Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
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. 2020. Т. 17. № 5. С. 269-278

Прогнозирование лавинной опасности методами микроволновой радиометрии

Д.А. Боярский 1 , В.В. Дмитриев 2 , В.В. Тихонов 1 
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
2 Омский государственный педагогический университет, Омск, Россия
Одобрена к печати: 22.09.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-5-269-278
В работе представлены и проанализированы результаты наземного эксперимента по определению угловых зависимостей радиояркостной температуры снежного покрова, лежащего на поверхности земли, в микроволновом диапазоне. Исследования проводились с 9 января по 9 апреля 1989 г. в диапазоне углов 50–85° с интервалом 5° на радиометрическом полигоне в районе Крестового перевала Военно-Грузинской дороги на высоте 2297 м над уровнем моря. Угловой спектр радиояркостной температуры на частоте 3,75 ГГц сопоставлен с метеорологическими данными и изменениями стратиграфии снежного покрова в течение сезона. Проведённые исследования позволили установить прямую зависимость формы углового спектра радиояркостной температуры на частоте 3,75 ГГц и вертикальной поляризации принимаемого сигнала от появления глубинной изморози в толще снежного покрова. Слой глубинной изморози при развитии снежных форм образует так называемый ослабленный горизонт, по которому возможен сход лавин, так как ледяная решётка снега становится более хрупкой и менее пластичной и вероятность разрывных деформаций при нагрузках резко возрастает. При разрыве связей и разрушении кристаллов льда нарушается связь между горизонтами снега, что приводит к сходу лавин. В настоящей работе рассмотрена возможность создания методики дистанционного радиометрического контроля состояния глубинных слоёв снежного покрова в микроволновом диапазоне для оценки локальной лавинной опасности.
Ключевые слова: микроволновая радиометрия, стратиграфия снежного покрова, яркостная температура, лавинная опасность, угол Брюстера
Полный текст

Список литературы:

  1. Божинский А. Н., Лосев К. С. Основы лавиноведения. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 280 с.
  2. Боярский Д. А., Тихонов В. В. Влияние связанной воды на диэлектрическую проницаемость влажных и мерзлых почв: препринт. Пр-2084. М.: ИКИ РАН, 2003. 48 с.
  3. Боярский Д.А, Романов А. Н., Хвостов И. В., Тихонов В. В., Шарков Е. А. Оценка глубины промерзания почвенного покрова по данным спутника SMOS // Исслед. Земли из космоса. 2019. № 2. С. 3213. URL: https://doi.org/10.31857/S0205-9614201923-13.
  4. Войтковский К. Ф. Лавиноведение: учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 1989. 158 с.
  5. Голунов В. А. Рассеяние теплового микроволнового излучения на неоднородностях плотности свежевыпавшего и мелкозернистого снега // Радиотехника и электроника. 2019. Т. 64. № 10. С. 953–961.
  6. Голунов В. А., Кузьмин А. В., Скулачев Д. П., Хохлов Г. И. Результаты экспериментального исследования частотной зависимости ослабления, рассеяния и поглощения миллиметровых волн в сухом снежном покрове // Радиотехника и электроника. 2017. Т. 62. № 9. С. 857–865.
  7. Дмитриев В. В. Влияние структуры снежного покрова на его излучательные характеристики в СВЧ-диапазоне: дис. … канд. физ.-мат. наук. М., 1990. 240 с.
  8. Коломыц Э. Г. Структура снега и ландшафтная индикация. М.: Наука, 1976. 230 с.
  9. Международная классификация для сезонно-выпадающего снега. Материалы гляциологических исследований. Вып. 2012-2. М.: Ин-т географии РАН, 2012. 80 с.
  10. Олейников А. Д., Володичева Н. А. Современные тенденции изменения снеголавинного режима Центрального Кавказа (на примере Приэльбрусья) // Лёд и Снег. 2019. Т. 59. № 2. С. 191–200.
  11. Чернов Р. А. Экспериментальное определение эффективной теплопроводности глубинной изморози // Лёд и Снег. 2013. Т. 53. № 3. С. 71–77.
  12. Шарков Е. А. Радиотепловое дистанционное зондирование Земли: физические основы. Т. 1. М.: ИКИ РАН, 2014. 544 с.
  13. Эткин В. С., Алексин Б. Е., Анискович В. М., Беляков Г. И., Болотникова Г. А., Ворсин Н. Н., Дикович С. В., Забышный А. И., Комаров Н. Л., Кузьмин А. В., Литовченко К. Ц., Малеев С. М., Милицкий Ю. А., Мировский В. Г., Никитин В. В., Николаев Е. С., Раев М. Д., Поспелов М. Н., Смирнов А. И., Степанов К. Г., Трохимовский Ю. Г., Хрупин А. С., Шарапов А. Н. Многоканальный самолетный комплекс для радиогидрофизических исследований: препринт. Пр-1279. М.: ИКИ РАН, 1987. 43 с.
  14. Boyarskii D. A., Tikhonov V. V. The Influence of Stratigraphy on Microwave Radiation from Natural Snow Cover // J. Electromagnetic Waves and Applications. 2000. V. 14. No. 9. P. 1265–1285.
  15. Boyarskii D. A., Tikhonov V. V., Komarova N. Yu. Model of Dielectric Constant of Bound Water in Soil for Applications of Microwave Remote Sensing // J. Electromagnetic Waves and Applications. 2002. V. 16. No. 3. P. 411–412.
  16. Eckerstorfer M., Bühler Y., Frauenfelder R., Malnes E. Remote sensing of snow avalanches: Recent advances, potential, and limitations // Cold Regions Science and Technology. 2016. V. 121. P. 126–140.
  17. Eckerstorfer M., Vickers H., Malnes E., Grahn J. Near-Real Time Automatic Snow Avalanche Activity Monitoring System Using Sentinel-1 SAR Data in Norway // Remote Sensing. 2019. V. 11. No. 23. Art. 2863.
  18. Hallikainen M. T., Ulaby F. T., Dobson M. S., El-Rayes M. A., Wu L.-K. Microwave dielectric behaviour of wet snow and soil // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 1985. V. GE-23. No. 6. P. 25–46.
  19. Rosendahl P. L., Weibgraeber P. (2020a) Modeling snow slab avalanches caused by weak-layer failure. Pt. 1: Slabs on compliant and collapsible weak layers // The Cryosphere. 2020. V. 14. No. 1. P. 115–130.
  20. Rosendahl P. L., Weibgraeber P. (2020b) Modeling snow slab avalanches caused by weak-layer failure. Pt. 2: Coupled mixed-mode criterion for skier-triggered anticracks // The Cryosphere. 2020. V. 14. No. 1. P. 131–145.
  21. Tedesco M. Remote sensing of the cryosphere. Oxford: JohnWiley and Sons, 2015. 404 p.
  22. Tsai Y.-L. S., Dietz A., Oppelt N., Kuenzer C. A Combination of PROBA-V/MODIS-Based Products with Sentinel-1 SAR Data for Detecting Wet and Dry Snow Cover in Mountainous Areas // Remote Sensing. 2019. V. 11. No. 16. Art. 1903.
  23. Ulaby F. T., Moore R. K., Fung A. K. Microwave Remote Sensing: Active and Passive. Dedham, MA: Artech House, 1985. 456 p.