Архив
Том 21, 2024
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
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. 2023. Т. 20. № 6. С. 222-233

К разработке дистанционного микроволнового индекса гидрологической засухи (на примере сезонного усыхания гипергалинного озера)

А.Н. Романов 1 , И.В. Хвостов 1 , И.В. Рябинин 1 , Д.А. Романов 1 
1 Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия
Одобрена к печати: 31.10.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-6-222-233
Приведены результаты 10-летних исследований сезонных вариаций радиояркостной температуры гипергалинного Кулундинского оз., расположенного на территории Кулундинской равнины (юг Западной Сибири), характеризующейся засушливым климатом с малым годовым количеством атмосферных осадков. На их основе предложен новый подход к разработке дистанционного микроволнового индекса гидрологической засухи. Анализ сезонной динамики радиояркостной (TЯ) и термодинамической температуры водной поверхности озера выполнен с использованием продуктов L1С SMOS (англ. Soil Moisture and Ocean Salinity) и MOD11A1 MODIS (англ. Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer). Продукт L1С содержит значения TЯ, полученные для угла зондирования 42,5° на горизонтальной и вертикальной поляризации, и привязан к дискретной геодезической сетке DGG ISEA 4H9 (англ. Discrete Global Grid Icosahedral Snyder Equal Area). По результатам лабораторных измерений диэлектрических характеристик воды из Кулундинского оз. и донного грунта установлены экспериментальные зависимости коэффициентов излучения водной поверхности и осушенного дна от температуры. С использованием спутниковых данных оптического диапазона изучены закономерности сезонного усыхания озера, выявлены периодические циклы усыхания. Разработанный алгоритм может быть использован для территории с несколькими усыхающими озёрами, попадающими в пиксель спутникового радиометра.
Ключевые слова: солёность, минеральное озеро, коэффициент излучения, радиояркостная температура, спутник SMOS, Западная Сибирь
Полный текст

Список литературы:

  1. Добровольский С. Г. Засухи мира и их эволюция во времени: сельскохозяйственный, метеорологический и гидрологический аспекты // Водные ресурсы. 2015. Т. 42. № 2. С. 119–132. DOI: 10.7868/S0321059615020042.
  2. Догановский А. М., Мякишева Н. В., Прокофьева Т. И. Водный баланс озер зоны недостаточного увлажнения // Проблемы современной гидрологии: сб. ст. СПб.: РГГМУ, 2004. С. 66–76.
  3. Владимиров А. М. Классификация гидрологических засух // Ученые записки Российского гос. гидрометеорол. ун-та. 2012. № 23. С. 5–12.
  4. Владимиров А. М., Малышева Н. Г. Оценка вероятности появления гидрологической засухи // Ученые записки Российского гос. гидрометеорол. ун-та. 2012. № 24. С. 5–17.
  5. Лебедева (Верба) М. П., Лопухина О. В., Калинина Н. В. Особенности химико-минералогического состава солей в соровых солончаках и озерах Кулундинской степи // Почвоведение. 2008. № 4. С. 467–480.
  6. Ниязов Дж. Б., Калашникова О. Ю. Использование снимков MODIS в оценке экологических рисков, связанных с опасными гидрологическими явлениями // Изв. вузов Кыргызстана. 2018. № 11. С. 55–59.
  7. Рахмуни А., Медди М., Хамуди Сааед А. Влияние метеорологической засухи и характеристик бассейна на проявления гидрологической засухи на северо-западе Алжира // Метеорология и гидрология. 2022. № 9. С. 94–107. DOI: 10.52002/0130-2906-2022-9-94-107.
  8. Романов А. Н. Влияние влажности и температуры на диэлектрические и радиоизлучательные свойства солевой корки содового солончака // Почвоведение. 2019. № 2. С. 194–203. DOI: 10.1134/S0032180X19020126.
  9. Романов А. Н., Хвостов И. В. Космический микроволновый мониторинг засоленных почв и соленых озер Кулундинской равнины. Барнаул: ООО «Пять плюс». 2017. 88 с.
  10. De Natale F., Alilla R., Parisse B., Nardi P. A bibliometric analysis on drought and heat indices in agriculture // Agricultural and Forest Meteorology. 2023. V. 341. Article 109626. DOI: 10.1016/j.agrformet.2023.109626.
  11. Enguehard P., Frappart F., Zeiger P. et al. Contribution of automatically generated radar altimetry water levels from unsupervised classification to study hydrological connectivity within Amazon floodplains // J. Hydrology: Regional Studies. 2023. V. 47. Article 101397. DOI: 10.1016/j.ejrh.2023.101397.
  12. Feng L., Hu C., Chen X. Satellites Capture the Drought Severity Around China’s Largest Freshwater Lake // J. Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2012. V. 5. No. 4. P. 1266–1271. DOI: 10.1109/JSTARS.2012.2188885.
  13. Foroumandi E., Nourani V., Kantoush S. A. Investigating the main reasons for the tragedy of large saline lakes: Drought, climate change, or anthropogenic activities? A call to action // J. Arid Environments. 2022. V. 196. Article 104652. DOI: 10.1016/j.jaridenv.2021.104652.
  14. Gutierrez A., Castro R., Vieira P. et al. SMOS L1 Processor L1c Data Processing Model. Lisboa: DEIMOS Engenharia, 2017. 83 p. https://earth.esa.int/eogateway/documents/20142/37627/SMOS-L1c-Data-Processing-Models.pdf.
  15. Haxhismajli B., Hajrizi E., Qehaja B. et al. Image Analysis of Water Level using Remote Sensing // 29th Intern. Conf. Systems, Signals and Image Processing. Sofia, Bulgaria, 2022. P. 1–6. DOI: 10.1109/IWSSIP55020.2022.9854490.
  16. Isikdogan F., Bovik A. C., Passalacqua P. Surface Water Mapping by Deep Learning // J. Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2017. V. 10. No. 11. P. 4909–4918. DOI: 10.1109/JSTARS.2017.2735443.
  17. Keller A. A., Garner K., Rao N. et al. Hydrological models for climate-based assessments at the watershed scale: A critical review of existing hydrologic and water quality models // Science of the Total Environment. 2023. V. 867. Article 161209. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.161209.
  18. Lai C., Zhong R., Wang Z. et al. Monitoring hydrological drought using long-term satellite-based precipitation data // Science of the Total Environment. 2019. V. 649. P. 1198–1208. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.08.245.
  19. Sahr K., White D., Kimerling A. J. Geodesic Discrete Global Grid Systems. Cartography and Geographic Information Science. 2003. V. 30. P. 121–134.
  20. Schaepman M. E. Spectrodirectional remote sensing: From pixels to processes // Intern. J. Applied Earth Observation and Geoinformation. 2007. V. 9. No. 2. P. 204–223.
  21. Su Z., Roebeling R. A., Schulz J. et al. Observation of Hydrological Processes Using Remote Sensing // Treatise on Water Science. 2011. V. 2. P. 351–399.
  22. Sur C., Park S.-Y., Kim J.-S., Lee J.-H. Prognostic and diagnostic assessment of hydrological drought using water and energy budget-based indices // J. Hydrology. 2020. V. 591. Article 125549. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2020.125549.
  23. Svoboda M., Fuchs B. A. Handbook of Drought Indicators and Indices. Geneva, 2016. 45 p. https://www.droughtmanagement.info/literature/GWP_Handbook_of_Drought_Indicators_and_Indices_2016.pdf
  24. Yang P., Xia J., Chen Y. et al. Dynamic evolution of recent droughts in Central Asia based on microwave remote sensing satellite products // J. Hydrology. 2023. V. 620. Pt. B. Article 129497. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2023.129497.
  25. Zhang L., Jiao W., Zhang H. et al. Studying drought phenomena in the Continental United States in 2011 and 2012 using various drought indices // Remote Sensing of Environment. 2017. V. 190. P. 96–106. DOI: 10.1016/j.rse.2016.12.010.
  26. Zhang Q., Shi R., Xu C.-Y. et al. Multisource data-based integrated drought monitoring index: Model development and application // J. Hydrology. 2022. V. 615. Pt. A. Article 128644. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2022.128644.
  27. Zhang X., Hao Z., Singh V. P. et al. Drought propagation under global warming: Characteristics, approaches, processes, and controlling factors // Science of the Total Environment. 2022. V. 838. Pt. 2. Article 156021. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.156021.