研究人员根据卫星数据计算土壤冻结深度

来自俄罗斯科学院空间研究所、俄罗斯科学院西伯利亚分院水与环境研究所和莫斯科物理科学和技术研究所(MIPT)的一组研究人员提出了一种测定方法。基于卫星微波辐射测量的土壤冻结深度。研究结果发表在《地球起源空间研究》(俄罗斯RAS杂志)上。

永久冻土、海冰、积雪、冰盖、山地冰川和冰云系统是地球冰冻圈的关键组成部分。研究冰冻圈对于解决气候变化、冻土退化、海平面变化和水资源管理具有重要意义。然而，冰冻圈组成的区域通常很大，难以进入，气候条件恶劣。

卫星微波辐射测量是遥测地球上无法到达甚至以前未知区域的最佳方法。

空间物理系副教授VasiliyTikhonov说：“这种方法有很多优点：从太阳光照和大气条件中收集大面积数据，在高纬度地区观测频率高，对地下过程敏感，而且相对便宜。在MIPT，他也是RAS空间研究所的高级研究员。“我们在库伦达平原上测试了这种方法的可靠性，库伦达平原位于俄罗斯西西伯利亚平原东南部的广阔草原上。为此，我们将卫星微波辐射测量数据与实际土壤参数和气象站位置测量的气候指标进行了对比。”

图1。使用该模型测量和计算的冻土厚度。数字1至4表示俄罗斯阿尔泰克拉伊的库伦达平原上的四个研究区。黑色符号对应直接测量值，红色三角形代表计算值。图片来源：DABoyarskii等人/从空间研究地球*

事实证明，同一卫星数据集可能对应不同的土壤冻结深度。其他影响土壤微波辐射能力的因素还有土壤水分、盐分和成分。研究人员还发现，一次性的放射性观测不能产生可靠的结果，因为无线电波可能会在冻结和未冻结土壤之间的界面反射。

在计算中考虑到这些发现，研究小组提出了一种基于土壤湿度和海洋盐度的卫星数据高精度确定土壤冻结深度的方法(SMOS)。为了远程确定土壤的冻结深度，研究人员采用了一系列日常热辐射测量和结合土壤特性的自发射模型。研究中考虑的时间段从冰冻日开始，定义为卫星接收到的热辐射峰值。解冻的第一天就结束了，当时热辐射量急剧下降。

该团队将他们的模型预测与四个测试区域的现场测量进行了比较(图1)。这些值是一致的，因此该方法可用于从卫星数据中检索土壤冻结深度。

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