№ 4 (2024)

В статье представлена нейросетевая методика определения интенсивности осадков по данным микроволновых измерений радиометра ATMS, установленного на борту космических аппаратов Suomi NPP и NOAA-20/21. Алгоритм построен на двух полносвязных нейронных сетях, одна из которых используется для обнаружения осадкообразующей облачности, а другая – для количественной оценки осадков. При обучении нейронной сети в качестве эталонного источника информации выступал массив смоделированных с помощью быстрой радиационной модели RTTOV в каналах прибора ATMS измерений и соответствующих им интенсивностей осадков из реанализа ECMWF ERA5. Валидация полученных оценок интенсивностей осадков проводилась по данным результатов работы алгоритмов MIRS и GPROF для спутникового радиометра ATMS, а также по данным наземных радиолокационных наблюдений NIMROD. Результаты проведенной валидации показали уровень точности, соответствующий большинству работ в этой области. Валидация была проведена отдельно для суши и отдельно для воды. При сравнении с алгоритмом MIRS корреляция составила больше 0.9, и были получены RMSE для воды ‒ 0.78 мм/ч, для суши ‒ 0.84 мм/ч. При сравнении с алгоритмом GPROF корреляция для воды и для суши составила ~0.8, а RMSE ‒ 1.27 и 0.9 мм/ч, соответственно. При сравнении с данными наземного радиолокационного зондирования NIMROD корреляция и RMSE для суши составили 0.47 и 1.37 мм/ч, соответственно. Результаты проведенной валидации подтверждают работоспособность представленной нейросетевой методики восстановления интенсивности осадков. Кроме этого, дальнейшая небольшая доработка представленного алгоритма позволит применять его к измерениям других микроволновых спутниковым приборов, в том числе российских, например, МТВЗА-ГЯ, устанавливаемого на космических аппаратах серии Метеор-М.

Геоинформационная оценка процессов дефляции в условиях Арктики позволяет перейти на новый технологический уровень в планировании лесомелиоративного обустройства ландшафтов арктической зоны. Использование лесомелиорации и фитомелиорации аккумулятивных форм дает возможность управления процессами опустынивания. Для реализации цели исследования ‒ оценки пространственного распределения участков дефлированных поверхностей на территории Ненецкого автономного округа был проведен геоинформационный анализ актуальных данных космического зондирования и выявлена степень деградации (дефляции и антропогенной трансформации) территории на контролируемых площадях, на базе которого предлагаются необходимые мероприятия для предотвращения дефляции земель и планируется создать информационную систему мониторинга и прогноза состояния почвенного и растительного покрова. Дешифрирование космоснимков участков дефляции на территории исследований позволило разработать векторные картографические слои ГИС, на которых представлены выделенные береговые, континентальные незаросшие и заросшие массивы. Проведенная геоморфологическая дифференциация участков дефляции дает возможность эффективно использовать такие параметры, как ярусность, экспозиция, мезо- и микроклиматические различия, а также планировать противодефляционные мероприятия. Разработаны векторные картографические слои пространственного распределения песчаных аккумулятивных форм и определены их морфометрические характеристики, установлены особенности развития континентальной и береговой дефляции, площади которой составляют 31.51 и 20.86 тыс. га соответственно, общее количество выделенных векторными контурами участков превышает 166 тыс., а их размеры изменяются от 0.001 га до более чем 5.5 тыс. га. В результате пространственной оценки заросших растительностью 68 крупных песчаных массивов установлена их площадь, составляющая 543.85 тыс. га.

На основе ретроспективного сопоставления с данными наземных спектроскопических измерений в Петергофе Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) и самолетных измерений в районе Новосибирского водохранилища Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева (ИОА), проведенных в 2019–2022 гг., выполнен анализ результатов применения новой версии регрессионной методики определения общего содержания диоксида углерода XCO2 (мольной доли атмосферного CO₂ в сухом воздухе) по измерениям инфракрасного фурье-спектрометра ИКФС-2 российского метеорологического спутника “Метеор-М” №2. Дано описание внесенных изменений в методику с целью повышения точности спутниковых оценок. Так, для компенсации влияния изменения характеристик ИКФС-2 во время длительного полета на оценки XCO2 используется их калибровка по результатам наземных измерений обсерватории NOAA на вулкане Мауна-Лоа (остров Гавайи). После калибровки и фильтрации облачных сцен расхождение спутниковых оценок с данными наземных и самолетных измерений характеризуется средним квадратическим отклонением ~4 млн^-1 или 1% от общего содержания XCO2. Чтобы ускорить адаптацию регрессионного алгоритма оценки XCO2 к данным ИКФС-2 на новых спутниках предлагается дополнительно к контактным измерениям концентраций CO₂ использовать оценки XCO2 наземной сети TCCON. Также в регрессиях в качестве еще одного предиктора, характеризующего состояние прибора, целесообразно использовать толщину криоосадка на стекле фотоприемника ИКФС-2.

Показана принципиальная возможность количественной оценки динамики высоты сплошного полога зрелого и молодого соснового леса на равнине с применением метода взвешенного суммирования временных рядов развернутых интерферометрических фаз. Последние получены с использованием подхода, основанного на облачных расчётах. Скорости прироста высоты лесного полога за 2017, 2018 и 2019 гг., рассчитанные по спутниковым радиолокационным данным, подтверждены результатами наземных полевых исследований. Показано, что величина прироста зависит, в том числе, от количества осадков в мае-июле текущего года.

Недооценка комплексного применения геоморфологической, морфотектонической информации и материалов космических съемок при проведении тематических геологических исследований, геолого-съемочных, прогнозно-поисковых работ существенно снижает их эффективность. Одна из возможных причин этого – несовершенство методологии геоморфологических исследований, ориентированных на изучение рельефа территорий как совокупности поверхностей геологических тел. Перспективы открывает переход к изучению форм рельефа и геологических структур, тел в их единстве, как трехмерных, объемных объектов. Принципиально новые возможности для изучения геологии дна морей и океанов связаны, в частности, с визуализацией цифровых 3D моделей рельефа, создаваемых на основе глобальной базы батиметрических данных GEBCO 2014, региональных карт эхолотных промеров, материалов альтиметрии и дистанционного зондирования Земли из космоса. Актуальность таких исследований во многом связана с тем, что геологические модели, базирующиеся на идеях тектоники плит, не могут объяснить многие особенности строения, развития рельефа Земли и отдельных регионов. На ряде примеров показано, что современную геоморфологию в комплексе с морфотектоникой, методами дистанционного зондирования из космоса и компьютеризации необходимо рассматривать как одну из необходимых дисциплин для проведения работ, нацеленных на решения различных геологических задач. Дальнейшее развитие наук о рельефе планеты (геоморфология + морфотектоника) определяет необходимость подготовки геоморфологов как на географических, так геологических факультетах вузов.