研究人員根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算土壤凍結(jié)深度

來自俄羅斯科學(xué)院空間研究所(RAS)，RAS西伯利亞分支水與環(huán)境問題研究所和莫斯科物理科學(xué)與技術(shù)研究所(MIPT)的一組研究人員提出了一種確定方法?；谛l(wèi)星微波輻射測(cè)量的土壤凍結(jié)深度。研究結(jié)果發(fā)表在研究地球起源空間(RAS的俄語期刊)上。

永久凍土，海冰，冰雪覆蓋，冰蓋，山地冰川和冰云系統(tǒng)是地球冰凍圈的關(guān)鍵組成部分。研究冰凍圈對(duì)于解決氣候變化，永久凍土退化，海平面變化和水資源管理非常重要。然而，擁有冰凍圈成分的地區(qū)通常很大，難以進(jìn)入，并且氣候條件惡劣。

衛(wèi)星微波輻射測(cè)量是遙測(cè)地球上難以接近甚至以前未知的區(qū)域的最佳方法。

“這種方法有許多優(yōu)點(diǎn)：從太陽光照和大氣條件中收集大面積數(shù)據(jù)，高緯度地區(qū)觀測(cè)頻率高，對(duì)地下過程敏感，相對(duì)便宜，”空間物理系副教授Vasiliy Tikhonov說。在MIPT，他也是RAS空間研究所的高級(jí)研究員。“我們?cè)贙ulunda平原上測(cè)試了該方法的可靠性，Kulunda平原位于俄羅斯西西伯利亞平原東南部的一塊廣闊的草原上。為此，我們將衛(wèi)星微波輻射測(cè)量數(shù)據(jù)與實(shí)際土壤參數(shù)和氣象站位置測(cè)量的氣候指標(biāo)進(jìn)行了比較。”

圖1.使用模型測(cè)量和計(jì)算的凍土層厚度。數(shù)字1到4表示俄羅斯Altai Krai的Kulunda平原上的四個(gè)研究區(qū)域。黑色符號(hào)對(duì)應(yīng)于直接測(cè)量值，紅色三角形代表計(jì)算值。圖片來源：DA Boyarskii等人/從太空研究地球*

事實(shí)證明，相同的衛(wèi)星數(shù)據(jù)集可能對(duì)應(yīng)于不同的土壤凍結(jié)深度。其他因素是土壤水分，鹽度和成分，這些都會(huì)影響土壤的微波輻射能力。研究人員還發(fā)現(xiàn)，一次性放射性觀測(cè)不能產(chǎn)生可靠的結(jié)果，因?yàn)闊o線電波可能會(huì)反射在凍結(jié)和未凍結(jié)土壤之間的界面。

該小組在計(jì)算中考慮了這些發(fā)現(xiàn)，提出了一種基于土壤濕度和海洋鹽度(SMOS)衛(wèi)星數(shù)據(jù)高精度確定土壤凍結(jié)深度的方法。為了遠(yuǎn)程確定土壤凍結(jié)深度，研究人員采用了每日熱輻射測(cè)量系列，以及結(jié)合土壤特征的自身排放模型。研究中考慮的時(shí)間段從凍結(jié)日期開始，定義為衛(wèi)星拾取的熱輻射峰值。它在第一個(gè)解凍日結(jié)束，當(dāng)時(shí)熱輻射量急劇下降。

該團(tuán)隊(duì)將他們的模型預(yù)測(cè)與在四個(gè)測(cè)試區(qū)域進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量進(jìn)行了比較(圖1)。這些值一致使得該方法可用于從衛(wèi)星數(shù)據(jù)中檢索土壤凍結(jié)深度。