Forskere beregner jordens frysedybde ud fra satellitdata

Et team af forskere fra Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences (RAS), Instituttet for vand- og miljøproblemer i den sibiriske gren af ​​RAS, og Moskva Institut for Fysik og Teknologi (MIPT) har foreslået en måde at bestemme jordens frysedybde på baseret på satellitmikrobølgeradiometri. Resultaterne blev offentliggjort i At studere Jorden fra rummet , et russisksproget tidsskrift for RAS.

Permafrost, havisen, sne og isdække, iskapper, bjerggletsjere, og systemer af isskyer er nøglekomponenterne i Jordens kryosfære. At studere kryosfæren er vigtigt for at håndtere klimaændringerne, nedbrydning af permafrost, skiftende havniveauer, og vandressourceforvaltning. Imidlertid, de områder, der indeholder kryosfærens komponenter, er normalt store, svært tilgængelige, og præget af barske klimaforhold.

Satellitmikrobølgeradiometri er den bedste metode til fjernmåling af dårligt tilgængelige og endda tidligere ukendte områder på planeten.

"Denne metode har mange fordele:at indsamle data fra store områder uafhængigt af solbelysning og atmosfæriske forhold, en høj observationsfrekvens på de høje breddegrader, følsomhed over for underjordiske processer, og relativ billighed, " sagde lektor Vasiliy Tikhonov fra rumfysikafdelingen ved MIPT, som også er seniorforsker ved Rumforskningsinstituttet i RAS. "Vi testede metodens pålidelighed på Kulunda-sletten, en stor steppe i den sydøstlige del af Ruslands vestsibiriske slette. Til denne ende, vi sammenlignede satellitmikrobølgeradiometridata med de faktiske jordparametre og klimaindikatorer målt på stedet ved vejrstationer."

Det viste sig, at identiske sæt af satellitdata kan svare til forskellige jordfrysningsdybder. De yderligere faktorer, der spiller ind, er jordfugtighed, saltholdighed, og sammensætning, som alle kan påvirke jordens kapacitet til mikrobølgeudledning. Forskerne fandt også ud af, at engangsradiometriske observationer ikke giver pålidelige resultater, fordi radiobølger kan reflekteres i grænsefladen mellem den frosne og ufrosne jord.

Holdet redegjorde for disse resultater i deres beregninger, foreslår en metode, der bestemmer jordens frysedybde med en høj nøjagtighed baseret på data fra Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) satellitten. For at fjernbestemme jordfrysningsdybden, forskerne anvendte daglige serier af termiske emissionsmålinger, sammen med deres egen emissionsmodel, der inkorporerer jordegenskaber. Den periode, der blev betragtet i undersøgelsen, begyndte med datoen for frysning, defineret som en stigning i termisk stråling opfanget af satellitten. Det endte med den første tødag, da mængden af ​​termisk stråling faldt kraftigt.

Holdet sammenlignede deres modelforudsigelser med målinger på stedet i fire testområder (fig. 1). Værdierne falder sammen i et omfang, der gør metoden anvendelig til at hente jordfrysningsdybder fra satellitdata.