№ 3 (2023)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О ЗЕМЛЕ
Аномальная геодинамика перед землетрясением 2023 г. В Турции по данным спутниковой радарной интерферометрии 2018–2023 гг.
Аннотация
На основе результатов обработки 437 радиолокационных интерферограмм, полученных по данным радиолокатора спутника Sentinel-1 в период с начала 2018 г. до начала разрушительной сейсмической активности, произошедшей в Турции в феврале 2023 г., с использованием метода Stacking InSAR построены поля скоростей смещения блоково-разломной структуры и выявлены основные геодинамические процессы в районе Восточно-Анатолийского разлома. Установлены аномальные смещения блоков вдоль этого разлома, которые приурочены к землетрясению с магнитудой 6.7, состоявшемуся 24 января 2020 г. С использованием кластерного анализа временных рядов полей скоростей установлены зоны напряженно деформированного состояния основных блоков, в период, предшествующий этому землетрясению. Показано, что эпицентры землетрясений, произошедших в феврале 2023 г., расположены в районе этих зон. Сделан вывод о необходимости использования такой методики для оценки напряженно деформированного состояния с целью прогнозирования сейсмоактивности.



Особенности регистрации обрушений ветровых волн с беспилотных летательных аппаратов
Аннотация
Приводятся результаты использования беспилотного летательного аппарата (БПЛА) для исследования процессов обрушения гравитационных волн. Эксперименты проводились в прибрежной зоне западного Крыма (район г. Севастополь) в диапазоне скоростей ветра от 5.5 до 9.5 м/с. Определение геометрических размеров обрушений и скоростей их движения осуществлялось по видеозаписям морской поверхности, полученных с БПЛА. Показано, что пространственное разрешение трансформированного изображения играет ключевую роль при разделения активной фазы обрушения и остаточной пены. При грубом пространственном разрешении возникают ошибки при определении кинематических характеристик барашков. Доля морской поверхности, покрытая пеной обрушающихся волн, отношение максимальной длины барашка к длине обрушивающейся волны, распределение суммарной длины обрушений в интервалах скоростей движения на единице поверхности, полученные с БПЛА при пространственном разрешении лучше 0.5 м, удовлетворительно соответствуют результатам других авторов. Анализ данных показывает, что использование беспилотных летательных аппаратов позволяет исследовать статистические характеристики и кинематику обрушений ветровых волн. В то же время, необходимо учитывать влияние пространственного разрешения в видеокадре, которое при значениях, сопоставимых или превышающих масштаб обрушения может приводить к искажению или пропуску данных измерений.



Оценка индекса NDVI как источника информации о надземной фитомассе в степях
Аннотация
Трудоемкость измерений фитомассы на пробных площадках сдерживает экстраполяцию точечных данных на территории, сопоставимые с хозяйственными угодьями или ландшафтными единицами. Вегетационные индексы, рассчитываемые по космическим снимкам, обычно рассматриваются как индикаторы зеленой фитомассы и используются для ее площадных оценок. В исследовании решается задача установить информативность нормализованного разностного вегетационного индекса NDVI в зависимости от фракционной структуры живой и мертвой надземной фитомассы, сезонной динамики биологического круговорота, гидротермических условий и ландшафтной позиции. Использованы результаты ежемесячных измерений фракций надземной фитомассы на 13 площадках в фитоценозах залесскоковыльной и ковылковой формаций в Буртинской степи (заповедник “Оренбургский”) с мая по сентябрь в 2015–2020 гг. Для каждого срока по космическим снимкам Landsat рассчитаны значения NDVI на всех площадках. Гипотезы о геоботанических, гидротермических, фенологических и ландшафтных факторах информативности NDVI проверялись расчетом коэффициентов корреляции Спирмена, средствами дисперсионного и мультирегрессионного анализа. Несовпадение сезонных пиков NDVI и зеленой фитомассы не согласуется с распространенным представлением о прямом индикационном значении NDVI. Общая живая фитомасса более четко коррелирует с индексом в июне и июле, слабее – в конце сезона. NDVI оказался чувствительным не столько к запасам зеленой фитомассы как таковой, сколько к массе и доле разнотравья и соотношению живой и мертвой фитомасс. В поздневесеннее и раннелетнее время NDVI наиболее тесно связан с разнотравьем, в июле – со злаками. Подтвердилась гипотеза о возможности экранирования зеленой массы ветошью, что приводит к снижению NDVI несмотря на сохранение или рост зеленой фитомассы. NDVI может занижать реальную зеленую фитомассу, если происходит резкий прирост массы ветоши, обычно – во второй половине лета и начале осени. NDVI более адекватно отражает состояние надземной фитомассы степных сообществ, длительное время не подвергавшихся воздействию пожаров, по сравнению с горевшими сообществами и залежами.



Анализ влияния антропогенных нагрузок на процессы опустынивания в северном прикаспии по спутниковым данным
Аннотация
Пастбищные нагрузки – один из ключевых антропогенных факторов динамики состояния растительного и почвенного покрова аридных ландшафтов. Целью данного исследования является установление пространственного распределения пастбищных нагрузок в регионе Черных земель с использованием данных дистанционного зондирования Земли из космоса, геоинформационных технологий и статистических сведений. В работе выполнено картирование животноводческих ферм, кошар и других мест концентрации домашнего скота на 1984–1986 и 2020 гг. Оба периода характеризуются всплеском процессов опустынивания и резким увеличением площадей открытых песков и дефлированных земель. Установлены площади пастбищ с разными нагрузками при выпасе скота, также определены закономерности пространственного распределение подвижных песков в зависимости от почвообразующих пород и удаленности от животноводческих ферм. В последние годы по сравнению с 1984–1986 гг. увеличилась плотность ферм на песчаных почвах, что привело к перевыпасу, уничтожению растительности и активизации эоловых процессов. Примерно на 80% пастбищ превышены допустимые нормы выпаса, а 90% пастбищ расположены в зоне 3 км вокруг мест концентрации скота. Полученные результаты могут использоваться для регулирования пастбищных нагрузок в регионе для предотвращения опустынивания ландшафтов.



МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ И ИНТЕРПРЕТАЦИИ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
Развитие модели морфологической структуры эрозионно-термокарстовых равнин на основе использования материалов космической съемки
Аннотация
Статья посвящена задаче разработки нового варианта модели морфологической структуры эрозионно-термокарстовых равнин на основе широкого использования материалов космической съемки. С помощью использования данных дистанционного зондирования был разработан вариант модели, учитывающий разный ход термокарстовых процессов на водораздельной поверхности и пониженной поверхности хасыреев. Данная модель была эмпирически проверена на восьми выбранных ключевых участках, которые расположены в различных физико-географических, климатических и геокриологических условиях. Проверка проводилась на основе использования материалов космической съемки высокого разрешения. Разработанный вариант модели подтверждается статистическим анализом распределений площадей озер в пределах водораздельной поверхности и пониженной поверхности хасыреев и показывает существование динамического равновесия в возникновении, росте и спуске термокарстовых озер. Анализ показывает, что морфологическая структура эрозионно-термокарстовых равнин эволюционно меняется, сокращая площадь основной водораздельной поверхности по зависимости, близкой к экспоненте; конкретный вид зависимости зависит прежде всего от отношения плотности генерации озер и плотности расположения истоков эрозионных форм. Использование предлагаемого нового варианта модели позволяет уточнить оценку риска поражения линейных сооружений, пересекающих эрозионно-термокарстовые равнины.



ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА
Определение водозапаса облачности по данным радиометра МСУ-ГС КА Арктика-М № 1
Аннотация
В статье представлена методика определения водозапаса облачности по данным дневных измерений радиометра МСУ-ГС, установленного на борту российского гидрометеорологического спутника “Арктика-М” № 1. В основе представленной методики лежат физические принципы взаимодействия электромагнитного излучения с частицами облачности в коротковолновой области спектра на длинах волн 0.55 и 4.0 мкм. Полученные по данным радиометра МСУ-ГС оценки водозапаса облачности сопоставлялись с аналогичными оценками по данным радиометров AMSU/MHS и AHI. По результатам сопоставления искомые оценки водозапаса капельной облачности находятся в допустимых пределах погрешности измерений, не превышающей 50 г/м2. В тоже время в силу конструктивных особенностей радиометр МСУ-ГС не позволяет с требуемой точностью восстанавливать водозапас кристаллической облачности. В среднем оценка водозапаса кристаллической облачности по данным МСУ-ГС занижена на 110 г/м2, а среднеквадратическая ошибка составляет 158 г/м2 по сравнению с данными радиометра AHI. Полученные оценки водозапаса были внедрены в геоинформационную систему “Арктика-М”, обеспечивающую доступ к данным КА “Арктика-М” № 1 и результатам их тематической обработки в режиме, близкому к реальному времени.



Диэлектрическая модель верхнего органического слоя лесных почв для частоты 435 МГц
Аннотация
Создана диэлектрическая модель, основанная на рефракционной диэлектрической модели смеси талых и мерзлых лесных органических почв корневой зоны для частоты 435 МГц. Модель разработана на основе диэлектрических измерений четырех почв, в которых содержание органического вещества варьировалось от 15 до 31%. Диэлектрические измерения были проведены в диапазоне массовой влажности от 0 до 0.6 г/г и диапазоне температур от –30 до 25°С. Коэффициент детерминации (R2) между рассчитанными с использованием модели и измеренными значениями действительной (ε') и мнимой (ε") частями комплексной диэлектрической проницаемости составил 0.97. Нормированное среднеквадратическое отклонение составило 16 и 21% для действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости соответственно. Разработанная диэлектрическая модель может быть применена в алгоритмах дистанционного зондирования при восстановлении значения влажности лесных почв корневой зоны из данных радарного и радиометрического зондирования.


