Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 3. С. 150-161
Определение областей донного газоотделения на акваториях с пресным льдом по данным радарных и радиометрических измерений
Г.С. Бордонский
1 , А.А. Гурулев
1 , С.Д. Крылов
1 , А.О. Орлов
1 , С.В. Цыренжапов
1 1 Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН, Чита, Россия
Одобрена к печати: 09.03.2016
DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-3-150-161
В работе выполнено экспериментальное исследование возможности определения участков донного газоотделения на акваториях, покрытых пресным неподвижным льдом, с использованием радиолокатора с синтезированной апертурой и приземных микроволновых радиометрических измерений при относительно слабом донном газоотделении. В качестве объекта исследования выбрано пресное эвтрофированное оз. Шакшинское группы Ивано-Арахлейских озер Забайкальского края, для которого ранее исследовали процессы накопления газов в ледяном покрове. В 1986-89 гг. для этого водоема выполнялись микроволновые радиометрические измерения и получено радиоизображение объекта с пространственным разрешением около 250 м на волнах сантиметрового диапазона. На этом радиоизображении выделялись участки повышения радиояркостной температуры, которые были связаны с накоплением газов на границе лед-вода.
В настоящем исследовании выполнен анализ изображений, полученных РСА COSMO-SkyMed (9 марта 2012 г.), и радиометрического изображения (27 марта 1989 г.), а также приземных радиометрических измерений с автомобиля на волне 2,3 см (март 2015 г.). Проведены прямые измерения концентрации газовых включений и их химического состава на выделенных при радиофизических измерениях участках льда. В качестве дополнительного источника информации использованы снимки поверхности ледяного покрова в ближнем ИК и видимом диапазонах для начальной стадии формирования льда.
Показана эффективность совместного радарного и радиометрического обнаружения задержанных льдом газовых включений при невысокой скорости их поступления в лед ~ 0,1 л/м2 за сутки. Определен генезис газов во льду для данного озера, и сделан вывод о возможной регистрации участков накопления газа в весенний период при таянии льда не только по статическим структурам, но и при образовании особых структур – «пропарин», представляющих собой области открытой воды.
Ключевые слова: ледяной покров, газовые включения, РСА, микроволновая радиометрия
Полный текстСписок литературы:
- Башаринов А.Е., Гурвич А.С., Егоров С.Т. Радиоизлучение Земли как планеты. М.: Наука, 1974. 188 с.
- Бондур В.Г., Кузнецова Т.В. Выявление газовых сипов в акваториях арктических морей с использованием данных дистанционного зондирования // Исследование Земли из космоса. 2015. № 4. С. 30-43.
- Бордонский Г.С., Гурулев А.А., Орлов А.О., Цыренжапов С.В. Различие картин радарных и радиометрических измерений (на примере ледяного покрова эвтрофированного озера) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 2. С. 228–240.
- Бордонский Г.С., Кренделев Ф.П., Поляков С.В. Газовые включения в озерных льдах и радиояркостная температура ледяного покрова // Геология и геофизика. 1985. Т. 26. № 9. С. 66–73.
- Бордонский Г.С., Крылов С.Д., Поляков С.В. Особенности радиотеплового излучения пресноводного ледяного покрова с переходным слоем на границе вода-лед // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 1989. Т. 25. № 4. С. 396–401.
- Бордонский Г.С., Крылов С.Д., Поляков С.В. Особенности радиояркости пресного ледяного покрова, содержащего газовые включения // Исследование Земли из космоса. 1992. № 5. С. 13–21.
- Гляциологический словарь. Ред. В.М. Котляков. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 528 с.
- Гранин Н.Г., Гранина Л.З. Газовые гидраты и выходы газов на Байкале // Геология и геофизика. 2002. Т. 43. № 7. С. 629–637.
- Гурулев А.А., Крылов С.Д., Орлов А.О., Цыренжапов С.В. Изучение структуры пропарин во льду методом микроволновой радиометрии // Материалы Тринадцатой Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Москва, 2015. URL: http://smiswww.iki.rssi.ru/d33_conf/files/presentation/2015/e/gurulev.pdf.
- Кочек Б. Применение методов дистанционного зондирования при поисках нефти в Северной Адриатике // Дистанционное зондирование. Докл. 27 Международного геологического конгресса. Секция С 18. М. 1984. С. 45–55.
- Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование. М.: Мир, 1987. 550 с.
- Радиолокация поверхности Земли из космоса. Ред. Л.М. Митника, С.В. Викторова. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 200 с.
- Тихонов В.В., Репина И.А., Раев М.Д., Шарков Е.А., Боярский Д.А., Комарова Н.Ю. Комплексный алгоритм определения ледовых условий в полярных регионах по данным спутниковой микроволновой радиометрии (VASIA2) // Исследование Земли из космоса. 2015. № 2. С. 78–93.
- Тополов А.А. Донное газообразование в озерах Забайкалья. Новосибирск: Наука, 1991. 78 с.
- Хакен Г. Синергетика. Ч.1, 2. М.: URSS: ЛЕНАНД, 2015. 880 с.
- Шахова Н.Е., Сергиенко В.И., Семилетов И.П. Вклад Восточно-Сибирского шельфа в современный цикл метана // Вестник Российской академии наук. 2009. Т. 79. № 6. С. 507–518.
- Bordonsky G.S., Krvlov S.D., Polvakov S.V. Brightness temperature of fresh-water ice cover on the region with bottom's gas liberation // Proceeding of International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS'91). Helsinki. 1991. V. 3. P. 1577–1579.
- Bulatov M.G., Kravtsov Yu.A., Raev M.D., Pungin V.G., Skvortsov E.I. Microwave Radiation and Backscatter of the Sea Surface Perturbed by Underwater Gas Bubble Flow // Proceeding of International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS’03). Toulouse. France. July 21–25. 2003. P. 2668–2670.
- Helm V., Humbert A., Miller H. Elevation and elevation change of Greenland and Antarctica derived from CryoSat-2 // The Cryosphere. 2014. V. 8. P. 1539–1559.
- Ivanov A.Yu. Unique phenomena in Lake Baikal, Russia imaged and studied with SAR and multi-sensor images // Int. J. Remote Sensing. 2012. V. 33. Iss. 23. P. 7579–7598.
- Semiletov I., Makshtas A., Akasofu S., Andreas E.L. Atmospheric CO2 balance: The role of Arctic sea ice // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. L05121. P. 1–4.
- Walter K.M., Zimov S.A., Chanton J.P., Verbyla D., Chapin III F.S. Methane bubbling from Siberian thaw lakes as a positive feedback to climate warming // Nature. 2006. V. 443. 7 September. P. 71–75.
- Zilitinkevich S.S. Why turbulence dominates the atmosphere and hydrosphere? Proc. Int. Conf. “Arctic, Subarctic: mosaic, contrast, variability of the Cryosphere”. V.P. Melnikov, D.S. Drozdov (Eds.). Tyumen: Epoha Publishing House, 2015. P. 138–141.