностного мерзлого слоя, его влажности и температуры. Созданный программный комплекс позволит детально оценивать состояние территории Арктики, в частности следить за реакцией мерзлоты на изменение климата. Результаты исследования опубликованы в журнале International Journal of Remote Sensing
Для исследования труднодоступных регионов Крайнего Севера и Арктики можно использовать данные спутниковых наблюдений. Основная задача специалистов в области дистанционного зондирования Земли — разрабатывать алгоритмы, которые анализируют собранные данные и преобразуют их в понятную и ценную информацию. До последнего времени моделей для анализа почв в зоне вечной мерзлоты не было, что усложняло изучение и освоение арктических территорий.
Ученые Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» создали модель для определения характеристик мерзлой арктической почвы при помощи спутниковых систем. Алгоритм построен на измерении комплексной диэлектрической проницаемости и разработан для талых и мерзлых минеральных почв. С его помощью можно отслеживать температуру, влажность и состояние поверхностной мерзлоты.
Для построения модели использовались образцы почвы, собранные в арктической тундре полуострова Ямал. Чтобы подобрать точные параметры, ученые рассмотрели три вида арктических почв с разным содержанием глинистой фракции. В ходе анализа выяснилось, что диэлектрические характеристики почвы в первую очередь зависят от количества находящейся в ней влаги. Почва состоит из маленьких частиц, окруженных слоем воды, который имеет определенные диэлектрические свойства. Благодаря этому качеству, исследователи смогли упростить разработанную модель, поскольку требующих уточнения параметров стало меньше.
«С развитием космических технологий появились возможности получать самую разную информацию об окружающей среде со спутников. К примеру, мы используем диэлектрическую модель, которая на основе спутниковых измерений определяет параметры почвы на конкретном участке суши. С помощью дистанционного зондирования можно изучать территории Арктики, анализировать причины экологических проблем. Для подобных практических приложений необходим особый инструмент. Именно его мы и разработали. Проводя анализ сведения о температуре и влажности почвы, а также о состоянии поверхностного мерзлого слоя в течение нескольких лет можно проследить почвенные изменения в ледниковых зонах, к примеру, таяние вечной мерзлоты, и дать оценку рисков такого процесса», — рассказал Андрей Каравайский, младший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН.
Отмечается, что параметры для надежной работы модели могут отличаться в зависимости от типов почв и региона. Не существует универсальной диэлектрической модели, подходящей для всех ландшафтов и климатических условий. Это связано с тем, что диэлектрические свойства почвы зависят от минерального состава, влажности и температуры. В дальнейшем ученые хотят определить, насколько разработанный программный комплекс адекватно описывает и другие виды почв, разработать программы для других климатических территорий, и объединить все полученные алгоритмы в универсальную систему принятия решений.
Источник: Научная Россия