ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

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 текст

Список литературы:

  1. Башаринов А.Е., Гурвич А.С., Егоров С.Т. Радиоизлучение Земли как планеты. М.: Наука, 1974. 188 с.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. Гляциологический словарь. Ред. В.М. Котляков. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 528 с.
  8. Гранин Н.Г., Гранина Л.З. Газовые гидраты и выходы газов на Байкале // Геология и геофизика. 2002. Т. 43. № 7. С. 629–637.
  9. 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.
  10. 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.
  11. Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование. М.: Мир, 1987. 550 с.
  12. Радиолокация поверхности Земли из космоса. Ред. Л.М. Митника, С.В. Викторова. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 200 с.
  13. 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.
  14. Тополов А.А. Донное газообразование в озерах Забайкалья. Новосибирск: Наука, 1991. 78 с.
  15. Хакен Г. Синергетика. Ч.1, 2. М.: URSS: ЛЕНАНД, 2015. 880 с.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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.
  23. 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.