Особенности радиотеплового изучения наледей в микроволновом диапазоне

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Предметом исследования являются наледные образования, которые образуются в результате выхода грунтовых вод на поверхность ледяных покровов или грунта. Данные образования наносят существенный ущерб в хозяйственной деятельности человека. В работе исследовались природные наледи, расположенные на пресном ледяном покрове, а также искусственного происхождения наледные образования на грунте. Исследовались наледи расположенные в Забайкальском крае вблизи города Читы. Определялась мощность теплового излучения данных объектов в микроволновом диапазоне на длинах волн 2,3 см и 0,88 см. Мощность теплового излучения в микроволновом диапазоне определялась с помощью радиометрических приемников на длины волн 0,88 см и 2,3 см, установленных на автомобиль, либо на неподвижную опору. Исследовались керны льда, изъятого из наледи для определения послойного распределения минерализации льда. Для расчетов теплового излучения наледи использовалась модель плоскослоистой неизотермической среды. Показана возможность регистрации наледных образований по радиотепловому излучению данных объектов в микроволновом диапазоне. В случае существования слоя воды на наледях радиояркостная температура будет существенно ниже, чем объект на поверхности которого отсутствует водная масса. По значению радиояркостной температуры в микроволновом диапазоне для нескольких диапазонов, в результате чего можно косвенно оценивать толщину ледяных образований. При этом необходимо учитывать вариации радиояркостной температуры среды в зависимости от ее толщины из-за интерференции радиотеплового излучения плоскослоистой среды.

Об авторах

Алексей Константинович Козлов

Институт природных ресурсов; экологии и криологии СО РАН

Email: aleksej.kozlov.97@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8413-6049
младший научный сотрудник;

Александр Александрович Гурулев

Институт природных ресурсов; экологии и криологии СО РАН

Email: lgc255@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2232-3583
старший научный сотрудник;

Список литературы

  1. Серых И.В., Толстиков А.В. Изменения климата западной части Российской Арктики в 1980-2021 гг. Часть 1. Температура воздуха, осадки, ветер // Проблемы Арктики и Антарктики. 2022. Т. 68, № 3. С. 258-277. doi: 10.30758/0555-2648-2022-68-3-258-277.
  2. Серых И.В., Толстиков А.В. Изменения климата западной части Российской Арктики в 1980-2021 гг. Часть 2. Температура почвы, снег, влажность // Проблемы Арктики и Антарктики. 2022. Т. 68, № 4. С. 352-369. doi: 10.30758/0555-2648-2022-68-4-352-369.
  3. Шерстюков А.Б. Многолетняя мерзлота России в условиях глобального потепления климата // Эволюция и динамика экосистем. 2007. № 4. С. 8–11.
  4. Конищев В.Н. Реакция вечной мерзлоты на потепление климата // Криосфера Земли. 2011. Т. 15 (4). С. 15–18.
  5. Lemke P., Ren J., Alley R.B., Allison I., Carrasco J., Flato G., Fujii Y., Kaser G., Mote P., Thomas R.H., Zhang T. Observations: Changes in Snow, Ice and Frozen Ground. Chapter 4 // Climate Change: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press, 2007. P. 337–383.
  6. Порфирьев Б.Н., Елисеев Д.О., Стрелецкий Д.А. Экономическая оценка последствий деградации вечной мерзлоты под влиянием изменений климата для устойчивости дорожной инфраструктуры в Российской Арктике // Вестник Российской академии наук. 2019. Т. 89 (12). С. 1228–1239.
  7. Носкова Е.В., Вахнина И.Л. Анализ современных пространственно-временных изменений температуры воздуха в Забайкальском крае // Географический вестник. 2023. № 1 (64). С. 116-126. doi: 10.17072/2079-7877-2023-1-116-126.
  8. Балыбина А.С., Трофимова И.Е. Динамика температуры почвы на территории Забайкалья в условиях изменения климата // Метеорология и гидрология. 2019. № 10. С. 109-116.
  9. Смахтин В. К. Оценка изменений температуры воздуха и осадков на территории Забайкалья // Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2021. № 2 (380). С. 138-146. doi: 10.37162/2618-9631-2021-2-138-146.
  10. Звягинцева В.В., Звягинцев О.Ю. Динамика образования наледи в условиях восточного Забайкалья: исследование с использованием данных дистанционного зондирования Земли // Вестник Забайкальского государственного университета. 2022. Т. 28. № 7. С. 17-25. doi: 10.21209/2227924520222871725.
  11. Иванова М. А., Звягинцев В. В. Наледные явления Забайкальского края (современное состояние, прогноз) // Техносферная безопасность Байкальского региона: сб. науч. ст. по материалам Междунар. науч.-практ. конф. Чита: ЗабГУ, 2019. С. 159–166.
  12. Шестернев Д. М., Верхотуров А. Г. Воздействие наледей на инженерные сооружения // Вестник Забайкальского государственного университета. 2016. Т. 22, № 10. С. 30–40. doi: 10.21209/2227-9245-2016-22-10-30-40.
  13. Алексеев В.Р. Ландшафтная индикация наледных явлений. Новосибирск: Наука, 2005. 364 с.
  14. Войтковский К.Ф. Основы гляциологии. М.: Наука. 1999. 255 с.
  15. Железняк И.И., Цыренжапов С.В., Гурулев А.А. Исследование пластового льда, минеральных образований и воздуха многолетнемерзлой карстовой пещеры Хээтэй в Забайкалье // Вестник Забайкальского государственного университета. 2020. Т. 26. № 7. С. 33-43. doi: 10.21209/2227-9245-2020-26-7-33-43.
  16. Лукьянов П.Ю., Железняк И.И., Гурулев А.А. Устройство для послойного измерения физических свойств ледяного массива в условиях его естественного залегания // Приборы и техника эксперимента. 2017. № 6. С. 90-93. doi: 10.7868/S0032816217060076.
  17. Алексеев В.Р. Наледи. Новосибирск: Наука, 1987. 159 с.
  18. Черных В.Н., Аюржанаев А.А., Жарникова М.А., Содномов Б.В., Шихов А.Н., Цыдыпов Б.З., Гармаев Е.Ж., Пьянков С.В. Картографирование наледей в трансграничном бассейне р. Чикой // Географический вестник. 2022. № 3 (62). С. 169-179. doi: 10.17072/2079-7877-2022-3-169-179.
  19. Hall D.K., Riggs G.A., Salomonson V.V. Development of methods for mapping global snow cover using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data // Remote Sens. Environ. 1995. Vol. 54. P. 127–140. doi: 10.1016/0034-4257(95)00137-P.
  20. Алексеев В.Р., Макарьева О.М., Шихов А.Н., Нестерова Н.В., Осташов А.А., Семакина А.В. Каталог и атлас гигантских наледей-тарынов северо-востока России // В сборнике: Четвертые Виноградовские чтения. гидрология от познания к мировоззрению. Сборник докладов международной научной конференции памяти выдающегося русского ученого Юрия Борисовича Виноградова. Санкт-Петербургский государственный университет. Санкт-Петербург, 2020. С. 1037-1042.
  21. Бордонский Г.С., Гурулев А.А. Особенности радиотеплового излучения ледяных покровов водоемов с различной степенью минерализации // Водные ресурсы. 2008. Т. 35. № 2. С. 210-215.
  22. Гурулев А.А., Крылов С.Д. Использование радиотеплового излучения для контроля загрязнения дельты реки Селенги // География и природные ресурсы. 2004. № 1. С. 72-75.
  23. Клепиков И.Н., Шарков Е.А. Теоретические исследования собственного излучения резконеоднородных неизотермических сред//Исслед. Земли из космоса. 1992. № 6. С. 3-15.
  24. Тихонов В.В., Хвостов И.В., Романов А.Н., Шарков Е.А., Боярский Д.А., Комарова Н.Ю., Синицкий А.И. Особенности собственного излучения Обской губы в L-диапазоне в период ледостава // Исследование Земли из космоса. 2020. № 3. С. 59-76. doi: 10.31857/S0205961420030070.
  25. Никитин О.Р., Садовский И.Н., Ковалёв М.В. СВЧ-радиометрия водной поверхности // Методы и устройства передачи и обработки информации. 2008. № 10. С. 106-112.
  26. Гурулев А.А., Орлов А.О., Цыренжапов С.В. Тепловое излучение трехслойной среды с тонким промежуточным слоем // Исследование Земли из космоса. 2011. № 4. С. 5-11.
  27. Гурулев А.А., Орлов А.О., Цыренжапов С.В. Влияние наледей на радиотепловое излучение пресных ледяных покровов // Естественные и технические науки. 2018. № 8 (122). С. 109-111.
  28. Quigley D., Alfè D., Slater B. On the stability of ice 0, ice I, and Ih // Journ. of Chemical Physics. 2014. V. 141. P. 161102.
  29. Бордонский Г.С., Орлов А.О. Признаки возникновения льда "0" в увлажнённых нанопористых средах при электромагнитных измерениях // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2017. Т. 105. № 8. С. 483-488.
  30. Korobeynikov S.M., Royak M.E., Melekhov A.V., Agoris D.P., Pyrgioti E., Soloveitchik Yu.G. Surface conductivity at the interface between ceramics and transformer oil // Journal of Physics D: Applied Physics. 2005. Vol. 38. No. 6. P. 915-921. doi: 10.1088/0022-3727/38/6/021.
  31. Бордонский Г.С., Гурулев А.А., Орлов А.О., Цыренжапов С.В. Изучение фактора потерь льда наледи из пресной воды в миллиметровом диапазоне // Сибирский аэрокосмический журнал. 2022. Т. 23. № 3. С. 532-541. doi: 10.31772/2712-8970-2022-23-3-532-541.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).