INVESTIGATION OF SALINE LAKES ICE COVER BY RADAR METHOD

Full Text

Морские льды широко изучаются с использованием спутниковой радиолокации [1; 2]. Этим методом определяются возрастные градации льда, торосы; льды являются индикаторами морских течений и т. д. Высокая пространственная разрешающая способность современных радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА), порядка одного метра, позволяет изучать объекты небольших размеров, в частности, ледяные покровы соленых озер. Такие объекты представляют определенный интерес в плане определения градаций солености и геохимических процессов, протекающих с участием ледяного покрова. В настоящей работе выполнено исследование содового оз. Доронинское, расположенного на территории Забайкальского края, с целью определения возможностей радиолокации для определения некоторых параметров неглубоких меромиктических соленых озер. Методика экспериментов. В эксперименте выполнен анализ радиолокационных изображений в конце зимнего периода времени, а также проведены наземные измерения электромагнитных свойств поверхностного слоя льда и других параметров: минерализации, температуры, структурных особенностей. Были получены два радиоизображения ледяного покрова озера Доронинское с использованием РСА Cosmo-Sky Med на длине волны 3 см и разрешением 3 м, а также RADARSAT-1 на длине волны 5,6 см с пространственным разрешением 8 м. При изучении электромагнитных свойств содового льда выполнено измерение погонного затухания излучения на длине волны 3 см с использованием микроволнового радиометра. Измерялось собственное радиотепловое излучение блока льда на фоне холодного неба при этом определена анизотропия электромагнитных потерь в зависимости от пространственной ориентации образца по отношению к вектору электрического поля, создаваемого излучения на линейных поляризациях. Использовали блоки льда в виде куба со стороной 23 см. Затухание (потери на прохождение сигнала по мощности L) определяли из следующего соотношения: Tx = Тн · 1/L + T0 · (1 - 1/L), откуда 1/L = 1 - Ta/TH, где Ta - яркостная температура, измеряемая радиометром; Tii - яркостная температура неба (около 3 К для безоблачной атмосферы). Наземные и спутниковые измерения выполнены одновременно. Результаты исследования. Радиоизображение на длине волны 3 см в марте 2012 г. и на длине волны 5,6 см в феврале 2013 г. представлено на рис. 1 и 2 соответственно. В марте температура воздуха в дневное время повышается до —5_—10 °С, что приводит к появлению во льду некоторого количества жидких включений. Измерение затухания в верхнем слое льда дало высокие значения погонного затухания. Это значение составило 70 дБ/м для вертикальной поляризации и 60 дБ/м для горизонтальной поляризации в случае распространения излучения параллельно поверхностям раздела при температуре льда -10 °С и его минерализации ~3 г/кг. Разность потерь равна 10 дБ/м. При измерениях в 2011 г на длине волны 2,3 см эта разность составляла 13 дБ/м [3]. При измерениях для направления волнового вектора перпендикулярно границе «лед-воздух» анизотропия затухания практически отсутствовала. Толщина снежного покрова варьировалась от 5 см для западной части ледяного покрова до 30 см в его восточной части, что связано с ветровым переносом снега. В феврале температура воздуха обычно не превышает -20 °С, поэтому процессы таяния и геохимические процессы в это время ослаблены. Рис. 1. Радиоизображение ледяного покрова оз. Доронинского, полученное с использованием РСА COSMO-Sky Med 16 марта 2012 г. Длина волны 3 см, пространственное разрешение 3 м, излучение и прием на горизонтальной поляризации 113 Раздел 2. Радиофизические методы диагностики окружающей среды. Алгоритмы, инструменты и результаты Рис. 2. Радиоизображение ледяного покрова оз. Доронинского 23 февраля 2013 г. Длина волны 5,6 см, пространственное разрешение 8 м, излучение и прием на горизонтальной поляризации Радиолокационные изображения содового озера в зимнее время определяются состоянием верхнего слоя льда порядка нескольких сантиметров и снежным покровом. На рис. 1 видна пятнистая структура радиоизображения, определяемая геохимическими процессами: миграцией солей в поверхностный слой и их криохими-ческими превращениями [2]. Эта структура проявляется перед началом таяния льда. В более холодный зимний период времени наблюдали однородное по площади объекта обратное рассеяние (см. рис. 2). По этому параметру ледяной покров меромиктического соленого озера существенно отличается от льда пресных озер, где наблюдается пространственная изменчивость из-за рассеивающих падающее излучение внутренних неоднородностей.

About the authors

G. S. Bordonskiy

Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology of the Russian Academy of Sciences Siberian branch

Email: lgc255@mail.ru
16a Nedorezova st., Chita, 672014, Russia

A. O. Orlov

Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology of the Russian Academy of Sciences Siberian branch

Email: lgc255@mail.ru
16a Nedorezova st., Chita, 672014, Russia

A. A. Gurulev

Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology of the Russian Academy of Sciences Siberian branch

Email: lgc255@mail.ru
16a Nedorezova st., Chita, 672014, Russia

K. A. Schegrina

Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology of the Russian Academy of Sciences Siberian branch

Email: lgc255@mail.ru
16a Nedorezova st., Chita, 672014, Russia

References

Supplementary files