Океанография и морской лед - страница 35

Исследования показали, что в применяемой нами технологии оценки толщины снежно-ледяного покрова арктических морей в весенний период целесообразно использовать соотношение теплопроводностей льда и снега 3:1, а в зимний – 7:1. Эмпирическая зависимость параметра Q от толщины снежно-ледяного покрова для весеннего периода также берется иной по сравнению с зимним периодом. Для установления вида этой зависимости были использованы ледовые наблюдения в Карском море экспедиции ААНИИ «КАРА-2010» с борта дизель-электрохода «Мончегорск» в апреле-мае 2010 г. и снимки с радиометра AVHRR ИСЗ NOAA по району Карского моря. В результате была получена эмпирическая зависимость параметра Q от толщины снежно-ледяного покрова (рис. 4), характерная для весеннего погодного периода в Арктике, когда отмечаются слабые отрицательные температуры воздуха (до –10 °С). С использованием установленной зависимости по спутниковым данным AVHRR (рис. 5) были получены расчетные значения толщин льда (рис. 6).

Рис. 4 Зависимость параметра Q от толщины снежно-ледяного покрова, принимаемая для расчетов в зимнее время (1) и весеннее (2)

Рис. 5. Карское море 28 апреля 2010 г. Снимок AVHRR ИСЗ NOAA-16, 4 канал

Рис. 6. Толщина льда в Карском море 28 апреля 2010 г. по данным измерений температуры поверхности радиометром AVHRR/NOAA (в расчете использованы «весенние» значения параметра Q и коэффициент теплопроводности плотного снега; стрелками показан маршрут движения дизель-электрохода «Мончегорск» в период с 30.04 по 2.05.2010 г)

При положительных температурах воздуха на поверхности льдов образуется талая вода, экранирующая собственное излучение льда и ледовые наблюдения в ИК-диапазоне становятся невозможны.

Определение толщины льда по данным измерений в СВЧ-диапазоне. В микроволновом диапазоне возможности измерения толщины льда в значительной степени зависят от применяемой длины волны и чувствительности радиометра. Так, при рабочей длине волны 21 см максимальная толщина льда, которую можно измерить СВЧ-радиометром, составляет 173 см – при приборной чувствительности ∆Т=0,01 К и 132 см при ∆Т= 0,1 К. При рабочей длине волны 2 см максимальная измеряемая толщина льда составляет 27 см для аппаратуры с ∆Т= 0,01 К и 21 см – для ∆Т=0,1 К (Ji et al., 2007). Толщину льда в микроволновом диапазоне лучше определять с помощью многочастотных СВЧ-радиометров, причем для тонких льдов лучше использовать коротковолновые каналы 8 мм – 5 см, а для толстых льдов – канал 21 см. В настоящее время отладка разработанной модели выполняется с использованием данных измерений самолетных СВЧ-радиометров (Ji et al., 2007).

Комбинированные методы. В последнее время развиваются методы оценки толщины ледяного покрова с помощью спутниковой альтиметрии – лазеров и радаров-альтиметров. Луч лазера и луч радара обладают различной способностью проникновения в поверхностный слой снега: лазерный сигнал отражается от поверхности снега, а радарный проходит сквозь слой снега (h_>s) до поверхности льда. Таким образом, радары-альтиметры измеряют надводную толщину льда, а лазерные альтиметры – расстояние от спутника до верхней границы снежного покрова, находящегося на льду (h_>f.). Комбинирование этих двух видов измерений позволит более точно оценивать толщину ледяного покрова (