Исследовано рассеяние радиолокационного сигнала L-диапазона ледяным покровом по данным GNSS-R
5 июня 2026 г.
Учёные продемонстрировали возможности спутниковых GNSS-R измерений в L-диапазоне для мониторинга пресноводного ледяного покрова. Результаты опубликованы в Russian Journal of Earth Sciences.
Работу выполнили 1Д. А. Ковалдов, 1В. Ю. Караев, 1Ю. А. Титченко, 2В. Ф. Фатеев, 2В. П. Лопатин, 3Хуан Фейсон, 4Ван Сяоли и 4Го Дзе (1Институт прикладной физики им. А. В. Гапонова-Грехова РАН, 2Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений, 3Национальный центр космических наук КАН, 4Институт исследований прибрежной зоны Яньтая).
Мониторинг пресноводного ледяного покрова внутренних водоёмов является важной задачей. Ледяной покров – это чувствительный индикатор изменений климата. Наличие льда влияет на биологические, химические и физические процессы в водоёмах. Ледяной покров также влияет на выработку гидроэлектроэнергии и транспорт. Заторы на реках могут наносить ущерб инфраструктуре и приводить к наводнениям.
Для мониторинга пресноводного льда, в частности, применяются методы дистанционного зондирования. Одним из перспективных методов считается GNSS-рефлектометрия (GNSS-R). В её основе лежит использование сигналов GNSS, отражённых от земной поверхности. Измерения выполняются в L-диапазоне, который нечувствителен к погодным условиям, что особенно важно при исследовании северных водоёмов.
Целью новой работы стало изучение чувствительности GNSS-R измерений к процессам образования, роста и разрушения пресноводного ледяного покрова на крупных внутренних озёрах, а также сравнение характеристик рассеяния с данными, полученными при изучении морского льда.
Авторы проанализировали полный годовой цикл изменений льда (сентябрь 2023 года – август 2024 года) с использованием данных прибора GNOS-II на борту спутника Feng-Yun 3E. Исследовались пресноводный лёд Большого Невольничьего озера (Канада) и морской – Охотского моря. Для оценки влияния температурного режима и толщины ледяного покрова на параметры рассеяния были проанализированы доплеровские спектры отражённого сигнала, полученные путём обработки карт задержки-Доплера. Наблюдения GNSS-R были сопоставлены с данными, полученными на метеорологической станции Йеллоунайф, снимками MODIS и реанализом толщины льда ERA5.
В результате было установлено монотонное уменьшение ширины доплеровского спектра с понижением температуры для обоих типов льда. Это было интерпретировано как снижение эффективной шероховатости поверхности. Учёные выявили разную зависимость коэффициента эксцесса от температуры и толщины ледяного покрова между солёным и пресным ледяным покровом. Последнее может быть связано с объёмным рассеянием и влиянием снежного покрова.
Полученные результаты показали, что L-диапазонная бистатическая рефлектометрия является эффективным инструментом для оперативного мониторинга пресноводного и морского льда независимо от облачного покрова, условий освещённости и погоды.
Метки: климат, RJES, спутники, гляциология